DE102020109383A1 - Verfahren und Steuervorrichtung - Google Patents

Abstract

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Verfahren zum Bereitstellen eines Elektronenstrahls (112e) Folgendes aufweisen: Bereitstellen von Daten (304d), welche eine zeitabhängige Soll-Ablenkung des Elektronenstrahls (112e) repräsentieren; Bilden eines Ablenksignals (302a, 312a) auf Grundlage der Daten (304d) und auf Grundlage eines Models (350); Bilden eines Magnetfeldes auf Grundlage des Ablenksignals (302a, 312a); und Ablenken des Elektronenstrahls (112e) mittels des Magnetfelds; wobei das Model (350) eine nichtlineare Abbildung (1000a, 1000b, 1000c) zwischen einem Zustand des Ablenksignals (302a, 312a) und einer Information (Bi), die einen Ist-Zustand des Magnetfelds repräsentiert, aufweist.

Description

• Verschiedene Ausführungsbeispiele betreffen ein Verfahren und eine Steuervorrichtung.
• Im Allgemeinen kann ein Elektronenstrahl mit hoher Leistung mittels einer sogenannten Elektronenstrahlkanone bereitgestellt werden, so dass mittels des Elektronenstrahls innerhalb einer Vakuumprozesskammer ein Träger, Substrat oder ein Target prozessiert werden kann. Allgemein kann es für verschiedene Prozesse notwendig sein, den Auftreffort P(x,y,z) eines Elektronenstrahls entlang einer vordefinierten Trajektorie T(P,t) zu führen oder zu verändern. Das Abfahren der Trajektorie erfolgt unter anderem magnetfeldbasiert. Dabei wird der Elektronenstrahl durch ein zeitlich veränderliches Magnetfeld geführt, welches auf dessen Elektronen eine Lorentzkraft überträgt, so dass deren Flugrichtung sich ändert (auch als Ablenken bezeichnet).
• Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wurde anschaulich erkannt, dass das Magnetfeld mit anderen elektrisch leitfähigen (z.B. unmagnetischen) Bauteilen in der Umgebung des Elektronenstrahls wechselwirkt und in diesen beispielsweise einen Wirbelstrom induziert. Diese induktive Wechselwirkung (in Analogie zum Schaltkreis auch als Gegeninduktion bezeichnet) beeinflusst das tatsächliche Magnetfeld am Ort des Elektronenstrahls, so dass dessen resultierende Ablenkung verfälscht wird. Beispielsweise wird eine Elektronenstrahlkanone häufig aus Metall gebaut, z.B. aus Kostengründen und/oder Stabilitätsgründen, wobei die elektrische Leitfähigkeit des Metalls in Kauf genommen wird.
• Gemäß verschiedenen Ausführungsformen werden ein Verfahren und eine Steuervorrichtung bereitgestellt, welche diese Wechselwirkung kompensieren. Anschaulich wird ein Modell bereitgestellt, welches diese Wechselwirkung berücksichtigt.
• Mittels des Models kann beispielsweise auf Grundlage des tatsächlichen Magnetfeldes ermittelt werden, welche elektrische Leistung im nächsten Takt benötigt wird, um das Magnetfeld derart bereitzustellen, als wäre die Wechselwirkung geringer oder abwesend. Alternativ oder zusätzlich kann mittels des Models auf Grundlage der dem Magnetfeld zugeführten elektrischen Leistung ermittelt werden, welchen Zustand das Magnetfeld aufgrund der Wechselwirkung tatsächlich hat.
• Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Verfahren zum Bereitstellen eines Elektronenstrahls Folgendes aufweisen: Bereitstellen von Daten, welche eine zeitabhängige Soll-Ablenkung des Elektronenstrahls repräsentieren; Bilden eines Ablenksignals auf Grundlage der Daten und auf Grundlage eines Models; Bilden eines Magnetfeldes auf Grundlage des Ablenksignals; und Ablenken des Elektronenstrahls mittels des Magnetfelds; wobei das Model eine nichtlineare Abbildung zwischen einem Zustand des Ablenksignals und einer Information, die einen Ist-Zustand des Magnetfelds repräsentiert, aufweist.
