DE102018100623A1

DE102018100623A1 - Verfahren, Steuerungsvorrichtung und Elektronenstrahlkanone

Info

Publication number: DE102018100623A1
Application number: DE102018100623.3A
Authority: DE
Inventors: Udo Ließ; Jörg Faber
Original assignee: Von Ardenne Asset GmbH and Co KG
Current assignee: Von Ardenne Asset GmbH and Co KG
Priority date: 2018-01-12
Filing date: 2018-01-12
Publication date: 2019-07-18

Abstract

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Verfahren (500) zum Bereitstellen eines Elektronenstrahls (112e) aufweisen: Bereitstellen von Daten, welche eine zeitabhängige Soll-Ablenkung des Elektronenstrahls (112e) repräsentieren; Ermitteln einer Information, welche eine Änderungsrate der Soll-Ablenkung repräsentiert; Bilden eines Ablenksignals (302a), wobei das Ablenksignal (302a) ein Trägersignal (702) und ein dem Trägersignal (702) überlagertes Korrektursignal (704) aufweist, wobei das Trägersignal (702) die Soll-Ablenkung repräsentiert und das Korrektursignal (704) die Information repräsentiert; Glätten des Ablenksignals (302a); Ablenken des Elektronenstrahls (112e) auf Grundlage des geglätteten Ablenksignals (302a).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, eine Steuerungsvorrichtung und eine Elektronenstrahlkanone.
Im Allgemeinen kann ein Elektronenstrahl mit hoher Leistung mittels einer sogenannten Elektronenstrahlkanone bereitgestellt werden, so dass mittels des Elektronenstrahls innerhalb einer Vakuumprozesskammer ein Träger oder ein Target prozessiert werden kann. Beispielsweise kann der Elektronenstrahl auf einer Oberfläche eines Targets innerhalb der Vakuumprozesskammer entlang geführt werden und/oder Targetmaterial des Targets verdampft werden. Somit kann beispielsweise ein Elektronenstrahl-Beschichtungsprozess realisiert werden zum Beschichten eines Substrats innerhalb der Vakuumprozesskammer mit verdampftem Targetmaterial. Ferner kann der Elektronenstrahl auch dazu genutzt werden, ein Substrat oder einen Träger innerhalb der Vakuumprozesskammer zu prozessieren, z.B. zu erwärmen oder dessen Form oder Struktur zu verändern, z.B. zu schneiden, wobei der Elektronenstrahl auf einer Oberfläche eines Substrats oder des Trägers entlang geführt werden kann. Allgemein kann es für verschiedene Prozesse notwendig sein, den Auftreffort P(x,y,z) eines Elektronenstrahls innerhalb einer Vakuumprozesskammer entlang einer vordefinierten Trajektorie T(P,t) zu führen oder zu verändern. Dabei ergibt sich der jeweilige Auftreffort P(x,y,z) des Elektronenstrahls aus dem Verlauf des Elektronenstrahls in der Vakuumprozesskammer und der relativen Lage des jeweiligen Bereichs, welcher die Ausbreitung des Elektronenstrahls begrenzt (d.h. der Lage der Fläche auf die der Elektronenstrahl dann auftrifft), zu dem Elektronenstrahl.
Beispielsweise können Substrate prozessiert oder behandelt, z.B. bearbeitet, erwärmt und/oder strukturell verändert werden. Ein Verfahren zum Beschichten (Beschichtungsverfahren) eines Substrats ist die physikalische Dampfabscheidung (PVD), welche auch als physikalische Gasphasenabscheidung bezeichnet wird. Dabei wird mittels einer Materialdampfquelle ein zu verdampfendes Material (das sogenannte Verdampfungsgut oder Targetmaterial) mithilfe physikalischer Verfahren in die Dampfphase (Gasphase) übergeführt, z.B. mittels einer so genannten Elektronenstrahlverdampfung (EB-PVD).
Eine Elektronenstrahlkanone kann beispielsweise eine Elektronenstrahlquelle und eine Ablenkvorrichtung aufweisen, wobei ein gerichteter Elektronenstrahl mittels der Elektronenstrahlquelle erzeugt werden kann und wobei der gerichtete Elektronenstrahl mittels der Ablenkvorrichtung um einen Winkel (auch als Ablenkwinkel bezeichnet) abgelenkt werden kann. Herkömmlicherweise werden verschiedene Ansätze verwendet, um ausgehend von dem angestrebten Auftreffort P(x,y,z), der Ablenkvorrichtung die benötigten elektrischen Ströme zur Verfügung zu stellen, deren Stärken letztendlich den Ablenkwinkel definieren. Beispielsweise werden für die Ablenkung von Elektronenstrahlen elektronisch einfach zu erzeugende kontinuierliche analoge Signale, wie Sinus-, Rechteck- und Dreieckssignale, zu den benötigten elektrischen Strömen überlagert. Die Vielfalt dadurch erzeugbare Ablenkmuster unterliegt mit steigender Einfachheit auch deutlichen Begrenzungen.
Um diese Begrenzungen zu überwinden, werden programmierbare Ablenkmuster aus diskreten Punkten verwendet. Grundlage dieses Ansatzes ist es, ein digital gespeichertes Ablenkmuster in die benötigten elektrischen Ströme umzuwandeln. Das Berechnen des benötigten Signals erfolgt herkömmlicherweise mittels eines Computers und/oder eine Signalprozessor, z.B. digitalen Signalprozessors (auch als DSP bezeichnet), und wird per Digital-Analog-Wandler (auch als DAC bezeichnet) in eine Analogspannung gewandelt. Diese Analogspannung dient anschaulich als Sollwert für den Ablenkverstärker, welcher dann das benötigte Leistungssignal erzeugt. Bei der Erzeugung eines analogen Signals per DAC entsteht ein Signal mit Treppenstufen, d.h. mit diskreten Signalstärken, zwischen denen gesprungen wird.
Diese Treppenstufen werden herkömmlicherweise durch das Tiefpassverhalten des Verstärkers oder durch einen zusätzlichen Tiefpass im Signalweg zum Verstärker zumindest teilweise geglättet (anschaulich „verschliffen“). Das Tiefpassverhalten des Verstärkers rührt hauptsächlich von dessen begrenzter Anstiegsrate (engl.: „slew rate“) und ist von der Signalamplitude abhängig. Je kleiner die Signalamplitude ist, desto geringer fällt daher die Glättung aus. Signale mit einer kleinen Amplitude werden unter Umständen unzureichend geglättet.
Diese Treppenstufen führen allerdings dazu, dass der Elektronenstrahl für längere Zeit an einem Auftreffort verbleibt und dann sprungartig zu nächsten Auftreffort wechselt. Im Prozess führen die Treppenstufen zu einer ungleichmäßigen Geschwindigkeit, mit der die Trajektorie abgefahren wird (auch als Strahlgeschwindigkeit bezeichnet) und diese wiederum zu unterschiedlichen Energieeinträgen und damit zu unerwünschten Temperaturunterschieden auf dem beaufschlagten (bestrahlten) Material. Beispielsweise können solche Temperaturunterschiede unerwünschtes Verdampfen beim Schmelzen oder das Verspritzen von Material beim Verdampfen mittels Elektronenstrahlen herbeiführen. Soll zusätzlich eine größere Fläche mittels des Elektronenstrahls bestrahlt werden, muss ein dichtes Netz an Auftrefforten vorgegeben werden, um zu verhindern, dass die Fläche lediglich „durchlöchert“ wird.
Wird ein zusätzlicher Tiefpass in den Signalweg gebracht, um eine stärkere Glättung zu erreichen, muss allerdings eine Veränderung der Amplitude und der Phase des Ablenksignals in Kauf genommen werden, und ferner in Kauf genommen werden, dass der Tiefpass schnelle Sprünge, z.B. zwischen zwei Prozessorten, wiederum verhindert.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wurde anschaulich erkannt, dass herkömmlicherweise ein Kompromiss zwischen einem gleichmäßigen Energieeintrag und der Genauigkeit, mit der der Elektronenstrahl abgelenkt werden kann, vonnöten ist, d.h. eine herkömmliche Elektronenkanone entweder auf einen gleichmäßigen Energieeintrag oder auf eine hohe Ablenkpräzision optimiert werden kann.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen werden ein Verfahren, eine Steuerungsvorrichtung und eine Elektronenstrahlkanone bereitgestellt, welche einen gleichmäßigen Energieeintrag bei hoher Ablenkpräzision ermöglicht.
Anschaulich wird gemäß verschiedenen Ausführungsformen ermöglicht, dass der Elektronenstrahl mit einer möglichst gleichmäßigen Geschwindigkeit bewegt werden kann und gleichzeitig die vorgegebenen Ablenkorte möglichst exakt trifft sowie möglichst schnell erreicht. Ein Verlangsamen oder Stehenbleiben des Strahls bei einem kleinen Sprung, der in sehr kurzer Zeit zurückgelegt werden kann, kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen vermieden werden. In dem Zusammenhang wird ermöglicht, in bestimmten, z.B. vorgebbaren Situationen, Sprünge jedoch mit maximaler Strahlgeschwindigkeit auszuführen.
Gleichzeitig wird gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Aufwand an Technik für die Erzeugung des Ablenksignals gering gehalten. Insbesondere kann auf schnelle und/oder teure DAC-Komponenten verzichtet werden, welche sonst nötig wären, um mit sehr hoher Ausgaberate feine Treppenstufen erzeugen zu können.
Anschaulich wird die Verzögerung und Abschwächung des Ablenksignals aufgrund seiner Glättung kompensiert, indem das Ablenksignal mit einer stärkeren und/oder überhöhten Änderungsrate erzeugt wird, so dass das geglättete Ablenksignal dem Soll-Verhalten näher kommt.
Beispielsweise wurde erkannt, dass der Tiefpassfilter vornehmlich hohe Frequenzen in dem Ablenksignal abschwächt, was die Änderungsrate des Ablenksignals reduziert. Dieser Effekt wird berücksichtigt, indem die hohen Frequenzen bei der Erzeugung des Ablenksignals bereits verstärkt werden (was dessen Änderungsrate anschaulich überhöht), so dass deren Abschwächung bei der Glättung kompensiert wird.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Verfahren zum Bereitstellen eines Elektronenstrahls aufweisen: Bereitstellen von Daten, welche eine zeitabhängige Soll-Ablenkung des Elektronenstrahls repräsentieren; Ermitteln einer Information, welche eine Änderungsrate der Soll-Ablenkung repräsentiert; Bilden eines Ablenksignals, wobei das Ablenksignal ein Trägersignal und ein dem Trägersignal überlagertes Korrektursignal aufweist, wobei das Trägersignal die Soll-Ablenkung repräsentiert und das Korrektursignal die Information repräsentiert; Glätten des Ablenksignals; Ablenken des Elektronenstrahls auf Grundlage des geglätteten Ablenksignals.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
Es zeigen

1 eine Elektronenstrahlprozessanordnung gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder Querschnittsansicht;
2A eine Elektronenstrahlquelle gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder Querschnittsansicht;
2B eine Elektronenstrahlkanone gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder Querschnittsansicht;
3 ein Ablenksystem gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder Querschnittsansicht;
4 bis 9 und 13 jeweils ein Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in verschiedenen schematischen Diagrammen;
10A bis 10C jeweils einen Schaltkreis in verschiedenen Konfiguration gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Schaltdiagram;
11A bis 11C jeweils einen Schaltkreis in verschiedenen Konfiguration gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Schaltdiagram;
12A bis 12C jeweils ein Glättungsglied in verschiedenen Konfiguration gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Schaltdiagram; und
14A veranschaulicht eine Steuervorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Schaltdiagram.

In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „vorderes“, „hinteres“, usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Beispiele definiert.
Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe „verbunden“, „angeschlossen“ sowie „gekoppelt“ verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung (z.B. ohmsch und/oder elektrisch leitfähig, z.B. einer elektrisch leitfähigen Verbindung), eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Begriff „gekoppelt“ oder „Kopplung“ im Sinne einer (z.B. mechanischen, hydrostatischen, thermischen und/oder elektrischen), z.B. direkten oder indirekten, Verbindung und/oder Wechselwirkung verstanden werden. Mehrere Elemente können beispielsweise entlang einer Wechselwirkungskette, z.B. eines Signalwegs, miteinander gekoppelt sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann „gekuppelt“ im Sinne einer mechanischen (z.B. körperlichen bzw. physikalischen) Kopplung verstanden werden, z.B. mittels eines direkten körperlichen Kontakts. Eine Kupplung kann eingerichtet sein, eine mechanische Wechselwirkung (z.B. Kraft, Drehmoment, etc.) zu übertragen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann als Größe eine physikalische Größe verstanden werden, welche eine quantitativ erfassbare Eigenschaft eines physikalischen Objektes, Vorgangs oder Zustands repräsentiert (z.B. beschreibt). Ihr Wert (Größenwert) kann optional von der Zeit t abhängen, beispielsweise die Stärke eines Signals (auch als Signalstärke bezeichnet). Optional kann die physikalische Größe, z.B. ein elektrisches Feld, eine Anisotropie bezüglich des physischen Raums und/oder in der Zeit aufweisen, d.h. der Größenwert hängt von der Messrichtung und/oder Messreihenfolge ab.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Signalstärke allgemein eine elektrische Größe eines Signals (z.B. des Ablenksignals) repräsentieren, z.B. dessen Strom, Spannung, Amplitude, Leistung, Gleichwert, Scheitelwert, usw. Anschaulich kann die Signalstärke mindestens einen elektrischen Wert (d.h. einen oder mehrere elektrische Werte) aufweisen, welcher mindestens einen Leistungswert des Signals (z.B. des Ablenksignals) charakterisiert, z.B. mindestens eine elektrische Stromstärke, mindestens einen elektrischen Fluss, mindestens ein elektrisches Potential, mindestens eine elektrische Leistung und/oder mindestens eine elektrische Spannung, z.B. mindestens einen zeitlichen Verlauf des mindestens einen elektrischen Werts. Die Signalstärke kann beispielsweise zu einem elektrischen und/oder magnetischen Feld korrelieren, mittels welchem der Elektronenstrahl abgelenkt und/oder erzeugt wird.
Eine Größe eines Signals (auch als Signalgröße bezeichnet) kann allgemeiner die Signalstärke oder eine zeitliche Größe des Signals bezeichnen, wie beispielsweise dessen Frequenz (auch als Signalfrequenz bezeichnet), Periodendauer, Phasenwinkel, Tastgrad, Änderungsrate und/oder dessen Dauer (auch als Signaldauer bezeichnet).
Im Allgemeinen können verschiedene (physikalische) Größen verwendet werden, um dieselbe Eigenschaft zu repräsentieren.
Die verschiedenen physikalischen Größen können miteinander verknüpft sein, so dass diese unter Berücksichtigung der Verknüpfung (z.B. eine Funktion oder Abhängigkeit untereinander) ineinander überführt werden können. So sind beispielsweise Impuls und kinetische Energie eine Funktion der Masse und der Geschwindigkeit, d.h. mittels der Masse und der Geschwindigkeit untereinander verknüpft, und können beispielsweise bei Kenntnis der Masse beide die Geschwindigkeit und/oder einander repräsentieren. Mit anderen Worten können die untereinander verknüpften (physikalische) Größen ineinander umgewandelt werden, ohne auf eine andere Eigenschaft, welche von den Größen repräsentiert wird, Bezug zu nehmen, d.h. diese repräsentieren auch einander.