• Es zeigen
• 1, 2B, 3 und 5 jeweils eine Elektronenstrahlprozessanordnung gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder Querschnittsansicht;
• 2A eine Elektronenstrahlquelle gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder Querschnittsansicht;
• 4 ein Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Diagramm;
• 6 eine Elektronenstrahlkanone gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder Querschnittsansicht;
• 7 und 8 jeweils ein Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in verschiedenen schematischen Diagrammen;
• 9, 18 und 19 jeweils die Arbeitsweise des Models gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Diagramm;
• 10A bis 10C jeweils die Arbeitsweise des Models gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Diagramm;
• 11 die Arbeitsweise des Models gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Ablaufdiagram;
• 12 und 13 jeweils eine Abbildung bzw. Tabelle gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Diagramm;
• 14 bis 16 jeweils ein Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Ansicht;
• 17 ein Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Ablaufdiagramm; und
• 20 eine Elektronenstrahlkanone gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen geschnittenen Detailansicht.
• 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 Ansprüche 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.
• Die hierin beschriebenen zeitlichen und/oder räumlichen Eigenschaften (z.B. der Ablenkung des Elektronenstrahls, des Magnetfelds, eines Punkts im Raum, usw.) kann/können z.B. auf Grundlage einer oder mehrerer Koordinaten eines Koordinatensystems (z.B. eines Kugelkoordinatensystems, eines Zylinderkoordinatensystems oder eines kartesischen Koordinatensystems) beschrieben werden. Diese Eigenschaften können zwischen verschiedenen Koordinatensystemen je nach Bedarf transformiert werden. Es versteht sich daher, dass sich das hierin Beschriebene nicht auf rechtwinklige kartesische Koordinaten, auf ein zweidimensionales Koordinatensystem oder ein dreidimensionales Koordinatensystem beschränkt ist, da in äquivalenter oder ähnlicher Weise auch jedes andere geeignete Koordinatensystem genutzt werden kann, welches sich beispielsweise aus einer Koordinatentransformation ergibt. Im Folgenden und hierin werden im Sinne der besseren Verständlichkeit die geläufigen und anschaulichen kartesischen Koordinaten verwendet.
• Es kann verstanden werden, dass die hierin beschriebenen Prozesse bzw. das hierin beschriebene Verfahren mittels entsprechender Schaltkreise implementiert werden kann. Beispielsweise kann das Beschriebene (z.B. einzelne Schritte des Verfahrens) in Analogie mittels Hardware (wie z.B. eines hartverschalteten Schaltkreises) und/oder Software (z.B. Codesegmente oder einer ganzen Anwendung) implementiert werden.
• Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann als Größe eine physikalische Größe (z.B. eine Strahlungsleistung) verstanden werden, welche eine quantitativ erfassbare Eigenschaft einer physikalischen Entität (z.B. eines Objektes, eines Vorgangs oder eines Zustand) repräsentiert (z.B. diese beschreibt und/oder zu dieser korreliert). Ihr Wert kann optional von der Zeit t und/oder dem Ort P abhängen. 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 repräsentieren. Mit anderen Worten können die untereinander verknüpften (physikalischen) Größen ineinander umgewandelt werden, ohne auf eine andere Eigenschaft, welche von den Größen repräsentiert wird, Bezug zu nehmen, d.h. diese repräsentieren auch einander. Einander repräsentierende Informationen können im einfachsten Fall identisch sein.
• Die Änderungsrate einer Größe G kann deren Änderung δG pro Zeit δt (z.B. bezogen auf die Taktdauer to) beschreiben. Als relative Änderungsrate ist dann die auf die Größe normierte Änderungsrate gemeint, d.h. δG/(G·δt). Die Änderungsrate δG/δt kann der zeitliche Gradient der Größe G sein, z.B. ΔG/Δt, z.B. ΔG/t₀. Beispielsweise kann die Änderungsrate δG/δt proportional zu der Differenz ΔG zweier Werte G_n und G_n+1 der Größe G sein, z.B. zwischen einem ersten (anschaulich alten) Wert G_n=G(t=t_n) und einem darauffolgenden zweiten (anschaulich neuen) Wert G_n+1=G(t=t_n+1). Die Taktdauer to kann das Inverse der Taktfrequenz f_t und/oder gleich Δt=t_n+1-t_n sein. Der Index n kann beispielsweise eine natürliche Zahl sein. Im Fall einer getakteten Größe G (d.h. t_n+1=t+t₀) kann die Änderungsrate auf die Taktdauer to bezogen sein und die Änderungsrate vereinfacht auch kurz als ΔG = G(t=tn+t₀)-G(t=t_n) angegeben sein.
• Beispielsweise kann ein zeitabhängiges Signal (z.B. Das Ablenksignal) eine zeitabhängige Signalstärke aufweisen. Die Signalstärke kann allgemein eine elektrische Größe des Signals sein, z.B. dessen Stromstärke, Spannung, Amplitude, Leistung, Gleichwert, Scheitelwert, usw. Die Signalstärke eines Ablenksignals kann beispielsweise zu einem magnetischen Feld korrelieren, welches mittels des Ablenksignals erzeugt wird.
• Als Steuern kann eine beabsichtigte Beeinflussung eines Systems verstanden werden. Dabei kann der Zustand des Systems gemäß einer Vorgabe (auch als Soll-Zustand bezeichnet) 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 (z.B. die Vorgabe) 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. Bei einer Regelung wird ein Ist-Zustand der Regelgröße (z.B. basierend auf einem Messwert ermittelt) mit einem Führungswert (z.B. dem Soll-Zustand der Regelgröße) verglichen und entsprechend kann die Regelgröße mittels einer Stellgröße (unter Verwendung eines Stellglieds) derart beeinflusst werden, dass sich möglichst eine geringe Abweichung des jeweiligen Ist-Zustands der Regelgröße vom Führungswert ergibt.
• 1 veranschaulicht eine Elektronenstrahlprozessanordnung (kurz auch als Prozessanordnung bezeichnet) 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder Querschnittsansicht
• Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Prozessanordnung 100 Folgendes aufweisen: eine Vakuumkammer 802 (auch als Vakuumprozesskammer oder Prozessierkammer 802 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 eines Elektronenstrahls 112e in den oder jeden Auftreffbereich 802a, 802b aufweist.
• Im Allgemeinen kann das Ablenken des Elektronenstrahls 112e gemäß einer Vorgabe (auch als Soll-Ablenkung bezeichnet) erfolgen. Die Soll-Ablenkung kann anschaulich definieren, wie die Strahlleistung des Elektronenstrahls 112e räumlich verteilt wird. Der Elektronenstrahl 112e kann beispielsweise gemäß einer oder mehr als einer Auftrefffigur 155 abgelenkt werden. Die oder jede Auftrefffigur 155 kann eine (beispielsweise in sich geschlossene) Trajektorie 155 bzw. eine Abfolge von Soll-Auftreffpunkten 155 entlang der (beispielsweise in sich geschlossenen) Trajektorie 155 aufweisen, welche bestrahlt werden soll. Allgemeiner wird die Auftrefffigur 155 von der sogenannten Ablenkfigur (auch als Ablenkmuster bezeichnet) beschrieben, welche auf ein Maß der Soll-Ablenkung bezogen sein kann, beispielsweise auf den zeitabhängigen Ablenkwinkel (α_x(t), α_y(t)). Allgemeiner gesprochen, kann die Ablenkfigur den Elektronenstrahl auf die Auftrefffigur 155 abbilden (analog zu einer Zentralprojektion).
• Optional kann die Prozessanordnung 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 aufweisen. Der oder jeder Auftreffbereich 802a, 802b kann optional ein Targetmaterial aufweisen, welches mittels des Elektronenstrahls 112e verdampft werden soll. Alternativ oder zusätzlich kann in dem Auftreffbereich 802a, 802b ein zu bestrahlendes Substrat angeordnet sein oder werden bzw. Durch diesen hindurch transportiert werden.
• 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 (z.B. thermisch) 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).
• Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Elektronenstrahlquelle 112q 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.
• 2B veranschaulicht eine Prozessanordnung 200, z.B. die Prozessanordnung 100, gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder Querschnittsansicht. Zur Versorgung des Elektronenstrahls 112e kann die Prozessanordnung 200 eine Energieversorgung 224 aufweisen, welche mit der Elektronenstrahlquelle 112q gekoppelt ist. Die Energieversorgung 224 kann der Elektronenquelle 202 einen elektrischen Strom zuführen, z.B. gemäß der Stromstärke des Elektronenstrahls 112e 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 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.
• 3 veranschaulicht eine Prozessanordnung 300 (z.B. deren Signalkette), z.B. die Prozessanordnung 100 oder 200, gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder Querschnittsansicht. Die Prozessanordnung 300 kann das Ablenksystem 112a und eine Steuervorrichtung 360 aufweisen.
• Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Steuervorrichtung 360 eine Dateneinheit 304 und einen Ablenksignal-Generator 302 aufweisen. Die Dateneinheit 304 kann beispielsweise mittels einer Recheneinheit 304 (z.B. in Form eines Computers) bereitgestellt sein oder werden. Im Allgemeinen kann die Dateneinheit 304 eingerichtet sein, zum Bereitstellen von Daten, z.B. zum Bilden, Ausgeben, Abspeichern und/oder Modifizieren der Daten.