Die kinetische Energie des Elektronenstrahls (d.h. seiner Elektronen) lässt sich unter Verwendung der entsprechenden Verknüpfung (z.B. der Elektronenladung und/oder der Elektronenmasse) ebenso durch die Beschleunigungsspannung (z.B. eine Hochspannung), das elektrische Beschleunigungsfeld, durch die Geschwindigkeit der Elektronen oder deren Impuls ausdrücken. Die kinetische Energie des Elektronenstrahls kann von der Beschleunigungsspannung definiert sein, mit welcher der Elektronenstrahl erzeugt wird, d.h. mittels welcher die Elektronen des Elektronenstrahls beschleunigt werden. Je größer die Beschleunigungsspannung ist, desto größer kann die kinetische Energie der Elektronen des Elektronenstrahls sein, und damit deren Geschwindigkeit. Die Summe der kinetischen Energie aller Elektronen des Elektronenstrahls (d.h. der kinetischen Elektronenenergie des Elektronenstrahls), kann die Gesamtenergie bzw. Leistung des Elektronenstrahls definieren.
Ein Steuern kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen verstanden werden als eine beabsichtigte Beeinflussung eines Systems. Dabei kann der Zustand des Systems gemäß einer Vorgabe verändert werden. Regeln kann als Steuern verstanden werden, wobei zusätzlich einer Zustandsänderung des Systems durch Störungen entgegengewirkt wird. Anschaulich kann die Steuerung eine nach vorn gerichtete Steuerstrecke aufweisen und somit anschaulich eine Ablaufsteuerung implementieren, welche eine Eingangsgröße in eine Ausgangsgröße umsetzt. Die Steuerstrecke kann aber auch Teil eines Regelkreises sein, so dass eine Regelung implementiert wird. Die Regelung weist im Gegensatz zu der reinen Vorwärts-Steuerung eine fortlaufende Einflussnahme der Ausgangsgröße auf die Eingangsgröße auf, welche durch den Regelkreis bewirkt wird (Rückführung). Mit anderen Worten kann alternativ oder zusätzlich zu der Steuerung eine Regelung verwendet werden bzw. alternativ oder zusätzlich zu dem Steuern ein Regeln erfolgen.
Als Elektronenstrahl kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen eine gerichtete (z.B. kollineare und/oder kollimierte) Ausbreitung von Elektronen verstanden werden. Dabei kann die mittels des Elektronenstrahls eingebrachte Leistungsdichte (Leistung pro Fläche) entlang des Strahlweges nur unwesentlich schwanken und/oder abnehmen. Beispielsweise kann eine Leistungsdichte weniger als ungefähr 20% pro Meter (Strahllänge) abnehmen (z.B. weniger als ungefähr 10%, 5% oder 1%).
Mittels einer Elektronenstrahlkanone kann ein gerichteter Elektronenstrahl (z.B. mit einer Strahlleistung von mehr als einem Kilowatt, z.B. mit einer Strahlleistung in einem Bereich von ungefähr 1 kW bis ungefähr 1 MW) erzeugt werden und mittels gesteuerter und/oder geregelter Magnetfelder quer zu dessen Ausbreitungsrichtung (beschrieben als x- und y-Richtung) abgelenkt werden. Dabei können die Magnetfelder mittels Ablenkspulen erzeugt werden, wobei die für die Ablenkspulen notwendigen Ströme mittels eines Ablenksignals und eines Ablenkverstärkers zum Verstärken des Ablenksignals erzeugt werden können. Dabei kann der Ablenkverstärker das Ablenksignal zur Ansteuerung der x- und y-Sollwerte für die Ablenkung des Elektronenstrahls als analoges Ablenksignal mit den Ablenkspannungen (U_x(t), U_y(t)) erhalten oder empfangen. Die Ablenkspannungen (U_x(t), U_y(t)) des analogen Ablenksignals definieren beispielsweise die mittels des Ablenkverstärkers bereitgestellten Ablenkströme (I_x(t), I_y(t)), welche wiederum die entsprechenden Ablenkwinkel (α_x(t), α_y(t)) der Ablenkung des Elektronenstrahls von dessen Ausbreitungsrichtung definieren.
Diese analogen Ablenksignale mit den Ablenkspannungen (U_x(t), U_y(t)) können beispielsweise in einem Computer (mittels einer Recheneinheit) generiert und/oder abgespeichert werden. Die Ablenksignale können beispielsweise während der gesamten Prozesszeit (während der der Elektronenstrahl erzeugt wird) unterbrechungsfrei mit hoher Geschwindigkeit generiert werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die erforderliche Ausgaberate der Ablenksignale (z.B. DAC-Signale) relativ gering sein, was die Kosten für DSP-Technik gering hält. Alternativ oder zusätzlich kann der Elektronenstrahl mit sehr gleichmäßiger Geschwindigkeit bewegt werden, wobei auch Sprünge mit maximaler Geschwindigkeit weiterhin möglich sind.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird zumindest eines von Folgendem bereitgestellt:

• ein nahezu linearer Strahlverlauf zwischen zwei Koordinatenpunkten;
• eine nahezu konstante Strahlgeschwindigkeit;
• nahezu kein Verweilen des Elektronenstrahls auf den Koordinatenpunkten;
• gezielte Sprünge (mit ggf. anschließendem kurzen Verweilen des Elektronenstrahls auf dem Zielpunkt) möglich;
• Optimierung für eine feste Ausgaberate;

Die nachfolgend beschriebene Sprungüberhöhung kann mittels eines größeren Spannungshubs am DSP-Ausgang erreicht werden.
1 veranschaulicht eine Elektronenstrahlprozessanordnung 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder Querschnittsansicht.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Elektronenstrahlprozessanordnung 100 Folgendes aufweisen: eine Vakuumkammer 802 (auch als Vakuumprozesskammer bezeichnet), in welcher zumindest ein (d.h. genau ein oder mehr als ein) Auftreffbereich 802a, 802b angeordnet ist; mindestens eine Elektronenstrahlkanone 112, welche eine Elektronenstrahlquelle 112q und ein Ablenksystem 112a zum Ablenken einen Elektronenstrahls 112e in die mehreren Auftreffbereiche 802a, 802b aufweist.
Der Elektronenstrahl 112e kann beispielsweise gemäß einer Ablenksequenz abgelenkt werden, z.B. mehrmals hintereinander gemäß derselben Ablenksequenz. Eine Ablenksequenz kann anschaulich eine Abfolge von Soll-Auftreffpunkten und/oder eine Soll-Trajektorie, auf welche der Elektronenstrahl 112e gerichtet wird (d.h. welcher mittels des Elektronenstrahls 112e abgefahren werden soll), repräsentieren. Die oder jede Ablenksequenz kann zumindest eine (d.h. genau eine oder mehr als eine) Ablenkfigur aufweisen und/oder definieren. Die oder jede Ablenkfigur kann eine in sich geschlossene Trajektorie 155 bzw. eine Abfolge von Soll-Auftreffpunkten 155 entlang der in sich geschlossenen Trajektorie 155 definieren, welche bestrahlt werden soll (die sogenannte Auftrefffigur 155). Die Auftrefffigur 155 kann beispielsweise eine Trajektorie T(P,t) des Auftrefforts P(x,y,z) des Elektronenstrahls 112e repräsentieren. Die Größe und Ausrichtung der Auftrefffigur 155 kann von ihrer Lage im Raum abhängen. Allgemeiner wird die Auftrefffigur 155 von der Ablenkfigur (auch als Ablenkmuster bezeichnet) beschrieben, welche beispielsweise auf den Ablenkwinkel (α_x(t), α_y(t)) bezogen sein kann. Die oder jede Ablenkfigur kann beispielsweise einem Ablenkbereich 802a, 802b zugeordnet sein oder werden. Beispielsweise kann die entsprechende Auftrefffigur 155 in einem Ablenkbereich 802a, 802b angeordnet sein. Allgemeiner gesprochen, kann die Ablenkfigur den Elektronenstrahl auf die Auftrefffigur 155 abbilden (analog zu einer Zentralprojektion).
Optional kann die Elektronenstrahlprozessanordnung 100 mindestens einen Targethalter 114 (d.h. genau einen oder mehr als einen Targethalter) zum Halten des Targetmaterials (auch als Verdampfungsgut oder Beschichtungsmaterial bezeichnet) in einem oder mehr als einem Auftreffbereich 802a, 802b der mehreren Auftreffbereiche aufweisen. Der oder jeder Auftreffbereich 802a, 802b kann optional ein Targetmaterial aufweisen, welches mittels des Elektronenstrahl 112e verdampft werden soll. Alternativ oder zusätzlich kann in dem Auftreffbereich 802a, 802b ein zu bestrahlendes Substrat angeordnet sein oder werden.
Das Targetmaterial kann z.B. ein Metall (z.B. eine Legierung), ein organisches Material, einen Kunststoff, Graphit oder eine Keramik aufweisen. Der Abstand der Elektronenstrahlquelle 112q zu dem Verdampfungsgut kann beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 0,5 m bis ungefähr 5 m liegen, z.B. in einem Bereich von ungefähr 1 m bis ungefähr 2 m.
Das Targetmaterial kann beispielsweise ein zu verdampfendes Material (auch als Verdampfungsgut bezeichnet), ein zu erwärmendes Material (z.B. ein Substrat) und/oder ein zu schmelzendes Material (auch als Schmelzgut bezeichnet) aufweisen. Beispielsweise kann mittels des Elektronenstrahls 112e ein Substrat bestrahlt werden, das mit dem Targetmaterial beschichtet wird.
2A veranschaulicht eine Elektronenstrahlquelle 112q gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder Querschnittsansicht.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Elektronenstrahlquelle 112q eine Elektronenquelle 202 aufweisen zum Erzeugen und/oder Emittieren von Elektronen 202e. Die Elektronenquelle 202, z.B. eine thermische Elektronenquelle 202, kann beispielsweise eine Kathode (z.B. aus Wolfram oder einem anderen temperaturfesten Metall) aufweisen, aus welcher die Elektronen (in den freien Raum hinaus, d.h. in ein Vakuum) austreten.
Ferner kann die Elektronenstrahlquelle 112q eine Strahlformungseinheit 204 (wird auch als Strahlbündler bezeichnet) aufweisen, welche die (von der Elektronenquelle 202) emittierten Elektronen 202e zu einem Strahl 112e, dem sogenannten Elektronenstrahl 112e, bündelt. Die Strahlformungseinheit 204 (z.B. aufweisend eine Ringanode) kann beispielsweise ein elektrisches Feld (auch als Beschleunigungsfeld bezeichnet) erzeugen, welches die erzeugten Elektronen 202e beschleunigt und/oder zu einem Strahl 112e konzentriert (d.h. z.B. kollimiert).
Um einen Elektronenstrahl 112e im Hochleistungsmodus zu erzeugen und emittieren zu können, kann die Kathode der Elektronenquelle 202 an einen hohen Elektronenstrahlstrom angepasst sein, bzw. ausgebildet sein, einen hohen Elektronenstrahlstrom zu erzeugen (auch als Hochstrom-Kathode bezeichnet). Eine Elektronenquelle 202 gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann beispielsweise eine Hochstrom-Kathode in Form einer Flachkathode (z.B. in Form eines Kegelstumpfes oder in Form eines anderen stumpfen Körpers) oder Hohlkathode aufweisen. Eine Flachkathode kann im Gegensatz zu einer angespitzten Kathode (im Fall von herkömmlichen Schweißkanonen) eine flache Emissionsfläche aufweisen, aus welcher die Elektronen austreten, aus denen nachfolgend ein Elektronenstrahl gebildet wird.
Die Elektronenstrahlquelle 112q kann derart eingerichtet sein, dass diese einen Elektronenstrahl 112e mit einem Durchmesser (Strahldurchmesser) in einem Bereich von ungefähr 1 mm bis ungefähr 6 mm erzeugt und/oder mit einer Leistung von mehr als ungefähr 5 kW (Kilowatt) oder 10 kW oder 100 kW.
2B veranschaulicht eine Elektronenstrahlkanone 112, z.B. der Elektronenstrahlprozessanordnung 100, gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder Querschnittsansicht.
Je größer die Leistung des Elektronenstrahls 112e ist, desto größer kann die Rate an gasförmigem Beschichtungsmaterial sein, welches mittels des Elektronenstrahls 112e erzeugt wird, z.B. kann damit die Beschichtungsrate ansteigen. Beispielsweise kann für eine niedrige Beschichtungsrate ein Elektronenstrahl mit einer Leistung (auch als Strahlleistung bezeichnet) in einem Bereich von ungefähr 5 kW bis ungefähr 10 kW bereitgestellt sein oder werden. Alternativ kann für eine hohe Beschichtungsrate ein Elektronenstrahl mit einer Strahlleistung in einem Bereich von ungefähr 100 kW bis ungefähr 1000 kW bereitgestellt sein oder werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Elektronenstrahlquelle 112q (z.B. wenn diese in einem Hochleistungsmodus betrieben wird) eine Strahlleistung von mehr als 5 kW bereitstellen, z.B. mit mehr als ungefähr 10 kW, z.B. mit mehr als ungefähr 50 kW, z.B. mit mehr als ungefähr 100 kW, z.B. von mehr als ungefähr 500 kW, z.B. in einem Bereich von ungefähr 100 kW bis ungefähr 1000 kW, z.B. in einem Bereich von ungefähr 500 kW bis ungefähr 1000 kW.
Dazu kann die Elektronenstrahlprozessanordnung 100, bzw. die Elektronenstrahlkanone 112, eine Energieversorgung 224 aufweisen, welche mit der Elektronenstrahlquelle 112q gekoppelt ist. Die Energieversorgung 224 kann der Elektronenstrahlquelle 112q elektrische Leistung zuführen, z.B. gemäß der Strahlleistung oder mehr. Alternativ oder zusätzlich kann die Energieversorgung 224 eingerichtet sein eine elektrische Hochspannung (Beschleunigungsspannung) mit mehreren tausend V (Volt), d.h. im kV-Bereich, bereitzustellen und der Elektronenstrahlquelle 112q, z.B. deren Strahlformungseinheit 204, zuzuführen zum Beschleunigen der Elektronen 202e, z.B. eine elektrische Hochspannung mit mehr als ungefähr 5 kV, z.B. mit mehr als ungefähr 10 kV, z.B. mit mehr als ungefähr 20 kV, z.B. mit mehr als ungefähr 30 kV, z.B. mit mehr als ungefähr 40 kV, z.B. mit mehr als ungefähr 50 kV, z.B. in einem Bereich von ungefähr 25 kV bis ungefähr 60 kV.
Der elektrische Strom und/oder die elektrische Spannung, welche von der Energieversorgung 224 bereitgestellt werden/wird, können eine elektrische Leistung definieren, welche die Energieversorgung der Elektronenstrahlquelle 112q zuführt, bzw. welche die Elektronenstrahlquelle 112q aufnimmt. Beispielsweise kann die Energieversorgung 224 eingerichtet sein, eine elektrische Leistung bereitzustellen und der Elektronenstrahlquelle 112q zuzuführen, welche gleich oder größer zu der Strahlleistung ist.
3 veranschaulicht ein Ablenksystem 112a gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder Querschnittsansicht. Das Ablenksystem 112a kann eine Steuerungsvorrichtung 300 aufweisen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Ablenksystem 112a, z.B. dessen Steuerungsvorrichtung 300, einen Ablenksignal-Generator 302 aufweisen, z.B. aufweisend einen digitalen Signalprozessor (DSP) und/oder einen Digital-Analog-Umsetzer (DAC). Der Ablenksignal-Generator 302 kann eingerichtet sein, das Ablenksignal 302a bereitzustellen, z.B. auf Grundlage mindestens eines Ablenkparameters. Der Ablenksignal-Generator 302 kann beispielsweise computergestützt oder computerbasiert sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Ablenksignal-Generator 302 eine beliebige geeignete elektronische Komponente sein, z.B. ein Chip, ein Soundprozessor oder Audio-Prozessor, ein Hauptprozessor (CPU), ein Mehrkern-Prozessor, ein Micro-Prozessor, ein digitaler Soundprozessor mit einem gekoppelten D/A-Wandler (Digital/Analog-Wandler), ein analoger Soundprozessor, ein Digital/Analog Soundprozessor, ein Signalprozessor, ein digitaler Signalprozessor mit einem gekoppelten D/A-Wandler, ein Digital/Analog Signalprozessor, ein Field Programmable Gate Array (FPGA, eine programmierbare Logik-Gatter-Anordnung), eine RISC-CPU mit reduziertem Befehlssatz (Reduced Instruction Set Computer), eine CISC-CPU mit komplexem Befehlssatz (Complex Instruction Set Computer), und/oder dergleichen. Optional kann der Ablenksignal-Generator 302 mittels eines oder des Mikrocomputers, z.B. eines PCs, bereitgestellt sein oder werden.
Beispielsweise kann ein Signalprozessor, z.B. digitaler Signalprozessor (DSP), verwendet werden, welcher Ablenkdaten 304d von einer oder mehr als einer Dateneinheit 304 (z.B. mehrere Dateneinheiten 304) erhält. Die eine oder mehr als eine Dateneinheit 304 kann beispielsweise mittels einer Strahlführungsrecheneinheit 304 (auch als Strahlführungsrechner bezeichnet, z.B. in Form eines Mikrocomputers, z.B. eines PCs) bereitgestellt sein oder werden. Im Allgemeinen kann die eine oder mehr als eine Dateneinheit 304 eingerichtet sein, zum Bereitstellen der Daten, z.B. zum Bilden, Ausgeben, Abspeichern und/oder Modifizieren der Daten. Beispielsweise kann ein oder mehr als ein Computer an den DSP angeschlossen sein und diesem die Ablenkdaten 304d bereitstellen und/oder die Ablenkdaten 304d auf diesen laden.
Die Ablenkdaten 304d können einen oder mehrere Datensätze von Ablenkparametern (Ablenkparametersätze) aufweisen oder daraus gebildet sein, die mit einer vorzugebenden Taktzeit to (z.B. in einem Bereich von ungefähr 1 µs bis ungefähr 100 µs) zyklisch (d.h. immer wieder) verarbeitet (d.h. abgearbeitet) werden. Der Signalprozessor kann auf Grundlage der Ablenkdaten 304d ein entsprechendes (z.B. digitales) Ablenksignal erzeugen, welches von dem DAC in ein analoges Ablenksignal 302a umgesetzt wird. Die Datensätze können in der Dateneinheit 304 erstellt und bearbeitet werden (z.B. gemäß und/oder auf Grundlage eines Messsignals oder einer Vorgabe modifiziert, d.h. angepasst und/oder verändert werden) und dann zu dem Signalprozessor übertragen werden (anschaulich können diese auf den Signalprozessor geladen werden). Alternativ oder zusätzlich kann die Dateneinheit 304 einen Speicher aufweisen, in welchem die Daten (z.B. die Datensätze) gespeichert sind.
Ein Ablenkparameter kann einen Pfad definieren, entlang dessen der Elektronenstrahl 112e verläuft (auch als Strahltrajektorie bezeichnet), wenn dieser gemäß dem Ablenkparameter abgelenkt wird. Beispielsweise kann ein Ablenkparameter einen Punkt innerhalb eines Auftreffbereichs 802a, 802b definieren, auf welchen der Elektronenstrahl 112e gerichtet wird, wenn dieser gemäß dem Ablenkparameter abgelenkt wird. Alternativ oder zusätzlich kann der Ablenkparameter einen Ablenkwinkel definieren, um welchen der Elektronenstrahl 112e zu dem Auftreffbereich 802a, 802b hin abgelenkt wird.
Ein Ablenkparameter kann einen Ablenkwert (z.B. einen vektoriellen Ablenkwert) aufweisen, welcher allgemein ein Maß (z.B. einen Winkel, eine Strecke, eine Krümmung oder eine Kraft, z.B. Lorenzkraft) repräsentiert, um welches der Elektronenstrahl 112e abgelenkt wird. Beispielsweise kann der Ablenkwert einen Winkel (auch als Ablenkwinkel bezeichnet) repräsentieren, um den der Elektronenstrahl 112e abgelenkt wird. Alternativ oder zusätzlich kann der Ablenkwert eine Kraft (z.B. Lorenzkraft) repräsentieren mit welcher der Elektronenstrahl 112e abgelenkt wird.
Optional kann ein Ablenkparameter einen Zeitwert (z.B. eine Zeitkoordinate t) aufweisen, z.B. einen Zeitpunkt, zu dem auf einen anderen Ablenkparameter gewechselt wird, oder eine Zeitdauer (auch als Punktverweilzeit bezeichnet), während der Elektronenstrahl 112e gemäß dem Ablenkwert abgelenkt wird. Der Zeitwert kann anschaulich definieren, wie lange ein bestimmter Punkt im Raum bestrahlt wird und/oder welche Leistung in diesen eingetragen wird mittels des Elektronenstrahls 112e.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Ablenksystem 112a zumindest eine Ablenkeinheit 308 aufweisen, z.B. eine erste Ablenkeinheit zum Ablenken des Elektronenstrahls entlang einer ersten Achse (z.B. x-Achse) und eine zweite Ablenkeinheit zum Ablenken des Elektronenstrahls entlang einer zweiten Achse (z.B. y-Achse). Die zweite Achse kann beispielsweise senkrecht zur ersten Achse oder zumindest linear unabhängig von dieser sein. Die Elektronenstrahlquelle 112q kann den Elektronenstrahl 112e entlang einer dritten Achse (z.B. z-Achse, auch als Strahlachse bezeichnet), senkrecht zur ersten Achse und zur zweiten Achse, emittieren in Richtung der zumindest einen Ablenkeinheit 308.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Ablenksignal 302a mehrere Komponenten (auch als Koordinatenkomponenten bezeichnet) aufweisen, z.B. eine erste Koordinatenkomponente zum Ablenken des Elektronenstrahls 112e entlang der ersten Achse und eine zweite Koordinatenkomponente zum Ablenken des Elektronenstrahls 112e entlang der zweiten Achse aufweisen. In Analogie dazu können der Ablenkparameter und/oder die Signalstärke mehrere entsprechende Koordinatenkomponenten aufweisen. Beispielsweise kann jede Koordinatenkomponente des Ablenksignals mittels einer separaten elektrischen Spannung U_x(t) und U_y(t) übertragen sein oder werden, z.B. zu der entsprechenden ersten/zweiten Ablenkeinheit.
Der oder die Ablenkparameter, die Koordinatenkomponente(n), das oder die Ablenksignal(e), die Signalstärke(n), die Bildungsvorschrift(en) und/oder die die Transformation(en) kann/können z.B. auf Grundlage einer oder mehrerer Koordinaten eines Koordinatensystems (z.B. eines Kugelkoordinatensystems, eines Zylinderkoordinatensystems, oder eines kartesischen Koordinatensystems) erfolgen. Beispielsweise kann eine Koordinate (z.B. ein Winkel, eine Zeitdauer und/oder eine Länge) gestreckt oder gestaucht werden. Es versteht sich daher, dass sich das hierin Beschriebene nicht auf rechtwinklige kartesische Koordinaten beschränkt ist, da in äquivalenter oder ähnlicher Weise auch jedes andere geeignete Koordinatensystem genutzt werden kann, welches sich beispielsweise aus einer Ähnlichkeitstransformation oder Koordinatentransformation ergibt. Im Folgenden und hierin werden im Sinne der besseren Verständlichkeit die geläufigen und anschaulichen kartesischen Koordinaten verwendet.
Das Ablenksystem 112a, z.B. dessen Steuerungsvorrichtung 300, kann optional eine Signalverarbeitungseinheit 316 aufweisen, welche das Ablenksignal 302a verstärkt und/oder glättet und das verstärkte und/oder geglättete Ablenksignal 312a der Ablenkeinheit 308 zuführt und/oder dieser einkoppelt. Die Signalverarbeitungseinheit 316 kann einen Verstärker 306 zum Verstärken und/oder eine Glättungsglied 402 zum Glätten des Ablenksignals 302a aufweisen. Der Verstärker 306 und/oder das Glättungsglied 402 können auch Teil des Ablenksignal-Generators 302 und/oder gemeinsam mit diesem implementiert sein oder werden.
Wie hierin beschrieben kann das Ablenksignal auf verschiedene Arten verarbeitet sein oder werden. Die verschiedenen Stadien, welche das Ablenksignal entlang seines Signalweges durchläuft, können im Folgenden als erstes Ablenksignal 302a bezeichnet sein oder werden. Das letztendlich der Ablenkeinheit 308 zuführte und/oder dieser einkoppelte Ablenksignal kann als zweites Ablenksignal 312a bezeichnet sein oder werden. Das erste und/oder das zweite Ablenksignal, können ein analoges Signal aufweisen oder daraus gebildet sein.
Der Ablenksignal-Generator 302 kann zumindest einen Taktgeber aufweisen, z.B. als Teil des Signalprozessor und/oder des DAC. Der Taktgeber kann ein Taktsignal bereitstellen, dessen Frequenz f_t (auch als Taktfrequenz bezeichnet) bzw. dessen Kehrwert, die Periodendauer to, die Bauteile des Ablenksignal-Generators 302 miteinander synchronisiert. Das Taktsignal kann dem DAC und/oder dem Signalprozessor eingekoppelt und/oder mittels dieser bereitgestellt sein oder werden.
Ein oder der Digital-Analog-Umsetzer (DAC) ist eingerichtet, aus einem oder dem Digitalsignal ein (z.B. gestuftes) Analogsignal zu erzeugen. Das Digitalsignal kann beispielsweise mittels des zumindest einen Signalprozessors aus den Daten gebildet werden. Die Daten können eine Abfolge an Ablenkparametern aufweisen, welche nacheinander in eine Signalstärke des Analogsignals umgesetzt werden. Die Rate, mit welcher die Ablenkparameter nacheinander in einzelne Signalstärken des Ablenksignals umgesetzt werden, kann der Taktfrequenz entsprechen.
Das Umsetzen der Ablenkdaten in das Ablenksignal kann beispielsweise gemäß der Taktfrequenz erfolgen. Beispielsweise kann mit jedem Takt bzw. pro Periodendauer to des Taktsignals ein Ablenkparameter in eine Signalstärke des Ablenksignals umgesetzt werden. Mit anderen Worten kann die Rate, mit welcher die Ablenkparameter nacheinander in einzelne Signalstärken des Ablenksignals umgesetzt werden, der Taktfrequenz f_T entsprechen.
Optional kann die Taktfrequenz f_T des Ablenksignal-Generators 302 an eine Netzfrequenz angepasst sein oder werden, z.B. mit dieser synchronisiert sein oder werden.
4 veranschaulicht ein Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Diagramm.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren in 401 aufweisen: Bilden eines ersten Ablenksignals 302a auf Grundlage zumindest eines Ablenkparameters A(P(x,t),P(y,t)), z.B. gemäß einer Bildungsvorschrift B und/oder mittels des Ablenksignal-Generators 302. Der Ablenksignal-Generator 302 kann beispielsweise die Bildungsvorschrift B implementieren. Das Ablenksignal 302a kann die (zeitabhängige) Signalstärke S_A(t)=B(A) aufweisen.
Der zumindest eine Ablenkparameter A(P(x,t),P(y,t)) kann beispielsweise Teil eines Datensatzes sein oder diesen bilden. Optional kann das Ablenksignal 302a zumindest eine erste Koordinatenkomponente S_A,x (t,A(x,t)), welche einer ersten Koordinate x zugeordnet ist, und/oder eine zweite Koordinatenkomponente S_A,y (t,A(y,t)) aufweisen, welche einer zweiten Koordinate y zugeordnet ist, aufweisen.
Die Bildungsvorschrift B kann anschaulich die Geometrie und die Eigenschaften der Elektronenstrahlkanone wie auch der Prozessumgebung berücksichtigen, d.h. beispielsweise die relative Lage, Ausrichtung, Leistungsstärke und Größe der Elemente der Elektronenstrahlkanone zueinander, wie z.B. der Elektronenstrahlquelle 112q und des Ablenksystems. Anschaulich kann die Bildungsvorschrift B den Elektronenstrahl 112e, welcher gemäß eines Arbeitspunktes der Elektronenstrahlquelle 112q, erzeugt wird (auch als Referenz-Elektronenstrahl bezeichnet), auf eine Koordinate richten, welche von dem Ablenkparameter A(P(x,t),P(y,t)) repräsentiert wird (d.h. welche vorgesehen ist, mit dem Elektronenstrahl bestrahlt zu werden).
Ferner kann das Verfahren in 403 aufweisen: Glätten des Ablenksignals 302a, z.B. gemäß einer Glättungscharakteristik G(t) und/oder mittels eines Glättungsglieds 402. Das Glättungsglied 402 kann beispielsweise die Glättungscharakteristik G(t) implementieren.
Glätten kann anschaulich verstanden werden, als eine erste Kurve in eine zweite Kurve mit geringerer Krümmung (d.h. mit geringerem Extremwert der zweiten zeitlichen Ableitung) zu überführen, die gleichzeitig möglichst wenig vom Original abweicht. In diesem Sinn erfüllen beispielsweise Näherungspolynome niedriger Ordnung die Anforderungen des Glättens sehr gut. Das Glätten kann das erste Ablenksignal 302a in ein zweites Ablenksignal 312a überführen. Das zweite Ablenksignal 312a kann beispielsweise eine zeitliche Ableitung mit einer geringeren Schwankung und/oder Amplitude aufweisen als das erste Ablenksignal 302a.
Das Glätten kann beispielsweise erfolgen, indem bestimmte Merkmale des ersten Ablenksignals 302a herausgefiltert (z.B. entfernt und/oder abgeschwächt) werden, z.B. Frequenzanteile und/oder Rauschen. Das Filtern kann beispielsweise mittels eines Filters des Glättungsglieds 402 erfolgen.
Die Glättungscharakteristik kann beispielsweise mittels einer Glättungsfunktion (auch als glättende Übertragungsfunktion bezeichnet) analytisch beschrieben werden. Die Übertragungsfunktion G eines Schaltkreises (auch als Systemfunktion bezeichnet) beschreibt in der Systemtheorie (mathematisch) die Beziehung zwischen dem Ein- und Ausgangssignal. Mithilfe der Übertragungsfunktion G kann für ein beliebiges Eingangssignal das Ausgangssignal, d.h. das Systemverhalten, analytisch vorhergesagt werden. Die Glättungscharakteristik repräsentiert dieses Systemverhalten und kann beispielsweise experimentell ermittelt sein oder werden. Typisch für das Systemverhalten ist beispielsweise die zeitverzögerte Reaktion des Ausgangssignals gegenüber dem Eingangssignal. Die Glättungscharakteristik kann beispielsweise zumindest einen von folgenden Parametern repräsentieren: eine zeitliche Verzögerung, einen Verstärkungsfaktor, eine Ordnung der Verzögerung, eine Grenzfrequenz, eine Resonanzfrequenz (d.h. Eigenkreisfrequenz), eine Kennkreisfrequenz (oder die dazu reziproke Zeitkonstante T), einen Dämpfungsfaktor und/oder eine Phasenrelation.
Das Glätten kann beispielsweise mittels einer Zerlegung (z.B. einer Frequenzzerlegung, z.B. einer Fourierzerlegung) des Ablenksignals 302a erfolgen. Diese zerlegt das Ablenksignal 302a in eine Reihe von Signalen unterschiedlicher Frequenz und/oder Phase. Aus dem zerlegten Ablenksignal 302a können dann selektiv Signale mit hoher Frequenzen gelöscht und/oder gedämpft werden und die verbleibenden Signale zu dem zweiten Ablenksignal 312a zusammengesetzt (z.B. überlagert) werden. Alternativ oder zusätzlich kann das Glätten mittels einer Faltung des Ablenksignals 302a mit einem Filterkern (oft nur Filter genannt) erfolgen. Beispielsweise kann das Falten mittels eines Rechteck-Filters erfolgen. Dabei wird anschaulich an jeder Stelle des Ablenksignals 302a der Wert jeweils durch den Mittelwert seiner Nachbarn ersetzt. Es können aber auch gewichtete Mittelwerte verwendet werden.