• Allgemein gesprochen 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 MicroProzessor, ein digitaler Soundprozessor mit einem gekoppelten D/A-Wandler (Digital/Analog-Wandler, auch als DAC bezeichnet), 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 des Computers bereitgestellt sein oder werden.
• Im Folgenden wird exemplarisch auf einen Ablenksignal-Generator 302 Bezug genommen, welcher einen digitalen Signalprozessor (DSP) und/oder einen Digital-Analog-Umsetzer (DAC) aufweist. Das Beschriebene kann in Analogie auch für einen anders eingerichteten Ablenksignal-Generator 302 gelten. Der Signalprozessor kann auf Grundlage der Ablenkdaten 304d ein digitales Ablenksignal (auch als Digitalsignal bezeichnet) erzeugen, welches von dem DAC in ein analoges Ablenksignal 302a umgesetzt wird.
• Der Ablenksignal-Generator 302 kann ferner 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. deren Kehrwert die Taktzeit 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.
• Die Ablenkdaten 304d können mehrere Ablenkparameter aufweisen oder daraus gebildet sein, welche getaktet gemäß dem Taktsignal abgearbeitet werden von dem Signalprozessor, z.B. in zeitlichen Abständen von einer Taktzeit to (z.B. in einem Bereich von ungefähr 1 µs bis ungefähr 100 µs). Beispielsweise kann die Rate, mit welcher die Ablenkparameter nacheinander in einzelne Signalstärken des Ablenksignals umgesetzt werden, der Taktfrequenz f_t entsprechen. Der n-te Ablenkparameter korrespondiert dann zu dem Zustand des Ablenksignals 302a zu dem Zeitpunkt t=n·t₀. Es können selbstverständlich auch andere Arten verwendet werden, die Soll-Ablenkung in Form von Daten zu repräsentieren und/oder die Daten in das Ablenksignal umzusetzen.
• Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Ablenksystem 112a eine oder mehr als eine Ablenkeinheit 308 aufweisen, von denen jede Ablenkeinheit eine Achse (auch als Ablenkachse bezeichnet, z.B. x-Achse und y-Achse) bereitstellt, entlang welcher der Elektronenstrahl 112e abgelenkt werden kann. Beispielsweise kann das Ablenksystem 112a einen Ringkern aufweisen, auf welchen vier oder mehr Spulen aufgewickelt sind, wobei die einander gegenüberliegenden Spulen jeweils Teil einer Ablenkeinheit sind. Es kann selbstverständlich auch ein komplexeres Ablenksystem 112a verwendet werden. Die Elektronenstrahlquelle 112q kann den Elektronenstrahl 112e in Richtung (z.B. entlang einer z-Achse, auch als Strahlachse bezeichnet) zu der einen oder mehr als einen Ablenkeinheit 308 hin emittieren.
• Das Ablenksignal 302a kann entsprechend eine Anzahl von Komponenten (auch als Signalkomponenten bezeichnet) aufweisen, die gleich der Anzahl an voneinander linear unabhängigen Ablenkachsen ist. Beispielsweise kann jede Signalkomponente des Ablenksignals mittels einer separaten zeitabhängigen elektrischen Spannung U_x(t) und U_y(t) übertragen sein oder werden, z.B. zu der entsprechenden Ablenkeinheit.
• Das Ablenksystem 112a kann ferner einen Signalverstärker 316 (vereinfacht auch als Verstärker bezeichnet) aufweisen, welcher das Ablenksignal 302a verstärkt und das verstärkte Ablenksignal 312a der einen oder mehr als einen Ablenkeinheit 308 zuführt und/oder dieser einkoppelt. Der Verstärker 316 kann 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 werden. Die verschiedenen Stadien, welche das Ablenksignal entlang der Signalkette vor dem Verstärker 316 durchläuft, können im Folgenden als erstes Ablenksignal 302a zusammengefasst sein. Das letztendlich der Ablenkeinheit 308 zuführte und/oder dieser einkoppelte Ablenksignal kann als zweites Ablenksignal 312a bezeichnet sein oder werden. Die Ablenksignale unterscheiden sich im Wesentlichen nur in ihrer Signalstärke, sind hingegen in ihrem zeitlichen Verlauf und damit ihrer Wirkung auf das Ablenkmagnetfeld im Wesentlichen gleich. Bezüglich des Ablenkmagnetfeldes werden die Ablenksignale daher vereinfacht synonym verwendet.