Alternativ oder zusätzlich kann das Verfahren in 403 aufweisen: Verstärken des Ablenksignals 302a, z.B. gemäß einer Verstärkungscharakteristik und/oder mittels eines Verstärkers 306. Der Verstärker 306 kann beispielsweise die Verstärkungscharakteristik implementieren.
Das Verstärken kann beispielsweise aufweisen, das erste Ablenksignal 302a in ein zweites Ablenksignal 312a zu überführen, welches eine größere Signalstärke (z.B. Leistung) aufweist als das erste Ablenksignal 302a. Der Verstärker 306 kann als eine elektronische Baugruppe mit mindestens einem aktiven Bauelement (z.B. einem Transistor und/oder einer Elektronenröhre) verstanden werden, welche das eingehende erste Ablenksignal 302a derart verarbeitet, dass die Ausgangsgröße (d.h. die ausgegebene Signalstärke) größer wird als die eingehende Signalstärke. Beispielsweise kann der Verstärker ausgangsseitig mehr Leistung abgeben als eingangsseitig (d.h. an seinem Signaleingang) aufnehmen. Die zusätzliche Leistung kann dem Verstärker 306 mittels einer Energiequelle bereitgestellt werden.
Der Verstärker 306 kann parasitär ein Glätten des ersten Ablenksignals 302a bewirken. Das Glättungsglied 402 kann parasitär ein Verstärken und/oder Dämpfen des ersten Ablenksignals 302a bewirken.
Beispielsweise können das Glättungsglied 402 und/oder der Verstärker 306 das erste Ablenksignal 302a sowohl glätten als auch verstärken. Mittels des Glättungsglieds 402 wird dessen Signalstärke allerdings weniger als mittels des Verstärkers 306 vergrößert (d.h. verstärkt), z.B. auf weniger als das ungefähr zehnfache, z.B. auf weniger als das ungefähr fünffache, z.B. auf weniger als das ungefähr doppelte. Mittels des Verstärkers 306 kann eine Verstärkung (d.h. Vergrößerung der Signalstärke) um mehr als das ungefähr das doppelte erfolgen, z.B. mehr als das ungefähr fünffache, z.B. mehr als das ungefähr zehnfache, z.B. mehr als das ungefähr fünfzigfache, z.B. mehr als das ungefähr hundertfache. Mit anderen Worten kann das Glättungsglied 402 einen geringeren Verstärkungsfaktor aufweisen als der Verstärker 306.
Beispielsweise kann das Glättungsglied 402 einen Verstärkungsfaktor kleiner 1 (dessen Inverses wird in dem Fall auch als Dämpfungsfaktor bezeichnet) aufweisen. Beispielsweise kann der Verstärkungsfaktor des Verstärkers 306 im Wesentlichen gleich sein zu dem Dämpfungsfaktor des Glättungsglieds 402 oder diese Faktoren können zumindest weniger als ungefähr 50% (z.B. 25%, 10%, 5% oder 1%) voneinander abweichen. Wenn die Glättung eine exemplarische Dämpfung um Faktor 2 enthält, dann kann der Verstärker beispielsweise um den Faktor von ungefähr 2 verstärken.
Mittels des Glättungsglieds 402 wird eine Glattheit des Ablenksignals 302a allerdings stärker als mittels des Verstärkers 306 verändert (z.B. vergrößert), z.B. vergrößert auf mehr als ungefähr 200%, z.B. auf mehr als ungefähr 400%, z.B. auf mehr als ungefähr 1000%. Mittels des Glättungsglieds 402 kann die Glättung (d.h. Verringerung der Krümmung) im Wesentlichen unabhängig von der Anstiegsrate und/oder Signalamplitude des ersten Ablenksignals 302a erfolgen. Mit anderen Worten kann das Glättungsglied 402 eingerichtet sein, das Ablenksignal 302a in ein Ablenksignal größerer Glattheit (z.B. 2-ter Ordnung), d.h. geringerer Krümmung, zu überführen. Als Glattheit n-ter Ordnung kann das das quadratische Mittel der n-ten Ableitung verstanden werden (wobei n beispielsweise zwei sein kann).
5 veranschaulicht ein Verfahren 500 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Ablaufdiagram.
Das Verfahren 500 kann in 501 aufweisen: Bereitstellen von Daten, welche eine zeitabhängige Soll-Ablenkung des Elektronenstrahls repräsentieren.
Das Verfahren 500 kann optional in 503 aufweisen: Ermitteln einer Information (auch als Änderungsrate-Information bezeichnet), welche eine Änderungsrate der Soll-Ablenkung repräsentiert.
Das Verfahren 500 kann in 505 aufweisen: Bilden eines ersten Ablenksignals. Das erste Ablenksignal kann optional ein Trägersignal und ein dem Trägersignal überlagertes Korrektursignal aufweisen. Das Trägersignal kann die Soll-Ablenkung repräsentieren und das Korrektursignal die Änderungsrate-Information repräsentieren.
Das Verfahren 500 kann in 507 aufweisen: Glätten des ersten Ablenksignals 302a. Mittels des Glättens kann das zweite Ablenksignal 312a bereitgestellt sein oder werden.
Das Glätten kann beispielsweise gemäß einer Glättungscharakteristik erfolgen, z.B. gemäß einer Filtercharakteristik.
Optional kann das zweite Ablenksignal 312a in 505 ein verstärktes Ablenksignal sein. Beispielsweise kann das erste Ablenksignal verstärkt sein oder werden, z.B. vor und/oder nach dem Glätten. Alternativ oder zusätzlich kann das Ablenksignal geglättet sein oder werden, z.B. vor und/oder nach dem Verstärken.
Das Verfahren 500 kann in 509 aufweisen: Ablenken des Elektronenstrahls auf Grundlage des geglätteten Ablenksignals.
Das Verfahren 500 kann optional in 511 aufweisen: Verändern der Glättungscharakteristik, wenn die Daten, die Soll-Ablenkung (z.B. dessen Änderungsrate) und/oder das Ablenksignal (z.B. dessen Änderungsrate) ein Kriterium erfüllen.
Das Verändern der Glättungscharakteristik kann beispielsweise aufweisen, eine charakteristische Zeitkonstante T der Glättungscharakteristik zu verändern und/oder eine charakteristische Übertragungskonstante K der Glättungscharakteristik zu verändern.
Das Verfahren 500 kann optional aufweisen: Verringern einer Signalgröße, z.B. Signalstärke (d.h. Dämpfen) und/oder Änderungsrate, des Korrektursignals beim Verändern der Glättungscharakteristik. Beispielsweise kann das Verringern der Signalgröße des Korrektursignals aufweisen, die Signalstärke auf einen zeitinvarianten Wert (z.B. null) zu setzen. Anschaulich kann das Glätten beispielsweise unterbrochen werden, wenn und/oder solange die Glättungscharakteristik verändert ist oder wird.
Beispielsweise kann das Verfahren 500 aufweisen, die Signalgröße des Korrektursignals 704 zu verringern, wenn das Glättungsglied überbrückt, die charakteristische Zeitkonstante T der Glättungscharakteristik verkleinert und/oder die charakteristische Übertragungskonstante K der Glättungscharakteristik vergrößert wird. Alternativ oder zusätzlich kann das Verfahren 500 aufweisen, die Signalgröße des Korrektursignals 704 zu vergrößern, wenn die Überbrückung des Glättungsglieds aufgehoben, die charakteristische Zeitkonstante T der Glättungscharakteristik vergrößert und/oder eine charakteristische Übertragungskonstante K der Glättungscharakteristik verkleinert wird.
Beispielsweise kann die charakteristische Übertragungskonstante K mittels eines Digitalsignals verändert, z.B. zwischen zwei Signalgrößen umgeschaltet, werden.
Das Verändern der charakteristischen Übertragungskonstante K kann optional weggelassen werden. Alternativ kann beispielsweise zusätzlich zu der charakteristischen Zeitkonstante T auch die charakteristische Übertragungskonstante K verändert werden.
Das Reduzieren des Korrektursignals kann beispielsweise verwendet werden, wenn das Ablenksignal einem Sprung folgen soll. Dann kann das Glätten zusätzlich derart erfolgen, dass die Signalhöhe nach dem Sprung die richtige ist. Dies kann beispielsweise erreicht werden, indem mit K=1 gewählt wird. Dann kann sich am Ausgang der Glättung anschaulich sehr schnell der gleiche Signalpegel wie am Eingang einstellen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Glätten in einem ersten exemplarischen Modus (anschaulich eine gewünschte „lineare“ Glättung) erfolgen, wobei in dem ersten Modus T=to/ln(2) und K=2 ist. Alternativ oder zusätzlich kann das Glätten in einem zweiten exemplarischen Modus (anschaulich bei einem gewünschten Sprung) erfolgen, wobei in dem zweiten Modus T ungefähr 0 ist (d.h. sehr klein ist, z.B. positiv und kleiner als 0,1) und K=1 ist.
Beispielsweise kann das Verändern der charakteristischen Übertragungskonstante K erfolgen, indem zwischen dem ersten Modus und dem zweiten Modus umgeschaltet wird. Alternativ oder zusätzlich kann das Verändern der charakteristischen Übertragungskonstante K erfolgen, indem die charakteristische Übertragungskonstante K zwischen zwei Werten, z.B. zwischen K<2 (z.B. K=1) und K≥2 (z.B. K=2), umgeschaltet wird.
Beispielsweise kann das Korrektursignal mittels der Umschaltung der charakteristischen Übertragungskonstante K erfolgen, z.B. indem zwischen zwei Werten, z.B. zwischen K<2 (z.B. K=1) und K≥2 (z.B. K=2), umgeschaltet wird.
Optional kann das Umschalten der charakteristischen Übertragungskonstante K weggelassen werden, z.B. beim Umschalten zwischen dem ersten Modus und dem zweiten Modus.
Das Verfahren 500 kann mittels einer hierin beschriebenen Steuerungsvorrichtung 300 implementiert sein oder werden.
Beispielsweise kann die Steuerungsvorrichtung 300 mehrere Betriebsmodi bereitstellen, von denen ein erster Betriebsmodus eine erste Glättungscharakteristik implementiert, gemäß der ein Ablenksignal geglättet wird, und ein zweiter Betriebsmodus eine zweite (von dem ersten verschiedene) Glättungscharakteristik implementiert, gemäß der das Ablenksignal geglättet wird. Alternativ oder zusätzlich kann das Ablenksignal in dem ersten Betriebsmodus ein erstes Korrektursignal und in dem zweiten Betriebsmodus ein zweites (von dem ersten verschiedenes) Korrektursignal aufweisen.
Die erste Glättungscharakteristik kann beispielsweise eine größere charakteristische Zeitkonstante T und/oder kleinere charakteristische Übertragungskonstante K aufweisen als die zweite Glättungscharakteristik.
Das Verfahren 500 kann optional aufweisen: Verringern einer Signalgröße, z.B. Signalstärke und/oder Änderungsrate, des Korrektursignals beim Umschalten von der ersten Glättungscharakteristik in die zweite Glättungscharakteristik. Beispielsweise kann das Verringern der Signalgröße des Korrektursignals aufweisen, die Signalstärke auf einen zeitinvarianten Wert (z.B. null) zu setzen.
Das Verfahren 500 kann optional aufweisen: Vergrößern einer Signalgröße des Korrektursignals beim Umschalten von der zweiten Glättungscharakteristik in die erste Glättungscharakteristik. Beispielsweise kann das Vergrößern der Signalgröße des Korrektursignals aufweisen, die Signalstärke auf einen zeitvarianten Wert (z.B. verschieden von null) zu setzen.
Das Verfahren 500 kann optional aufweisen: Wechseln zwischen dem ersten Betriebsmodus und dem zweiten Betriebsmodus.
Das Verfahren 500 kann optional aufweisen: Bestrahlen eines Verdampfungsguts und/oder eines Substrats mittels des abgelenkten Elektronenstrahls.
Das Verfahren 500 kann optional aufweisen: Transportieren eines Substrats in einem Vakuumbereich; und Bestrahlen des Substrats oder eines Verdampfungsguts, mit dem das Substrat beschichtet werden soll, mittels des abgelenkten Elektronenstrahls, wobei beispielsweise ein wiederholtes Durchlaufen einer Ablenksequenz erfolgt, gemäß welcher der Elektronenstrahl abgelenkt wird.
6 veranschaulicht das Verfahren 500 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in mehreren schematischen Diagrammen, welche eine Signalgröße S (z.B. Signalstärke, wie etwa Strom und/oder Spannung) im Verlauf der Zeit t veranschaulichen.
In Diagramm 601 ist die Soll-Ablenkung dargestellt, welche zur besseren Veranschaulichung als Soll-Ablenksignal 602 (anschaulich das Ablenksignal, welches die Soll-Ablenkung W ideal abbildet) eingezeichnet ist. Anschaulich kann die Soll-Ablenkung repräsentieren, zu welchem Zeitpunkt und für welche Zeitdauer t der Elektronenstrahl 112e welchen Auftreffort P(x,y) bestrahlen soll. Das Soll-Ablenksignal repräsentiert dasjenige Ablenksignal, welche benötigt würde, um den Elektronenstrahl 112e exakt gemäß der Soll-Ablenkung W abzulenken. Die Soll-Ablenkung W kann beispielsweise mittels Daten gespeichert, abgerufen und/oder modifiziert werden.
Ferner ist in Diagramm 601 ein Trägersignal 702 und ein Korrektursignal 704 dargestellt. Das Trägersignal 702 und/oder das Korrektursignal 704 können beispielsweise Zwischenprodukte sein, welche weiterverarbeitet werden, um später das zweite Ablenksignal 312a bereitzustellen. Alternativ oder zusätzlich können das Trägersignal 702 und/oder das Korrektursignal 704 einen Signalanteil bezeichnen, welche(r) inhärent gemeinsam mit dem zweiten Ablenksignal 312a gebildet und/oder ausgegeben wird/werden.
Das Trägersignal 702 kann anschaulich von einem DSP ausgegeben werden, wenn beispielsweise keine Korrektur erfolgt oder dieser gänzlich ohne Korrektur arbeitet.
Beispielsweise können die Daten zumindest einen Ablenkparameter in Form einer Funktion (d.h. aus einem Funktionenraum) aufweisen, welcher zu der Kurve 602 korrespondiert. Alternativ oder zusätzlich können die Ablenkdaten beispielsweise zeitdiskrete Ablenkparameter aufweisen, deren Werte zu den Punkten W_n und W_n+1 in Diagramm 601 korrespondieren.
Die Daten können mittels des Signal-Generators 302 verarbeitet werden. Beispielsweise kann im Takt to des Signal-Generators eine dazu korrespondierende Signalgröße S (z.B. Signalstärke) erzeugt werden. Beispielsweise kann der oder jeder Ablenkparameter im Takt to des Signal-Generators 302 in eine Signalstärke S des Trägersignals 702 überführt werden.
Aufgrund der begrenzten zeitlichen Auflösung (d.h. der zeitdiskreten Abbildung mittels des Takts t₀ ), kann die von dem Signal-Generator 302 erzeugt Signalgröße S des Trägersignals 702 eine Rechteckcharakteristik (anschaulich Treppenstufen) aufweisen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren in 601 aufweisen: Ermitteln 503 einer Information (auch als Änderungsinformation bezeichnet), welche eine Änderungsrate δa der Soll-Ablenkung W repräsentiert. Die Änderungsrate δa kann der zeitliche Gradient der Soll-Ablenkung W sein, z.B. ΔW/Δt, z.B. ΔW/t₀ . Beispielsweise kann die Änderungsrate δa proportional zu der Differenz ΔW zweier Werte W_n und W_n+1 der Soll-Ablenkung W (auch als Soll-Werte W_n und W_n+1 bezeichnet), z.B. zwischen einem ersten (anschaulich alten) Soll-Wert W_n=W(t=t_n) und einem darauffolgenden zweiten (anschaulich neuen) Soll-Wert W_n+1=W(t=t_n+1), und indirekt proportional zu der Taktdauer to sein. Die Taktdauer to kann das Inverse der Taktfrequenz ft und/oder gleich Δt=t_n+1-t_n sein. Der Index n kann beispielsweise eine natürliche Zahl sein.
Die Änderungsinformation kann alternativ oder zusätzlich auf den Elektronenstrahl 112e bezogen sein. Beispielsweise kann die Änderungsinformation einen räumlichen Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Soll-Auftrefforten (z.B. eine Sprungweite), eine Winkelgeschwindigkeit der Bewegung des Elektronenstrahls, eine (z.B. skalare und/oder zeitliche) Differenz zweier aufeinanderfolgender Ablenkparameter, oder Ähnliches repräsentieren oder sein.
Alternativ oder zusätzlich kann die Änderungsinformation auf ein Referenzsignal, z.B. das Trägersignals 702 und/oder das Soll-Ablenksignal 602, bezogen sein. Beispielsweise kann die Änderungsinformation eine Wertdifferenz, eine Stufenhöhe, einen zeitlichen Gradienten, oder Ähnliches des Referenzsignals repräsentieren oder sein.
Beispielsweise kann die Änderungsinformation die Differenz der Signalgröße S des Referenzsignals zwischen zwei Zeitpunkten t_n und t_n+1 repräsentieren. Die zwei Zeitpunkte t_n und t_n+1 können einen Abstand in Höhe des Zeitintervalls to aufweisen. Das Zeitintervall to kann beispielsweise eine Taktdauer (d.h. Periodendauer des Takts) sein, mit dem das Ablenksignal 302a gebildet wird.
In Diagramm 601 kann das Korrektursignal 704 bzw. dessen Signalgröße optional zeitinvariant (z.B. null) sein.
In Diagramm 603 ist ein zu glättendes Signal 604, z.B. ein Rechtecksignal 604, und ein mittels Glättens daraus gebildetes geglättetes Signal 604g veranschaulicht in einer Detailansicht. Das geglättete Signal 604g kann beispielsweise eine Sprungantwort auf das zu glättende Signal 604 aufweisen oder daraus gebildet sein. Dann kann die Glättungscharakteristik beispielsweise eine Sprungantwortfunktion repräsentieren.
Das zu glättende Signal 604 kann beispielsweise das erste Ablenksignal 302a und/oder das Trägersignal 702 sowie optional das Korrektursignal 704 aufweisen oder daraus gebildet sein. Das geglättete Signal 604g kann beispielsweise das geglättete Trägersignal sowie optional das geglättete Korrektursignal 704 und/oder das zweite Ablenksignal 312a aufweisen oder daraus gebildet sein.
Die Sprungantwort kann beispielsweise mittels des Glättungsglieds implementiert sein oder werden, z.B. mittels eines PT_n -Glieds. Als PT_n -Glied kann ein lineares zeitinvariantes System (LZI-System) verstanden werden, welches ein proportionales Übertragungsverhalten mit Verzögerung n-ter Ordnung aufweist. Der Parameter n kann beispielsweise 1 oder 2 sein. Im Allgemeinen kann das Glättungsglied beispielsweise ein PT₁ -Glied und/oder ein PT₂ -Glied aufweisen oder daraus gebildet sein. Das PT_n -Glied kann beispielsweise einen Tiefpass n-ter Ordnung aufweisen oder daraus gebildet sein. Beispielsweise kann das PT₁ -Glied einen Tiefpass 1-ter Ordnung aufweisen oder daraus gebildet sein.
Der Anstieg und/oder die Krümmung der Sprungantwort können von dem verwendeten Glättungsglied abhängen und/oder dessen Glättungscharakteristik. Beispielsweise kann eine steilere und/oder flachere Sprungantwort 604p resultieren als die Veranschaulichte.
Die Signalgröße S_604g des geglätteten Signals 604g kann in Abhängigkeit der Zeit und der Signalgröße S₆₀₄ des zu glättenden Signals 604 sein: S_604g=G(S₆₀₄).
Die Glättungscharakteristik G(t) kann beispielsweise folgende Relation (auch als Sprungantwortrelation bezeichnet) erfüllen: $G (t) = K \cdot (1 - exp (- t/T))$
bzw. auf eine vordefinierte Signalstärke S_n bezogen: G(S_n,t)=S_n·G(t)=S_n·K (1-exp(-t/T)).
Die Asymptote S_n beschreibt dabei die zu erreichende Signalgröße für S(t=t_n) bzw. die Höhe der Sprungfunktion.
Dabei kann G(S_n,t), oder allgemeiner G(S(t),t), die Signalgröße des geglätteten Signals im Zeitverlauf t bezeichnen sowie K den charakteristischen Verstärkungsfaktor und T die charakteristische Zeitkonstante (auch als τ bezeichnet) der Glättungscharakteristik G. Im Allgemeinen kann G zumindest von den Parametern T und K definiert sein oder werden. Bewirkt die Glättungscharakteristik ein Dämpfung, wäre beispielsweise K<1.
Die charakteristische Zeitkonstante T kann als Zeitdauer verstanden werden, die ein (z.B. exponentiell absinkender oder ansteigender) Prozess benötigt, um auf 1/e (etwa 36,8%) seines Ausgangswertes abzusinken bzw. auf 1-1/e (etwa 63,2%) seines Endwertes (d.h. der Asymptote dessen) anzusteigen.
Der Verlauf S(t) nähert sich für große t dem Endwert K asymptotisch an. Nach der Zeit t=T nimmt S(t=T) den Wert 0,63·K und nach t=3 T nimmt S(t=T) den Wert 0,95·K an. Für K=1 fällt die Asymptote mit dem oberen Wert der Rechteckfunktion 604 zusammen. Der Wert K/2 wird bei ungefähr t=0,69·T erreicht.
7 veranschaulicht das Verfahren 500 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in mehreren schematischen Diagrammen, welche eine Signalgröße S (z.B. Strom und/oder Spannung) im Verlauf der Zeit t veranschaulichen.
In Diagramm 701 ist die Soll-Ablenkung durch das Soll-Ablenksignal 602 veranschaulicht. Zum Vergleich dazu ist im ersten Intervall der Soll-Ablenkung das Trägersignal 702 und im zweiten Intervall dazu das Korrektursignal 704 veranschaulicht. In Diagramm 703 sind diese im Vergleich dazu mit dem ersten Ablenksignal 302a veranschaulicht.
Das erste Ablenksignal 302a kann eine Überlagerung des Trägersignals 702 und des Korrektursignals 704 aufweisen oder daraus gebildet sein, z.B. eine Superposition (z.B. Addition) dieser. Das erste Ablenksignal 302a kann beispielsweise aus dem Trägersignal 702 und aus dem Korrektursignal 704 gebildet sein oder werden. Alternativ oder zusätzlich können das Trägersignal 702 und das Korrektursignal 704 Signalanteile des ersten Ablenksignals 302a sein, die inhärent beim Bilden des ersten Ablenksignals 302a gebildet sind oder werden können.
8 veranschaulicht das Verfahren 500 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in mehreren schematischen Diagrammen, welche eine Signalgröße S (z.B. Strom und/oder Spannung) im Verlauf der Zeit t veranschaulichen.
In Diagramm 801 ist das Glätten des zu glättende Signals 604 (z.B. des Trägersignals 702 oder des ersten Ablenksignals 302) exemplarisch dargestellt.
Damit das geglättete Signal 604g der Soll-Ablenkung möglichst nahe kommt, kann K>1 (z.B. K=2) und/oder T>to (z.B. T= to/ln(2)) sein. Dies hat zur Folge, dass im Wesentlichen der annähernd lineare Teil der Sprungantwortkurve ausgenutzt wird.
Wird allerdings lediglich das Trägersignal 702 bzw. ohne das Korrektursignal 704 geglättet (beispielsweise mit K=2), entsteht eine erhebliche zeitliche Verzögerung (gepunktete Fläche) zwischen dem geglätteten Signal 604g und der Soll-Ablenkung und optional eine abweichende Amplitude. Das überlagerte Korrektursignal 704 kann diese zeitliche Verzögerung verringern, wie im Folgenden näher erläutert wird. Die abweichende Amplitude ergibt sich anschaulich aufgrund der asymptotischen Annäherung des geglätteten Signals an die angestrebten Signalstärke, und deren Abweichung steigt, je keiner das Verhältnis (t_n+1-t_n)/T ist. Anschaulich läuft das geglättete Signal dem ungeglätteten Signal zeitlich nach, so dass schnelle Veränderungen des ungeglätteten Signals kaum und/oder zu spät auf das geglättete Signal übertragen werden.
In Diagramm 803 ist das Glätten des ersten Ablenksignals 302a dargestellt, welches das Korrektursignal 704 aufweist. Damit das geglättete Ablenksignal 312a der Soll-Ablenkung möglichst nahe kommt, kann das Trägersignal 702 mit dem Korrektursignal 704 zu dem ersten Ablenksignal 302a überlagert sein oder werden. Dies hat zur Folge, dass das Ablenksignal 302a einen größeren Hub in der Signalstärke S als das Trägersignals 702 aufweist, so dass das geglättete Ablenksignal 312a dem geglätteten Trägersignal 604g vorauseilt. Dies kompensiert die zeitliche Verzögerung. Anschaulich kann das Trägersignal 702 das von einem DSP ausgegeben Signal sein, wenn beispielsweise keine Korrektur erfolgt.
Beispielsweise kann das Korrektursignal 702 derart eingerichtet sein, dass zu einem oder jedem Takt t_n die Signalstärke S_604g des geglätteten Signals 604g gleich der Signalstärke S₆₀₂ des Soll-Signals 602 ist, d.h. S_604g(t_n)=S₆₀₂(t_n). Alternativ oder zusätzlich kann das Korrektursignal 702 derart eingerichtet sein, dass nach einem Takt, d.h. zum Zeitpunkt t=t_n+1, die Signalstärke S_604g des geglätteten Signals 604g gleich der Signalstärke S₇₀₂ des Soll-Signals 602 vor dem Takt, d.h. zum Zeitpunkt t=t_n, ist, d.h. S_604g(t_n+1)=S₇₀₂(t_n ).
Die Signalgröße S des Ablenksignals 302a (auch als S_A(t) bezeichnet) kann beispielsweise von der Signalgröße S des Trägersignals 702 (auch als S_T(t) bezeichnet) und der Signalgröße S des Korrektursignals 704 (auch als S_K(t) bezeichnet) abhängen, z.B. deren Summe sein.
Beispielsweise kann das Ablenksignal 302a die Relation S_A(t)=S(S_T(t), S_K(t)) erfüllen, z.B. S_A(t)=S_T(t)+S_K(t).
Die Signalgröße S_K des Korrektursignals 704 kann gemäß mehrerer Methoden bereitgestellt sein oder werden. Die Signalgröße S_K des Korrektursignals 704 kann beispielsweise proportional oder gleich zu der Änderungsrate δa sein, beispielsweise proportional oder gleich zu der Differenz zweier (z.B. aufeinanderfolgender) Soll-Werte W_n und W_n+1 sein, z.B. zwischen einem ersten Soll-Wert W_n=W(t=t_n) und einem darauffolgenden zweiten Soll-Wert W_n+1=W(t=t_n+1), z.B. W_n+1=W(t-+t₀)). Die Taktdauer to kann das Inverse der Taktfrequenz ft und/oder gleich t_n+1-t_n sein.
Beispielsweise kann die Signalgröße S_K des Korrektursignals 704 folgende Relation erfüllen: dS_K(t)=dB+P·δa(t)dt und/oder S_K(t)=B(S=P·δa(t)·Δt). Der Ausdruck dS_K(t)/dt kann die zeitliche Ableitung von S_K(t) bezeichnen, der Parameter P kann ein Skalierungsfaktor der Bildungsvorschrift B sein, welche beispielsweise nach Bedarf angepasst werden kann. Beispielsweise kann P>1 (z.B. gleich zu ungefähr 2) sein, z.B. zwischen ungefähr 1 und ungefähr 5 liegen. Exemplarisch kann S_K(t)=B(S=P·(W(t)-W (t_n+1) ) sein, z.B. S_K(t)=B(S=P·(W(t)-W(t+t₀))).
Optional kann der Skalierungsfaktor P und/oder die Signalgröße S_K(t) des Korrektursignals 704 an eine Netzfrequenz angepasst sein oder werden, mittels welcher der Elektronenstrahl 112e elektrisch versorgt wird.
9 veranschaulicht das Verfahren 500 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Diagramm 901, welche eine Signalgröße S (z.B. Strom und/oder Spannung) im Verlauf der Zeit t veranschaulichen.
Damit das geglättete Ablenksignal 312a der Soll-Ablenkung möglichst nahe kommt, können die Parameter K und T der Glättungscharakteristik in Relation zueinander und zu dem Takt to stehen. Der Parameter K wird auch als Übertragungskonstante K bezeichnet.
Beispielsweise können die Parameter K und T der Glättungscharakteristik derart gewählt werden, dass die Sprungantwort S(t) bei S(t=to) gleich im Wesentlichen 1 ist oder zumindest weniger als 20% davon abweicht. Ist K=2 und genügt die Glättungscharakteristik der Sprungantwortrelation, kann T=to/ln(2) sein, z.B. ungefähr T=1,44·t₀. Im Allgemeinen können die Parameter K und T (für ein beliebiges K) die Relation T=-t₀/ln(1-(1/K)), oder weiter vereinfacht T=t₀/ln(K/(K-1)), erfüllen und/oder weniger als 20% davon abweichen. Alternativ oder zusätzlich kann S(t=to) proportional zu ΔW sein.
Alternativ oder zusätzlich kann das Korrektursignal 704 derart an die Glättungscharakteristik G angepasst sein oder werden, dass folgende Relation erfüllt ist:
G(S_A(t))=S_T(t) oder maximal ungefähr 20% davon abgewichen wird. Alternativ oder zusätzlich kann folgende Relation erfüllt sein oder werden G(S_A(t+t₀))=S_A(t) bzw. oder maximal ungefähr 20% davon abgewichen werden. Die Zeit t kann beispielsweise im Takt t=t_n=n·t₀ sein und/oder es kann S_A(t)=S_T(t)+S_K(t) bzw. S_A(t+t₀)=S_T(t+t₀)+S_K(t+t₀) sein.
10A bis 10C veranschaulichen jeweils einen Schaltkreis 1000 in dem Verfahren 500 in verschiedenen Konfiguration 1000a bis 1000c gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Schaltdiagram.
Der Schaltkreis 1000 kann Teil der Steuerungsvorrichtung 300 sein und beispielsweise im Allgemeinen eingerichtet sein zum Ermitteln der Änderungsinformation und zum Bilden des zu glättenden Ablenksignals 302a.
Der Schaltkreis 1000 kann in 1000a eine Korrektureinheit 1002 aufweisen, welche eingerichtet ist, die von der Dateneinheit 304 zu dem Digital-Analog-Wandler 1004 übermittelten Daten 304d zu erfassen und auf Grundlage der Daten 304d korrigierte Daten 314d bereitzustellen, welche die Änderungsinformation berücksichtigen. Die Änderungsinformation kann beispielsweise auf Grundlage der Daten 304d ermittelt werden. Die Daten 304d können beispielsweise als digitaler Signalstrom übertragen werden und von der Korrektureinheit 1002 prozessiert werden. Die Korrektureinheit 1002 kann dazu beispielsweise einen Prozessor, z.B. einen digitalen Signalprozessor, aufweisen oder daraus gebildet sein.
Der Schaltkreis 1000 kann in 1000b eine Korrektureinheit 1002 aufweisen, welche eingerichtet ist, die Daten 304d der Dateneinheit 304 auszulesen und dieser die korrigierten Daten 314d bereitzustellen, welche die Änderungsinformation berücksichtigen. Das Bereitstellen der korrigierten Daten 314d kann beispielsweise aufweisen, die Daten 304d zu modifizieren und/oder diesen zusätzliche Daten hinzuzufügen. Alternativ oder zusätzlich kann die Korrektureinheit 1002 die korrigierten Daten 314d bilden und in der Dateneinheit 304 abspeichern. Die Änderungsinformation kann beispielsweise auf Grundlage der Daten 304d ermittelt werden.