• 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 der Daten, z.B. zumindest eines Ablenkparameters A(P(x,y,t)) der Daten. Das Bilden des ersten Ablenksignals 302a kann ferner auf Grundlage eines Models 350 erfolgen, wie später noch genauer beschrieben wird. Das Bilden eines ersten Ablenksignals 302a kann mittels des Ablenksignal-Generators 302 erfolgen. Der Ablenksignal-Generator 302 kann beispielsweise das Model 350 implementieren. Der Ist-Zustand des Ablenksignals 302a kann von dessen (zeitabhängiger) Signalstärke S_A(t) definiert sein, welche in ein zeitabhängiges Magnetfeld B(t) umgesetzt wird.
• Das Model 350 kann beispielsweise die physische Geometrie der Elektronenstrahlkanone und/oder der Umgebung der Elektronenstrahlkanone repräsentieren, d.h. beispielsweise die relative Lage, elektrische Leitfähigkeit und/oder Größe elektrisch leitfähiger Elemente in der Umgebung einen oder mehr als einen Ablenkeinheit 308. In einer weniger komplexen Ausführungsform kann das Model 350 einen oder mehr als einen Tiefpass modellieren (d.h. einen Tiefpassfilter aufweisen), welcher den Einfluss der Gegeninduktion auf die Umsetzung des Ablenksignal 302a, 312a bzw. dessen Signalstärke S_A(t) in das Ablenkfeld B(t) repräsentiert.
• Ferner kann das Verfahren in 403 aufweisen: Verstärken des Ablenksignals 302a, z.B. mittels des Signalverstärkers 316 (vereinfacht auch als Verstärker bezeichnet). Der Verstärker 316 kann beispielsweise eine Verstärkungscharakteristik aufweisen. Das Verstärken kann beispielsweise aufweisen, das erste Ablenksignal 302a in das zweite Ablenksignal 312a zu überführen, welches eine größere Signalstärke S_A(t) (z.B. Leistung und/oder Amplitude) aufweist als das erste Ablenksignal 302a. Das Verhältnis zwischen der Ausgangsgröße (ausgegebenen Signalstärke) gegenüber der Eingangsgröße (aufgenommene Signalstärke) des Verstärkers 316 wird als Verstärkungsfaktor V quantifiziert.
• Die Verstärkungscharakteristik kann den Verstärkungsfaktor V, eine Pegeländerungsrate (auch als „slew rate“ oder Slew-Rate bezeichnet) und/oder einen maximalen Pegel des Verstärkers 316 repräsentieren. Die Pegeländerungsrate bezeichnet die Änderungsrate (d.h. Änderung δU pro Zeit δt) des Pegels P, den der Verstärker 316 ausgibt (auch als Ausgangspegel bezeichnet). Der Pegel kann beispielsweise die Signalstärke des zweiten Ablenksignals 312a sein, z.B. dessen Ausgangsspannung. Die Pegeländerungsrate bezeichnet die Anstiegsrate, Flankensteilheit oder die maximale Anstiegs- oder Abfallgeschwindigkeit der Ausgangsspannung des Verstärkers 316 (z.B. ein Operationsverstärkers). Die Pegeländerungsrate kann die maximale Steilheit der Flanke des Ausgangspegels (z.B. der Ausgangsspannung U) bezeichnen, wenn am Eingang des Verstärkers 316 ein Rechtecksignal anliegt, das den Verstärker 316 vollständig aussteuert (auch als Großsignal-Antwort bezeichnet). Beispielsweise kann die Änderungsrate der Ausgangsspannung (δS_A(t)/δt) begrenzt sein. Der maximale Pegel des Verstärkers 316 kann der Signalstärke entsprechen, bei dem der Verstärker voll ausgesteuert ist.
• Diese Begrenzung der Pegeländerungsrate (δP/δt) kann durch eine oder mehr als eine endliche Grenzfrequenz der beteiligten Schaltelemente des Verstärkers 316 und/oder der Übertragungswege des Verstärkers 316 verursacht werden. Der sich dadurch ergebende Frequenzraum (d.h. das Inverse der Pegeländerungsrate), bei dem im Wesentlichen keine Begrenzung auftritt, kann zu der Bandbreite des Verstärkers 316 korrespondieren.
• 5 veranschaulicht eine Prozessanordnung 500 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder Querschnittsansicht. Die Elektronenstrahlkanone 112 kann eine Kammer 502 (auch als Ablenkkammer bezeichnet) aufweisen, in deren Inneren das Ablenken erfolgen kann. Die Ablenkkammer 502 kann beispielsweise vakuumdicht eingerichtet sein und/oder vakuumdicht mit der Prozessierkammer 802 gekoppelt sein.