In 1000a und 1000b können die korrigierten Daten 314d dann mittels eines Digital-Analog-Wandlers 1004 in das erste Ablenksignal 302a umgesetzt werden.
In 1000a und 1000b können die Korrektureinheit 1002 und die Dateneinheit 304 beispielsweise Teil einer Strahlführungsrecheneinheit sein und/oder mittels dieser bereitgestellt sein oder werden.
Der Schaltkreis 1000 kann in 1000c eine Korrektureinheit 1002 aufweisen, welche eingerichtet ist, das von dem Digital-Analog-Wandler 1004 bereitgestellte Trägersignal 702 zu erfassen und diesem das Korrektursignal 704 zu überlagern. Das Korrektursignal 704 kann beispielsweise auf Grundlage der Änderungsinformation bereitgestellt (z.B. ermittelt und/oder erzeugt) sein oder werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Änderungsinformation beispielsweise auf Grundlage der Daten 304d und/oder auf Grundlage des Trägersignals 702 bereitgestellt (z.B. ermittelt und/oder erzeugt) werden.
Die Korrektureinheit 1002 kann in 1000c beispielsweise eingerichtet sein, ein analoges Signal zu verarbeiten. Die Korrektureinheit 1002 kann dazu beispielsweise ein digitales Signalprozessiersystem aufweisen oder daraus gebildet sein. Das Signalprozessiersystem kann zumindest einen Signalprozessor aufweisen, welcher zwischen einen DAC und einen Analog-Digital-Wandler (ADC) geschaltet ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Korrektureinheit 1002 einen Komparator (mit anderen Worten einen 1-bit ADC) und/oder einen Verstärker (z.B. einen Differenzverstärker) aufweisen oder daraus gebildet sein.
Im Allgemeinen kann die Korrektureinheit 1002 auch mittels Software implementiert sein oder werden, z.B. auf einer Recheneinheit.
11A bis 11C veranschaulichen einen Schaltkreis 1100 in dem Verfahren 500 in verschiedenen Konfiguration 1100a bis 1100c gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Schaltdiagram, z.B. den Schaltkreis 1000.
Der Schaltkreis 1100 kann Teil der Steuerungsvorrichtung 300 sein und beispielsweise im Allgemeinen eingerichtet sein zum Bilden eines Ablenksignals 302a und zum Verändern der Glättungscharakteristik.
Der Schaltkreis 1100 kann in 1100a eine Änderungseinheit 1102 aufweisen, welche eingerichtet ist, die von der Dateneinheit 304 zu dem DAC 1004 übermittelten Daten 324d zu erfassen und auf Grundlage der Daten 324d ein Änderungssignal 1101 bereitzustellen, wenn die Daten 324d ein vordefiniertes Kriterium erfüllen. Die Daten 324d können beispielsweise als digitaler Signalstrom zu dem DAC 1004 übertragen werden und von der Änderungseinheit 1102 prozessiert werden.
Der Schaltkreis 1100 kann in 1100b eine Änderungseinheit 1102 aufweisen, welche eingerichtet ist, die Daten 324d der Dateneinheit 304 auszulesen 1102a und auf Grundlage der Daten 324d ein Änderungssignal 1101 bereitzustellen.
Die Daten 324d können in 1100a und/oder 1100b beispielsweise die von der Dateneinheit 304 bereitgestellten Daten 304d und/oder die von der Korrektureinheit 1002 bereitgestellten korrigierten Daten 314d aufweisen oder daraus gebildet sein.
Das Änderungssignal 1101 kann in 1100a und 1100b beispielsweise auf Grundlage der Daten 324d ermittelt werden. Die Änderungseinheit 1102 kann dazu beispielsweise einen digitalen Signalprozessor aufweisen oder daraus gebildet sein.
In 1100a und 1100b können die Daten 324d beispielsweise mittels eines Digital-Analog-Wandlers 1004 in das Analogsignal 1104s umgesetzt werden. In 1100a und 1100b kann das von dem Digital-Analog-Wandler 1004 bereitgestelltes Analogsignal 1104s zumindest eines von Folgendem aufweisen: das Trägersignal 702, das Korrektursignal 704 und/oder erste Ablenksignal 302a.
In 1100a und 1100b können die Änderungseinheit 1102 und die Dateneinheit 304 optional Teil einer Strahlführungsrecheneinheit sein und/oder mittels dieser bereitgestellt sein oder werden. Alternativ oder zusätzlich können die Änderungseinheit 1102 und die Dateneinheit 304 ein Halbleiterbauelement aufweisen und/oder mittels Software bereitgestellt sein oder werden.
Der Schaltkreis 1100 kann in 1100c eine Änderungseinheit 1102 aufweisen, welche eingerichtet ist, das von dem Digital-Analog-Wandler 1004 bereitgestelltes Analogsignal 1104s (z.B. das Trägersignal 702, das Korrektursignal 704 und/oder erste Ablenksignal 302a) zu erfassen und auf dessen Grundlage das Änderungssignal 1101 bereitzustellen. Die Korrektureinheit 1002 kann in 1100c ansonsten beispielsweise eingerichtet wie in 1000b oder 1000a.
Das in von dem Schaltkreis 1100 bereitgestellte Änderungssignal 1101 kann eingerichtet sein, die Glättungscharakteristik zu verändern, nämlich wenn die Daten 324d und/oder das Analogsignal 1104s ein Kriterium erfüllen. Das Kriterium kann beispielsweise erfüllt sein, wenn die Daten 324d angeben, dass die Änderungsrate der Soll-Ablenkung einen vordefinierten Schwellwert überschreitet. Alternativ oder zusätzlich kann das Kriterium erfüllt sein, wenn die Änderungsrate des Analogsignals 1104s einen vordefinierten Schwellwert überschreitet.
Das Kriterium kann anschaulich repräsentieren, dass der Elektronenstrahl 112e eine schnelle und/oder abrupte Bewegung durchführen soll, z.B. zu einem anderen Auftreffbereich.
Alternativ oder zusätzlich können die Daten eine Anweisung (auch als Sprunganweisung bezeichnet) zum Verändern der Glättungscharakteristik aufweisen. Die Sprunganweisung kann beispielsweise der Änderungseinheit 1102 signalisieren, dass, wann und/oder wie lange das Änderungssignal 1101 bereitgestellt (z.B. ausgegeben) und/oder das Glätten verringert (z.B. unterbrochen) werden soll.
Beispielsweise kann eine Sprunganweisung ersten Typs (anschaulich des Typs „Sprung zur Figur“) angeben, dass bei einem Figurenwechsel, z.B. zu einer anderen, z.B. zur nächsten, Ablenkfigur, gesprungen werden soll (anschaulich Figureigenschaft „Sprung zur Figur“). Die Sprunganweisung ersten Typs weist dem Ablenksystem 112a beispielsweise an, dass beim Ausrichten des Elektronenstrahls 112e auf die Startkoordinate und/oder einen anderen Referenzpunk der anderen Ablenkfigur, das Glätten verringert (z.B. unterbrochen) wird.
Beispielsweise kann eine Sprunganweisung zweiten Typs (anschaulich des Typs „Sprung bei Figurwiederholung“) angeben, dass innerhalb derselben Ablenkfigur, bei deren zumindest teilweise Wiederholung und/oder Fortsetzung an einer anderen Stelle, gesprungen werden soll. Die Sprunganweisung zweiten Typs weist das Ablenksystem 112a an, dass beim Ausrichten des Elektronenstrahls 112e innerhalb derselben Ablenkfigur auf deren Startkoordinate und/oder einen anderen Referenzpunk derselben Ablenkfigur, z.B. wenn deren Endkoordinate erreicht ist, das Glätten verringert (z.B. unterbrochen) wird.
Beispielsweise kann eine Sprunganweisung dritten Typs (anschaulich des Typs „immer springen“) angeben, dass innerhalb der gesamten Ablenkfigur gesprungen werden soll. Die Sprunganweisung dritten Typs weist das Ablenksystem 112a an, dass beim Abfahren der gesamten Ablenkfigur mittels des Elektronenstrahls 112e das Glätten verringert (z.B. unterbrochen) wird.
Alternativ oder zusätzlich können die Daten einen Sprungindikator aufweisen, welcher einem Ablenkparameter zugeordnet ist. Der Sprungindikator kann beispielsweise angeben, dass oder wie für diesen Ablenkparameter die Glättungscharakteristik geändert werden soll. Beispielsweise kann die Änderungseinheit 1102 das Änderungssignal 1101 nur für diesen Parameter und/oder gemäß dem Sprungindikator bereitstellen. Der Sprungindikator kann beispielsweise eine Figur-Eigenschaft repräsentieren.
Als Sprung kann verstanden werden, dass das Glätten verringert (z.B. deaktiviert) wird, so dass ein Ortswechsel des Elektronenstrahls 112e mit maximaler Geschwindigkeit erfolgen kann.
Optional kann die Änderungseinheit 1102 Teil des Digital-Analog-Wandlers 1004 sein.
12A bis 12C veranschaulichen jeweils ein Glättungsglied 402 in dem Verfahren 500 in verschiedenen Konfiguration 1200a bis 1200c gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Schaltdiagram.
Das Glättungsglied 402 kann in 1200a einen Signalprozessor 1202 aufweisen. Der Signalprozessor kann die Glättungscharakteristik implementieren, z.B. eine Frequenzfiltercharakteristik. Der Signalprozessor 1202 kann eingerichtet sein, zumindest eine Glättungscharakteristik zu verändern, wenn diesem das Änderungssignal 1101 eingekoppelt wird.
Das Glättungsglied 402 kann in 1200b zumindest ein PT_n -Glied 1204 aufweisen. Der Parameter n kann beispielsweise 1 oder 2 sein und die Ordnung der Verzögerung des PT_n -Glied 1204 angeben. Das PT_n -Glied kann in 1200b beispielsweise zumindest einen Filter 1204 (z.B. n-ter Ordnung) und/oder einen Operationsverstärker aufweisen. Beispielsweise kann der Filter zumindest einen Tiefpassfilter und/oder Bandpassfilter aufweisen oder daraus gebildet sein.
Das zumindest eine PT_n -Glied 1204 (z.B. der zumindest eine Filter 1204) kann aktiv oder passiv ausgebildet sein. Das zumindest eine PT_n -Glied 1204 (z.B. der zumindest eine Filter 1204) kann optional zumindest teilweise elektronisch ausgebildet und/oder mittels Software implementiert sein oder werden. Das zumindest eine aktive PT_n -Glied 1204 (z.B. der zumindest eine aktive Filter 1204) kann beispielsweise zumindest eine aktive Halbleiterkomponente (wie etwa einen Transistor und/oder Operationsverstärkern) aufweisen.
Das zumindest eine PT_n -Glied 1204 kann die zumindest eine Glättungscharakteristik implementieren. Beispielsweise kann der zumindest eine Filter 1204 die zumindest eine Frequenzfiltercharakteristik implementieren.
Das Glättungsglied 402 kann in 1200c zumindest eine Frequenzweiche 1206 aufweisen. Die zumindest eine Frequenzweiche 1206 kann aktiv oder passiv ausgebildet sein. Die zumindest eine Frequenzweiche 1206 kann optional elektronisch ausgebildet und/oder mittels Software implementiert sein oder werden. Die zumindest eine Frequenzweiche 1206 kann die zumindest eine Glättungscharakteristik implementieren.
Ein Filter kann eingerichtet sein, unerwünschte Signalanteile des eingehenden ersten Ablenksignals 302a abzuschwächen und/oder zu unterdrücken, z.B. stärker je höher deren Frequenz ist. Eine Frequenzweiche kann eingerichtet sein zur frequenzselektiven Aufsplittung des eingehenden ersten Ablenksignals 302a, beispielsweise auf zwei oder mehr Ausgänge, von denen ein Ausgang das zweite Ablenksignal 312a ausgibt.
Das Glättungsglied 402 kann in 1200b und 1200c optional eine veränderliche (z.B. schaltbare) Schaltkreiskomponente 1108 aufweisen. Die Schaltkreiskomponente 1108 kann beispielsweise mindestens zwei Zustände aufweisen und/oder implementieren, zwischen welchen diese mittels des Änderungssignals 1101 verändert werden kann. Die Schaltkreiskomponente 1108 kann mit der Frequenzweiche 1206 bzw. dem PT_n -Glied 1204 derart gekoppelt sein oder werden, dass eine Veränderung der Komponente 1108 eine Veränderung deren Glättungscharakteristik bewirkt.
Die Schaltkreiskomponente 1108 kann beispielsweise ein Halbleiterbauelement aufweisen und/oder mittels Software bereitgestellt sein oder werden.
Optional kann die zumindest eine Glättungscharakteristik mindestens zwei Glättungscharakteristika aufweisen, zwischen welchen umgeschaltet wird gemäß dem eingekoppelten Änderungssignal 1101. Beispielsweise kann das zumindest eine PT_n -Glied 1204 mindestens zwei PT_n -Glieder 1204 aufweisen, welche sich in ihrer Glättungscharakteristik unterscheiden, zwischen denen mittels der Schaltkreiskomponente 1108 hin- und zurückgeschaltet wird. Alternativ oder zusätzlich kann die zumindest Frequenzweiche 1206 mindestens zwei Frequenzweichen 1206, welche sich in ihrer Glättungscharakteristik unterscheiden, aufweisen, zwischen denen die Schaltkreiskomponente 1108 hin- und zurückgeschaltet.
Optional kann die zumindest eine Glättungscharakteristik von einer Impedanz (z.B. kapazitive Impedanz, induktive Impedanz und/oder ohmsche Impedanz) definiert sein oder werden, wobei die Impedanz mittels der Schaltkreiskomponente 1108 umgeschaltet, eingekoppelt und/oder überbrückt wird gemäß dem eingekoppelten Änderungssignal 1101. Beispielsweise kann das zumindest eine PT_n -Glied 1204 und/oder die zumindest eine Frequenzweiche 1206 die Impedanz aufweisen, welche mittels der Schaltkreiskomponente 1108 überbrückt und/oder umgeschaltet wird. Alternativ oder zusätzlich kann das zumindest eine PT_n -Glied 1204 und/oder die zumindest eine Frequenzweiche 1206 mindestens mehr als eine Impedanz (z.B. kapazitive Impedanz, induktive Impedanz und/oder ohmsche Impedanz) aufweisen, zwischen denen die Schaltkreiskomponente 1108 hin- und herschaltet.
Die oder jede Impedanz kann beispielsweise mittels eines ohmschen Widerstandes (die ohmsche Impedanz), eines Kondensators (die kapazitive Impedanz) und/oder einer Spule (die induktive Impedanz) bereitgestellt sein oder werden. Optional kann die zumindest eine Glättungscharakteristik von einer Grenzfrequenz (z.B. des Filters 1204 und/oder der Frequenzweiche 1206) des Glättungsglieds 402, z.B. einer Trennfrequenz, definiert sein oder werden, wobei die Grenzfrequenz mittels des Änderungssignals 1101 verändert werden kann.
13 veranschaulicht das Verfahren 500 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in mehreren schematischen Diagrammen, welche eine Signalgröße S (z.B. Strom und/oder Spannung) im Verlauf der Zeit t veranschaulichen.
In Diagramm 1300a sind das Analogsignal 1104s (z.B. das Trägersignal 702 und/oder erste Ablenksignal 302a) und das Soll-Ablenksignal 602 als Repräsentant der Soll-Ablenkung veranschaulicht.
In Diagramm 1300b ist ein Änderungssignal 1101 veranschaulicht, welches eine Änderung der Glättungscharakteristik bewirkt, sobald (z.B. mittels der Änderungsrate des Analogsignals 1104s) erfasst wird, dass eine Änderungsrate der Soll-Ablenkung das Kriterium erfüllt (z.B. einen Schwellwert übersteigt).