• Die Ablenkeinheit 308 kann beispielsweise einen Ringkern aufweisen, der mit einem Paar Spulen 308s umwickelt ist, die einander gegenüberliegen. Die Spulen 308s können beispielsweise Kupfer aufweisen oder daraus gebildet sein und/oder in Reihe geschaltet sein.
• Die Ablenkkammer 502 kann ein oder mehr als ein Wandelement aufweisen, welches zwischen der Ablenkeinheit 308 und dem Elektronenstrahl 112e angeordnet ist. Beispielsweise kann die Ablenkeinheit 308 außerhalb der Ablenkkammer 502 und der Elektronenstrahl 112e (bzw. dessen Strahlpfad) innerhalb der Ablenkkammer 502 angeordnet sein.
• Die Ablenkkammer 502 (z.B. das eine oder mehr als eine Wandelement) kann ein elektrisch leitfähiges Material aufweisen, z.B. ein Metall, z.B. Stahl. Elektrisch leitfähig kann hierin verstanden werden, als eine elektrische Leitfähigkeit von mehr als ungefähr 1 Siemens pro Meter (S/m) aufweisend, z.B. mehr als ungefähr 10³ S/m oder ungefähr 10⁵ S/m.
• Um den Elektronenstrahl abzulenken, wird mittels der Spulen 308s ein veränderliches Magnetfeld B(t) (auch als Ablenkmagnetfeld bezeichnet) im Inneren der Ablenkkammer 502 erzeugt, welches den Ort des Elektronenstrahls 112e aber auch das Wandelement durchdringt. Bei Änderungen des Ablenkmagnetfeldes werden in dem Wandelement Wirbelströme induziert, die der schnellen Änderung des Ablenkmagnetfeldes entgegenwirken. Dieser Effekt kann mittels des Models 350 berücksichtigt werden, wie später noch genauer beschrieben wird. Beispielsweise können die Wirbelströme das Ablenkmagnetfeld abdämpfen und/oder als Tiefpass auf die Ablenkeinheit 308 bzw. auf das zweite Ablenksignal 312a wirken.
• Mittels des Models 350 können die Auswirkungen der Wirbelströme auf die Ist-Ablenkung des Elektronenstrahls 112e minimiert werden, ohne auf den Einsatz von leitfähigen Baumaterialien verzichten zu müssen.
• 6 veranschaulicht eine Elektronenstrahlkanone 112 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder Querschnittsansicht 600.
• Fließt eine im Wesentlichen statische Stromstärke des zweiten Ablenksignals 312a durch die Ablenkeinheit 308, kann der Zustand des Ablenkmagnetfelds B(t) (z.B. die magnetische Flussdichte) proportional zur Stromstärke S_A(t) sein. Unterliegt das Ablenkmagnetfeld B hingegen einer zeitlichen Änderung, d.h. dB/dt≠0, wird ein elektrisches Wirbelfeld erzeugt, welches in den elektrisch leitfähigen Körper 502w (z.B. dem Wandelement 502w) einen elektrischen Stromfluss 602 entlang eines in sich geschlossen Strompfads anregt (auch als Wirbelstrom 602 bezeichnet).
• Der Wirbelstrom 602 erzeugt seinerseits ein Magnetfeld (auch als Parasitärmagnetfeld bezeichnet), das gemäß der Lenzschen Regel der Änderung des Ablenkmagnetfeldes B(t) entgegenwirkt (allgemeiner auch als Dämpfung bezeichnet). Je schneller die Änderung des Ablenkmagnetfeldes B(t) (auch als Feldänderungsrate bezeichnet) erfolgt, desto größer kann dessen Dämpfung sein. Dadurch kann sich der tatsächliche Zustand des Ablenkmagnetfeldes B(t) (auch als Ist-Zustand des Ablenkmagnetfeldes oder kurz als Ist-Feld bezeichnet) am Ort des Elektronenstrahls 112e von dem Zustand des Ablenkmagnetfeldes B (auch als Soll-Zustand des Ablenkmagnetfeldes oder kurz als Soll-Feld bezeichnet), den dieses gemäß dem Ist-Zustand des zweiten Ablenksignals 312a haben sollte, unterscheiden. Als Folge dessen unterscheidet sich die Ist-Ablenkung 603 des Elektronenstrahls 112e von der Soll-Ablenkung 601 des Elektronenstrahls 112e. Diese induktive Wechselwirkung zwischen der Ablenkeinheit 308 und dem Wandelement 502w kann auch als Gegeninduktion bezeichnet werden. Allgemeiner gesprochen wird entlang der Wirkungskette das Ablenksignal 302a, 312a in das Ablenkmagnetfeld B umgesetzt, wobei diese Umsetzung aufgrund der Gegeninduktion in Abhängigkeit einer Änderungsrate des Ablenksignals 302a, 312a von einer proportionalen (d.h. linearen) Umsetzung abweicht.
• Die Gegeninduktion kann von der Ablenkkammer 502 und/oder auch von anderen elektrisch leitfähigen Körpern in der Umgebung des Elektronenstrahls 112e verursacht werden. Beispielsweise können sich auch zwei Elektronenstrahlkanonen gegenseitig beeinflussen. Alternativ oder zusätzlich kann die Kammerwand der Prozessierkammer 802 die Gegeninduktion bewirken.
• 7 veranschaulicht ein Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Wirkungskette 700, in welchem verschiedene Größen abhängig von der Zeit dargestellt sind. Die Soll-Ablenkung 701 ist exemplarisch als Ablenkwinkel 103 dargestellt. Der Zustand des Ablenkmagnetfelds ist exemplarisch als magnetische Flussdichte 107 dargestellt. Der Zustand des Ablenksignals 302a, 312a ist exemplarisch als Stromstärke 109 dargestellt.
• Anschaulich kann die Soll-Ablenkung 701 zu einem Soll-Zustand B_Soll des Ablenkmagnetfeldes B (auch als Soll-Feld bezeichnet) korrespondieren, mittels dessen die Soll-Ablenkung 701 auch erreicht wird. Aufgrund der Gegeninduktion 751 weichen der Ist-Zustand B_Ist des Ablenkmagnetfeldes B (auch als Ist-Feld oder B_Ist bezeichnet) und das Soll-Feld voneinander ab (auch als Dämpfung bezeichnet). Der Zustand kann beispielsweise dessen Feldstärke oder Flussdichte am Ort des Elektronenstrahls 112e sein.
• Mittels des Models 350 kann eine erste Vorhersage Bvor ermittelt werden über diese Dämpfung (B_Soll - B_Ist) bzw. über das Ist-Feld. Alternativ oder zusätzlich kann mittels des Models 350 eine zweite Vorhersage I_Kor ermittelt werden über einen Soll-Zustand des Ablenksignals 302a, 312a (auch als Soll-Signal bezeichnet), welches unter dem Einfluss der Gegeninduktion ein Ablenkmagnetfeld B gemäß dem Soll-Feld erzeugt.
• In die Vorhersage(n) können zusätzlich die Eigenschaften der gesamten Signalkette der Elektronenstrahlkanone einfließen, z.B. der Spule, deren physischen Eigenschaften und/oder räumlicher Abstand vom Ort des Elektronenstrahls 112e, usw. Diese Eigenschaften können beispielsweise mittels des Models 350 berücksichtigt werden, welches die Eigenschaften der Signalkette berücksichtigt, und/oder mittels einer Kalibrierung des Models 350 berücksichtigt werden, wie später noch genauer beschrieben wird.
• Das Ermitteln der ersten Vorhersage Bvor (auch als Feldvorhersage bezeichnet) kann beispielsweise auf Grundlage eines Ist-Zustandes des Ablenksignals 302a, 312a (auch als Ist-Signal bezeichnet) erfolgen. Das Ist-Signal 302a, 312a kann beispielsweise mittels eines Sensors ermittelt werden und/oder kann von dem Signal-Generator 302 und/oder dem Signalverstärker 316 ausgegeben werden und/oder kann von einer Ausgabe des Models 350 repräsentiert werden, wie nachfolgend näher beschrieben wird. Die Feldvorhersage kann beispielsweise das Ist-Feld repräsentieren, z.B. dessen Differenz zu dem Soll-Feld.
• Das Ermitteln der zweiten Vorhersage I_Kor (auch als Signalvorhersage bezeichnet, anschaulich ein korrigiertes Ablenksignal) kann beispielsweise auf Grundlage einer Information B_i (auch als Feldinformation bezeichnet) erfolgen, welche das Ist-Feld repräsentiert. Die Feldinformation kann beispielsweise die Feldvorhersage und/oder eine Messung des Ist-Felds aufweisen oder daraus gebildet sein.