In Diagramm 1300c ist ein Änderungssignal 1101 veranschaulicht, welches eine Änderung der Glättungscharakteristik bewirkt, sobald (z.B. mittels einer Signalgröße des Analogsignals 1104s) erfasst wird, dass eine Stärke und/oder Änderungsrate der Soll-Ablenkung das Kriterium erfüllt (z.B. einen Schwellwert übersteigt).
Der Schwellwert kann (z.B. in 1300b und/oder 1300d) beispielsweise die maximale Eingangsspannung des Verstärkers 306 und/oder die maximale Ausgangsspannung des Ablenksignal-Generators 302 sein. Anschaulich wird ein automatischer Sprung bereitgestellt, wenn beispielsweise der verfügbare Ausgangsspannungsbereich des Ablenksignal-Generators 302 für eine Sprungüberhöhung nicht ausreicht. Dann kann die Änderungseinheit 1102 (z.B. deren Software) automatisch die Glättung deaktivieren und optional den Sprung ohne Überhöhung (d.h. nur das Trägersignal 702 und/oder das Korrektursignal 704 auf null setzend) ausgeben (was ermöglicht, einen geringeren Signalprozessor-Spannungsbereich zu verwenden).
Alternativ oder zusätzlich kann der Schwellwert eine Anstiegsrate, Flankensteilheit oder die maximale Anstiegs- oder Abfallgeschwindigkeit der Ausgangsspannung des Verstärkers 306 (z.B. dessen Operationsverstärkers) sein. Wenn anschaulich das geglättete Analogsignals 1104s eine den Schwellwert übersteigende Änderungsrate aufweist, müsste beispielsweise nicht geglättet werden.
Alternativ oder zusätzlich kann der Schwellwert ein Winkel (z.B. ein Raumwinkel) sein, um den der Elektronenstrahl 112e abgelenkt werden soll (z.B. von dessen ursprünglicher Ausbreitungsrichtung). Anschaulich kann beispielsweise im Umfangsbereich des Raums, welcher von dem maximalen Ablenkwinkel, um den der Elektronenstrahl 112e ablenkbar ist, aufgespannt wird, das Glätten verringert sein oder werden.
In Diagramm 1300d ist ein Änderungssignal 1101 veranschaulicht, welches eine Änderung der Glättungscharakteristik bewirkt, sobald erfasst wird, dass die Daten 324d das Kriterium erfüllen. Beispielsweise können die Daten 324d das Kriterium erfüllen, wenn innerhalb einer Ablenksequenz zwischen zwei Teilsequenzen (z.B. sich in ihrem Auftreffbereich 802a, 802b und/oder ihrer Ablenkfigur unterscheidend) gewechselt wird, eine Teilsequenz (z.B. eine Ablenkfigur aufweisend) begonnen und/oder beendet wird, und/oder die gesamte Ablenksequenz begonnen und/oder beendet wird. Alternativ oder zusätzlich können die Daten 324d das Kriterium erfüllen, wenn diese eine Sprunganweisung und/oder einen Sprungindikator aufweisen.
Die Sprunganweisung kann beispielsweise eine Dauer und/oder einen Zeitpunkt des auszugebenden Änderungssignals 1101 definieren (festlegen).
Optional kann die Signalgröße, z.B. Signalstärke, des Korrektursignals 704 auf einen zeitinvarianten Wert (z.B. null) gesetzt werden, wenn (z.B. solange) das Änderungssignal 1101 eine Änderung der Glättungscharakteristik bewirkt, z.B. wenn (z.B. solange) das Änderungssignal 1101 in einem hoch-Zustand (z.B. einer digitalen 1) ist. Anschaulich kann die Korrektur ausgeschaltet werden, solange keine oder eine schwächere Glättung erfolgt. Dies verhindert, dass das korrigierte Ablenksignal ungeglättet an die Ablenkeinheit ausgegeben wird und Fehler produziert.
Beispielsweise kann die Signalgröße des Korrektursignals 704 verringert werden, wenn eine charakteristische Zeitkonstante T der Glättungscharakteristik verkleinert und/oder eine charakteristische Übertragungskonstante K der Glättungscharakteristik vergrößert wird. Alternativ oder zusätzlich kann die Signalgröße des Korrektursignals 704 vergrößert werden, wenn die charakteristische Zeitkonstante T der Glättungscharakteristik vergrößert und/oder eine charakteristische Übertragungskonstante K der Glättungscharakteristik verkleinert wird.
Beispielsweise kann das Änderungssignal 1101 gepulst sein oder werden (z.B. eine Impulsdauer 1101d und/oder Pulscharakteristik aufweisen). Optional kann die Signalgröße, z.B. Signalstärke, des Korrektursignals 704 auf den zeitinvarianten Wert (z.B. null) gesetzt werden gemäß der Impulsdauer 1101d und/oder Pulscharakteristik.
Optional kann das Änderungssignal 1101 die Glättungscharakteristik in den Zustand der stärkeren Glättung schalten, wenn (z.B. solange) der DAC einen neuen Sollwert in eine analoge Spannung wandelt und/oder das bereitgestellte Analogsignal 1104s in einem Übergangszustand ist. Störungen des Ablenksignals durch Signallaufzeitunterschiede und Signalüberschwingen können dadurch verringert oder verhindert werden.
14A veranschaulicht eine Steuervorrichtung 1400a in dem Verfahren 500 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Schaltdiagram, z.B. die Steuervorrichtung 300. 1450 kann ein Referenzpotential, z.B. elektrische Masse, bezeichnen.
Das Glättungsglied 402 kann beispielsweise einen Tiefpassfilter erster Ordnung implementieren. Dazu kann das Glättungsglied 402 beispielsweise einen Kondensator 1403 (mit der Kapazität C) und einen ohmschen Widerstand 1402 (mit der Resistanz R), d.h. eine RC-Schaltung, in Tiefpassfilterkonfiguration aufweisen.
Die veränderliche (z.B. schaltbare) Schaltkreiskomponente 1108 kann einen Schalter 1108, z.B. einen Transistor 1108 aufweisen, welcher parallel zu dem Widerstand 1402 geschaltet ist. Alternativ oder zusätzlich (nicht dargestellt) kann der Schalter 1108 in Reihe zu dem Kondensator 1403 geschaltet sein, z.B. zwischen Knoten 1450 und den Widerstand 1402. Um zu verhindern, dass der Kondensator 1403 beim Trennen dessen von dem Widerstand 1402 (d.h. wenn der Schalter geöffnet wird) seinen Ladungszustand (d.h. seine Spannung) beibehält bzw. mit diesem beim Wiederzuschalten zu dem Widerstand 1402 (d.h. wenn der Schalter geschlossen wird) das Signal 312a stört, kann eine zusätzliche Schaltung benötigt werden, z.B. um das gleiche Verhalten wie die dargestellten Anordnung zu erzielen.
Der Schalter 1108 kann beispielsweise in einem ersten Zustand (anschaulich geschlossen-Zustand) den Widerstand 1402 überbrücken und in einem zweiten Zustand (anschaulich offen-Zustand) nichtleitend sein.
Weist das Glättungsglied 402 beispielsweise eine RC-Schaltung in Tiefpassfilterkonfiguration und/oder einen Tiefpassfilter (erster Ordnung) auf, kann T=C·R sein, wobei C die Kapazität des Tiefpassfilters und R die Resistanz (auch als ohmsche Impedanz bezeichnet) des Tiefpassfilters ist.
Beispielsweise kann die Änderungseinheit 1102 einen Digitalausgang des Ablenksignal-Generators 302 (z.B. des Signalprozessor) aufweisen und/oder bereitstellen.
Beispielsweise kann der Tiefpassfilter 1402, 1403 erster Ordnung im Signalweg bereitgestellt sein oder werden, um einen nahezu linearen Spannungsverlauf zwischen 2 Takten der DAC-Spannungserzeugung 302a zu erreichen. Dazu können Sprünge in der erzeugten DAC-Spannung 302a überhöht sein oder werden. Dieser Tiefpassfilter 1402, 1403 (z.B. Rampenfunktion) kann mittels eines zusätzlichen Digitalsignals 1101 für einzelne Ausgabetakte gezielt deaktiviert und/oder gehemmt werden.
Im Signalprozessor kann das Ausgabesignal 302a vor der DAC-Wandlung beispielsweise derart verändert sein oder werden, dass Sprünge verstärkt werden (z.B. um den Faktor P). Beispielsweise kann eine Verdopplung der Sprunghöhe, d.h. P=2, bereitgestellt sein oder werden. Dies kann erreicht werden, indem statt des eigentlichen alten Soll-Wertes W(t) ein korrigierter Wert als neuer Soll-Wert W_korr(t) ausgegeben wird.
Beispielsweise kann das Ablenksignal 302a eine Signalstärke S_A(t,W_korr(t)) aufweisen, welche gemäß der Relation W_korr(t)= W_n(t)+P·(W_n+1(t)-W_n(t)) bereitgestellt (z.B. ausgegeben). Im Allgemeinen kann P>1 sein, z.B. zwischen ungefähr 1 und 5 liegen.
Beispielsweise kann S_A(t)=S_K(t)+S_T(t) sein, wobei S_T(t)=B(S=W_n(t)) und S_K(t)=B(S=P·(W_n+1(t)-W_n(t))) ist.
Ein anschließendes PT₁ -Glied kann derart dimensioniert sein, dass der alte Soll-Wert W_n(t) genau nach Ablauf eines Taktes (d.h. nach der Zeitdauer to) erreicht wird, d.h. W_korr(t+t₀)=W_n(t). Die Spannung am Ausgang des PT₁ ändert sich bis dahin annähernd linear, da nur der erste Teil der Impulsantwort des PT₁ -Gliedes zum Tragen kommt. Im nächsten Takt kann ausgehend von der erreichten Spannung die nächste Rampe gestartet werden. Um trotzdem an bestimmten Prozessorten schnelle Sprünge erreichen zu können, kann die Filterzeitkonstante T mit einem Digitalsignal 1101 in einzelnen Takten verkleinert (anschaulich drastisch verkürzt) werden und/oder gleichzeitig die Sprungüberhöhung ausgesetzt werden. Dazu wird z.B. der Wiederstand einer RC-Schaltung überbrückt.
Der benötige Spannungshub am Signalprozessor-Ausgang kann dann beispielsweise (2·x-1)-fach so groß benötigt sein wie der Spannungsbereich des Verstärkereingangs. Die Höhe der PT₁ -Spungantwort nach einer Taktzeit kann bei oben genannter Dimensionierung gleich der Sprunghöhe/x sein.
Alternativ kann der auskoppelbare Spannungshub am Signalprozessor-Ausgang dem einkoppelbaren Spannungshub am Verstärkereingang entsprechen und die Signalprozessor-Software bei Sprüngen, die eine zu große Signalprozessor-Ausgangsspannung erfordern würden (vgl. 1300c), die PT₁ -Glättung unterlassen. In der Praxis führt dieses Verfahren zu keinen oder nur sehr geringen Einbußen bei der Ablenkqualität, denn betroffen sind nur größere Sprünge in Richtung Rand.
Optional kann das Signal 1102s auch mittels einer Überabtastung (engl.: „Oversampling“) in feinere Treppenstufen umgewandelt werden, die dann wiederum mit einem Glättungsglied (z.B. PT₁ ) wie hierin beschrieben geglättet (z.B. in Rampen umgeformt) werden kann. In dem Fall kann ein schneller Sprung ohne Veränderung der Glättungscharakteristik (z.B. ohne zusätzliches Digitalsignal 1101) erzeugt werden, indem der gesamte Sprunghub schon im ersten Überabtastungstakt zurückgelegt wird und anschließend die restlichen Überabtastungstakte eine konstante Spannung ausgegeben werden.
Ein PT₁ -Glied hat gemäß verschiedenen Ausführungsformen eine konstante Zeitcharakteristik T. Der Sprungüberhöhungsfaktor kann genau auf diese Zeitkonstante abgestimmt sein oder werden, so dass der neue Sollwert am Ausgang des Glättungsglieds (z.B. PT₁ -Ausgang) im Wesentlichen (z.B. genau) nach der Zeitdauer eines Taktes (to) erreicht ist. Mit anderen Worten kann ungefähr G(S_A(t+t₀))=S_A(t) erfüllt sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die hierin beschriebenen Funktionen, Vorschriften und/oder Charakteristika optional das Anwenden mindestens einer Transformation der folgenden Gruppe an Transformation aufweisen: Skalierung (Streckung, bzw. Dehnung, und/oder Stauchung), Translation (Verschiebung), Rotation (Drehung) oder Scherung (Transvektion). Mehrere Transformationen können miteinander kombiniert und/oder hintereinander ausgeführt werden zum Anpassen des Ablenksignals, z.B. mittels des Multiplizierers. Die Transformation(en) kann/können beispielsweise räumlich und/oder zeitlich transformieren.
Im Folgenden werden verschiedene Beispiele beschrieben, die sich auf vorangehend Beschriebene und in den Figuren Dargestellte beziehen.
Beispiel 1 ist ein Verfahren 500 zum Bereitstellen eines Elektronenstrahls 112e, das Verfahren 500 aufweisend: Bereitstellen 501 von Daten, welche eine zeitabhängige Soll-Ablenkung des Elektronenstrahls 112e repräsentieren; Ermitteln 503 einer Information, welche eine Änderungsrate der Soll-Ablenkung repräsentiert; Bilden 505 eines Ablenksignals 302a, wobei das Ablenksignal 302a ein Trägersignal 702 und ein dem Trägersignal 702 überlagertes Korrektursignal 704 aufweist, wobei das Trägersignal 702 die Soll-Ablenkung repräsentiert und das Korrektursignal 704 die Information repräsentiert; Glätten 507 des Ablenksignals 302a; Ablenken 509 des Elektronenstrahls 112e auf Grundlage des geglätteten Ablenksignals 302a.
Beispiel 2 ist ein Verfahren 500 gemäß Beispiel 1, wobei die Daten mehrere Parameter aufweisen, welche eine zeitliche Abfolge der Soll-Ablenkung repräsentieren, wobei die Information eine (z.B. skalare und/oder zeitliche) Differenz zwischen zwei (z.B. gemäß der zeitlichen Abfolge aufeinanderfolgenden) Parametern der mehreren Parameter repräsentiert.
Beispiel 3 ist ein Verfahren 500 gemäß Beispiel 1 oder 2, ferner aufweisend: Bilden von korrigierten Daten auf Grundlage der Daten und der Information, wobei das Bilden des Ablenksignals 302a auf Grundlage der korrigierten Daten erfolgt.
Beispiel 4 ist ein Verfahren 500 gemäß einem der Beispiele 1 bis 3, ferner aufweisend: Bilden des Trägersignals 702 auf Grundlage der Daten, Bilden des Korrektursignals 704 auf Grundlage der Information; und Überlagern des Trägersignals 702 und des Korrektursignals 704 miteinander, z.B. Aufmodulieren (Amplitudenmodulieren) des Korrektursignals 704 auf das Trägersignal 702.
Beispiel 5 ist ein Verfahren 500 gemäß einem der Beispiele 1 bis 4, wobei das Korrektursignal 704 in einem Zeitraum, in dem die Soll-Ablenkung und/oder deren Änderungsrate konstant ist, konstant oder null ist.
Beispiel 6 ist ein Verfahren 500 gemäß einem der Beispiele 1 bis 5, wobei eine Signalstärke des Korrektursignals 704 die Änderungsrate der Soll-Ablenkung repräsentiert.
Beispiel 7 ist ein Verfahren 500 gemäß einem der Beispiele 1 bis 6, wobei eine Änderungsrate des Trägersignals 702 und eine Änderungsrate des Korrektursignals 704 proportional zueinander sind.
Beispiel 8 ist ein Verfahren 500 zum Bereitstellen eines Elektronenstrahls 112e, das Verfahren 500 aufweisend: Bereitstellen 501 von Daten, welche eine zeitabhängige Soll-Ablenkung des Elektronenstrahls 112e repräsentieren; Bilden 505 eines Ablenksignals 302a auf Grundlage der Daten; Glätten 507 des Ablenksignals 302a gemäß einer Glättungscharakteristik; Ablenken 509 des Elektronenstrahls 112e auf Grundlage des geglätteten Ablenksignals 302a; Verändern 511 der Glättungscharakteristik, wenn die Daten und/oder das Ablenksignal 302a ein Kriterium erfüllen.
Beispiel 9 ist ein Verfahren 500 gemäß Beispiel 8, Verändern der Glättungscharakteristik, wenn zumindest eine der folgenden Eigenschaften des Ablenksignals 302a das Kriterium erfüllen: eine Änderungsrate des Ablenksignals 302a; ein Spitze-zu-Tal-Wert (z.B. Spannungshub) des Ablenksignals 302a; und/oder eine Signalstärke des Ablenksignals 302a.
Beispiel 10 ist ein Verfahren 500 gemäß Beispiel 8 oder 9, wobei die Daten mehrere Parameter aufweisen, welche eine zeitliche Abfolge der Soll-Ablenkung repräsentieren, wobei die Daten für einen Parameter der mehreren Parametern das Kriterium erfüllen, wenn die Daten ferner einem dem Parameter zugeordneten Indikator aufweisen.
Beispiel 11 ist ein Verfahren 500 gemäß Beispiel 8 oder 10, wobei die Daten eine Angabe aufweisen, welche definiert, wann und/oder für welche Dauer das Kriterium erfüllt ist; wobei das Verändern der Glättungscharakteristik gemäß der Angabe erfolgt.
Beispiel 12 ist ein Verfahren 500 gemäß Beispiel 8 oder 11, wobei die Daten eine Anweisung zum Verändern der Glättungscharakteristik aufweisen, wobei das Verändern der Glättungscharakteristik gemäß der Anweisung erfolgt. Beispiel 13 ist ein Verfahren 500 gemäß einem der Beispiele 8 bis 12, wobei die Daten eine Ablenkungssequenz aufweisen, wobei das Kriterium am Beginn und/oder am Ende der Ablenkungssequenz erfüllt ist; wobei das Ablenken des Elektronenstrahls 112e mehrmals (z.B. periodisch) gemäß der Ablenkungssequenz erfolgt; und/oder wobei das Ablenksignal 302a mehrere Abschnitte aufweist, von denen jeder Abschnitt die Ablenkungssequenz repräsentiert.
Beispiel 14 ist ein Verfahren 500 gemäß einem der Beispiele 8 bis 13, wobei die Glättungscharakteristik zumindest für einen Zeitraum unverändert bleibt, in dem das Kriterium nicht erfüllt ist.
Beispiel 15 ist ein Verfahren 500 gemäß einem der Beispiele 8 bis 14, wobei das Verändern der Glättungscharakteristik aufweist, zwischen genau zwei Glättungscharakteristika zu wechseln, welche sich voneinander unterscheiden (z.B. in ihrer charakteristischen Verzögerung, ihrer Ordnung, ihrer Verstärkung und/oder ihrer charakteristischen Zeitkonstante); und/oder wobei das Verändern der Glättungscharakteristik aufweist, eine charakteristische Größe der Glättungscharakteristik zu verringern (z.B. ihre Verzögerung, ihre Ordnung, ihre Verstärkung und/oder ihre charakteristischen Zeitkonstante).
Beispiel 16 ist ein Verfahren 500 gemäß einem der Beispiele 8 bis 15, wobei das Verändern der Glättungscharakteristik aufweist, das Glätten zu unterbrechen.
Beispiel 17 ist ein Verfahren 500 gemäß einem der Beispiele 1 bis 16, wobei das Glätten des Ablenksignals 302a aufweist: Filtern des Ablenksignals 302a.
Beispiel 18 ist ein Verfahren 500 gemäß einem der Beispiele 1 bis 17, wobei das Glätten des Ablenksignals 302a aufweist: Tiefpassfiltern des Ablenksignals 302a (z.B. erster Ordnung). Beispiel 19 ist ein Verfahren 500 gemäß einem der Beispiele 1 bis 18, wobei das Ablenksignal 302a ein analoges Signal ist.
Beispiel 20 ist eine Steuervorrichtung 300, 1400a für einen Elektronenstrahl 112e, die Steuervorrichtung 300, 1400a aufweisend: eine Dateneinheit 304, die zum Bereitstellen von Daten eingerichtet ist, wobei die Daten eine zeitabhängige Soll-Ablenkung des Elektronenstrahls 112e repräsentieren; ein Glättungsglied 402; einen Schaltkreis 1000, 1100, welcher zwischen die Dateneinheit 304 und das Glättungsglied 402 gekoppelt ist und eingerichtet ist zum Ermitteln einer Information, welche eine Änderungsrate der Soll-Ablenkung repräsentiert; und zum Bilden eines Ablenksignals 302a, wobei das Ablenksignal 302a ein Trägersignal 702 und ein dem Trägersignal 702 überlagertes Korrektursignal 704 aufweist, und dem Glättungsglied 402 das Ablenksignal 302a einzukoppeln, wobei das Trägersignal 702 die Soll-Ablenkung repräsentiert und das Korrektursignal 704 die Information repräsentiert.
Beispiel 21 ist eine Steuervorrichtung 300, 1400a gemäß Beispiel 20,
wobei der Schaltkreis 1000, 1100 einen Digital-Analog-Wandler und ein Korrekturglied aufweist; wobei das Korrekturglied eingerichtet ist, zumindest eine von Folgenden zu verändern auf Grundlage der Information: die Daten und/oder ein von dem Digital-Analog-Wandler ausgekoppeltes Signal.
Beispiel 22 ist eine Steuervorrichtung 300, 1400a für einen Elektronenstrahl 112e, aufweisend: eine Dateneinheit 304, die zum Bereitstellen von Daten eingerichtet ist, wobei die Daten eine zeitabhängige Soll-Ablenkung des Elektronenstrahls 112e repräsentieren; ein Glättungsglied 402, welche eine (z.B. variable) Glättungscharakteristik implementiert; einen Schaltkreis 1000, 1100, welcher zwischen die Dateneinheit 304 und das Glättungsglied 402 gekoppelt ist und eingerichtet ist zum Bilden eines Ablenksignals 302a auf Grundlage der Daten, dem Glättungsglied 402 das Ablenksignal 302a einzukoppeln; und zum Verändern der Glättungscharakteristik, wenn die Daten, die Soll-Ablenkung (z.B. dessen Änderungsrate) und/oder das Ablenksignal 302a (z.B. dessen Änderungsrate) ein Kriterium erfüllen.
Beispiel 23 ist eine Steuervorrichtung 300, 1400a gemäß Beispiel 20 oder 21, wobei der Schaltkreis 1000, 1100 eingerichtet ist, zumindest eine Eigenschaft der folgenden Eigenschaften des Ablenksignals 302a zu erfassen: eine Änderungsrate des Ablenksignals 302a; ein Spitze-zu-Tal-Wert (z.B. Spannungshub) des Ablenksignals 302a; und/oder eine Signalstärke des Ablenksignals 302a; wobei der Schaltkreis 1000, 1100 eingerichtet ist zum Verändern der Glättungscharakteristik, wenn die Eigenschaften das Kriterium erfüllt.
Beispiel 24 ist eine Steuervorrichtung 300, 1400a gemäß Beispiel 20 oder 22, wobei die Daten eine Anweisung zum Verändern der Glättungscharakteristik aufweisen; wobei der Schaltkreis 1000, 1100 eingerichtet ist zum Verändern der Glättungscharakteristik gemäß der Anweisung.
Beispiel 25 ist eine Steuervorrichtung 300, 1400a gemäß einem der Beispiele 20 bis 23, wobei die Daten eine Ablenkungssequenz aufweisen, wobei das Kriterium am Beginn und/oder am Ende der Ablenkungssequenz erfüllt ist.
Beispiel 26 ist eine Steuervorrichtung 300, 1400a gemäß Beispiel 20 oder 24, ferner aufweisend: einen Verstärkerschaltkreis 306, welcher eingangsseitig mit einem Ausgang des Glättungsglied 402 gekoppelt ist.
Beispiel 27 ist eine Steuervorrichtung 300, 1400a gemäß einem der Beispiele 20 bis 25, wobei das Glättungsglied 402 einen Filter (z.B. einen Tiefpassfilter) aufweist.
Beispiel 28 ist eine Steuervorrichtung 300, 1400a gemäß einem der Beispiele 20 bis 26, wobei das Glättungsglied 402 ein PT_n-Übertragungsglied (z.B. PT₁ -Glied und/oder PT₂ -Glied) aufweist.
Beispiel 29 ist eine Steuervorrichtung 300, 1400a gemäß einem der Beispiele 20 bis 27, wobei das Glättungsglied 402 eine Frequenzweiche aufweist.
Beispiel 30 ist eine Elektronenstrahlkanone, aufweisend: eine Elektronenstrahlquelle 112q zum Erzeugen eines Elektronenstrahls 112e; eine Ablenkeinheit zum Ablenken des Elektronenstrahls 112e gemäß einem der Ablenkeinheit eingekoppelten Ablenksignal 302a; und eine Steuervorrichtung 300, 1400a gemäß einem der Beispiele 20 bis 28, welche beispielsweise eingerichtet ist der Ablenkeinheit das Ablenksignal 302a bereitzustellen.

Claims

Verfahren (500) zum Bereitstellen eines Elektronenstrahls (112e), das Verfahren (500) aufweisend: ● Bereitstellen (501) von Daten, welche eine zeitabhängige Soll-Ablenkung des Elektronenstrahls (112e) repräsentieren; ● Ermitteln (503) einer Information, welche eine Änderungsrate der Soll-Ablenkung repräsentiert; ● Bilden (505) eines Ablenksignals (302a), wobei das Ablenksignal (302a) ein Trägersignal (702) und ein dem Trägersignal (702) überlagertes Korrektursignal (704) aufweist, ● wobei das Trägersignal (702) die Soll-Ablenkung repräsentiert und das Korrektursignal (704) die Information repräsentiert; ● Glätten (507) des Ablenksignals (302a); ● Ablenken (509) des Elektronenstrahls (112e) auf Grundlage des geglätteten Ablenksignals (302a).
Verfahren (500) gemäß Anspruch 1, wobei die Daten mehrere Parameter aufweisen, welche eine zeitliche Abfolge der Soll-Ablenkung repräsentieren, wobei die Information eine Differenz zwischen zwei Parametern der mehreren Parameter repräsentiert.
Verfahren (500) gemäß Anspruch 1 oder 2, ferner aufweisend: Bilden von korrigierten Daten auf Grundlage der Daten und der Information, wobei das Bilden des Ablenksignals (302a) auf Grundlage der korrigierten Daten erfolgt.
Verfahren (500) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Korrektursignal (704) in einem Zeitraum, in dem die Soll-Ablenkung und/oder deren Änderungsrate zeitinvariant ist, zeitinvariant ist.
Verfahren (500) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Signalstärke des Korrektursignals (704) die Änderungsrate der Soll-Ablenkung repräsentiert.
Verfahren (500) zum Bereitstellen eines Elektronenstrahls (112e), das Verfahren (500) aufweisend: ● Bereitstellen (501) von Daten, welche eine zeitabhängige Soll-Ablenkung des Elektronenstrahls (112e) repräsentieren; ● Bilden (505) eines Ablenksignals (302a) auf Grundlage der Daten; ● Glätten (507) des Ablenksignals (302a) gemäß einer Glättungscharakteristik; ● Ablenken (509) des Elektronenstrahls (112e) auf Grundlage des geglätteten Ablenksignals (302a); ● Verändern (511) der Glättungscharakteristik, wenn die Daten und/oder die Soll-Ablenkung ein Kriterium erfüllen.
Verfahren (500) gemäß Anspruch 6, Verändern der Glättungscharakteristik, wenn zumindest eine der folgenden Eigenschaften des Ablenksignals (302a) das Kriterium erfüllt: ● eine Änderungsrate des Ablenksignals (302a); ● ein Spitze-zu-Tal-Wert des Ablenksignals (302a); und/oder ● eine Signalstärke des Ablenksignals (302a).
Verfahren (500) gemäß Anspruch 6 oder 7, wobei die Daten mehrere Parameter aufweisen, welche eine zeitliche Abfolge der Soll-Ablenkung repräsentieren, wobei die Daten für einen Parameter der mehreren Parametern das Kriterium erfüllen, wenn die Daten ferner einem dem Parameter zugeordneten Sprungindikator aufweisen.
Verfahren (500) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Daten eine Angabe aufweisen, welche definiert, wann und/oder für welche Dauer das Kriterium erfüllt ist; wobei das Verändern der Glättungscharakteristik gemäß der Angabe erfolgt.
Verfahren (500) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei die Daten eine Anweisung zum Verändern der Glättungscharakteristik aufweisen, wobei das Verändern der Glättungscharakteristik gemäß der Anweisung erfolgt.
Verfahren (500) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei die Daten eine Ablenkungssequenz definieren, wobei das Kriterium am Beginn und/oder am Ende der Ablenkungssequenz erfüllt ist; wobei das Ablenken des Elektronenstrahls (112e) mehrmals gemäß der Ablenkungssequenz erfolgt.
Verfahren (500) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 11, wobei die Glättungscharakteristik zumindest für einen Zeitraum unverändert bleibt, in dem das Kriterium nicht erfüllt ist.
Verfahren (500) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 12, wobei das Verändern der Glättungscharakteristik aufweist, zwischen genau zwei Glättungscharakteristika zu wechseln, welche sich voneinander unterscheiden; und/oder wobei das Verändern der Glättungscharakteristik aufweist, eine charakteristische Größe der Glättungscharakteristik zu verringern.
Verfahren (500) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 13, wobei das Verändern der Glättungscharakteristik aufweist, das Glätten zu unterbrechen.
Verfahren (500) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei das Glätten des Ablenksignals (302a) aufweist: Tiefpassfiltern des Ablenksignals (302a).
Steuervorrichtung (300, 1400a) für einen Elektronenstrahl (112e), die Steuervorrichtung (300, 1400a) aufweisend: ● eine Dateneinheit (304), die zum Bereitstellen von Daten eingerichtet ist, wobei die Daten eine zeitabhängige Soll-Ablenkung des Elektronenstrahls (112e) repräsentieren; ● ein Glättungsglied (402); ● einen Schaltkreis (1000, 1100), welcher zwischen die Dateneinheit (304) und das Glättungsglied (402) gekoppelt ist und eingerichtet ist zum Ermitteln einer Information, welche eine Änderungsrate der Soll-Ablenkung repräsentiert; und zum Bilden eines Ablenksignals (302a), wobei das Ablenksignal (302a) ein Trägersignal (702) und ein dem Trägersignal (702) überlagertes Korrektursignal (704) aufweist, und dem Glättungsglied (402) das Ablenksignal (302a) einzukoppeln, ● wobei das Trägersignal (702) die Soll-Ablenkung repräsentiert und das Korrektursignal (704) die Information repräsentiert.
Steuervorrichtung (300, 1400a) für einen Elektronenstrahl (112e), aufweisend: ● eine Dateneinheit (304), die zum Bereitstellen von Daten eingerichtet ist, wobei die Daten eine zeitabhängige Soll-Ablenkung des Elektronenstrahls (112e) repräsentieren; ● ein Glättungsglied (402), welche eine (z.B. variable) Glättungscharakteristik implementiert; ● einen Schaltkreis (1000, 1100), welcher zwischen die Dateneinheit (304) und das Glättungsglied (402) gekoppelt ist und eingerichtet ist zum Bilden eines Ablenksignals (302a) auf Grundlage der Daten, dem Glättungsglied (402) das Ablenksignal (302a) einzukoppeln; und zum Verändern der Glättungscharakteristik, wenn die Daten und/oder die Soll-Ablenkung ein Kriterium erfüllen.