• 8 veranschaulicht ein Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Wirkungskette 800, in welchem verschiedene Größen abhängig von der Zeit dargestellt sind.
• Anschaulich kann die Soll-Ablenkung 701 zu einem Soll-Signal 302a, 312a korrespondieren, mittels dessen die Soll-Ablenkung 701 auch erreicht wird bzw. welches in das Ablenkmagnetfeld B umgesetzt wird. Aufgrund der Verstärkungscharakteristik 815 weichen das Ist-Zustand Iist des zweiten Ablenksignals 312a und der Soll-Zustand I_soll des zweiten Ablenksignals 312a voneinander ab (auch als Pegelverfälschung bezeichnet). Als Folge dessen kann das Ist-Feld, welches auf Grundlage des Ist-Zustands Iist des zweiten Ablenksignals 312a gebildet wird, noch zusätzlich von dem Soll-Zustand B_Soll des Ablenkmagnetfeldes B abweichen.
• Mittels des Models 350 kann eine dritte Vorhersage Ivor ermittelt werden über einen Ist-Zustand des zweiten Ablenksignals 312a, deren relative Änderungsrate gleich oder kleiner der relativen Pegeländerungsrate ist. Das Ermitteln der dritten Vorhersage Ivor (auch als Verstärkungsvorhersage bezeichnet) kann beispielsweise auf Grundlage des Soll-Signals oder der Signalvorhersage erfolgen. Alternativ oder zusätzlich zu der Pegeländerungsrate kann auch ein Pegelmaximum des Verstärkers 316 berücksichtigt werden, wie später noch genauer beschrieben wird.
• Das erste Ablenksignal 302a bzw. dessen Signalstärke S_A(t) kann dann auf Grundlage der Verstärkungsvorhersage bereitgestellt und dem Verstärker 316 eingekoppelt werden. Beispielsweise kann dann S_A(t)= Ivor(t)/V sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Feldvorhersage auf Grundlage der Verstärkungsvorhersage ermittelt werden.
• Anschaulich wird dem Verstärker 316 somit ein Ablenksignal eingekoppelt, welches diesen nicht notwendigerweise maximal oder mehr aussteuert.
• 9 veranschaulicht die Arbeitsweise des Models 350 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Diagramm 900, in welchem der Zustand 901 verschiedener Größen (in beliebigen Einheiten) abhängig von der Anzahl n der Takte 903 dargestellt ist.
• Zum vereinfachten Verständnis wird hierin ein Ablenkfeld beschrieben, welches unmittelbar zu der Ablenkung des Elektronenstrahls 112e korrespondiert, d.h. dass die Ist-Ablenkung zu dem Ist-Feld korrespondiert und die Soll-Ablenkung zu dem Soll-Feld korrespondiert. Das Beschriebene kann in Analogie allerdings auch für einen komplexeren Zusammenhang zwischen dem Ablenkfeld und der Ablenkung gelten.
• Kurve 911 repräsentiert die Feldinformation Bi (z.B. die Feldvorhersage und/oder das Ist-Feld) und/oder die Ist-Ablenkung. Kurve 913 repräsentiert die Verstärkungsvorhersage und/oder den Ist-Zustand Iist des zweiten Ablenksignals 312a. Kurve 915 repräsentiert die Soll-Ablenkung und/oder das Soll-Feld. Kurve 917 repräsentiert Signalvorhersage.
• Anschaulich soll der Elektronenstrahl 112e einen Sprung um 0,8 innerhalb eines Taktes bei n=3 durchführen, d.h. die Änderungsrate der Soll-Ablenkung ist sehr groß, wobei die mittels des Models 350 ermittelten Zustände 917, 913, 911 dargestellt sind. Mit anderen Worten ist in Diagramm 900 die Sprungantwort des Models 350 dargestellt. Beispielsweise kann die relative Änderungsrate der Soll-Ablenkung größer sein als die relative Pegeländerungsrate des Verstärkers 316.
• Gemäß einem Beispiel kann der aktuelle Zustand 911 des Ablenkmagnetfeldes (Ist-Feld) mit Hilfe des Modells 350 berechnet werden. Das Berechnen kann beispielsweise mittels des DSP erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann das Berechnen beim Ausgeben des zweiten Ablenksignals 312a von dem Verstärker und/oder beim Ablenken des Elektronenstrahl 112e (auch als live bezeichnet) erfolgen.
• Anhand der Differenz zwischen dem Soll-Feld 915 und der Feldinformation Bi (z.B. der Feldvorhersage 911, die von dem Modell 350 ausgegeben werden kann) kann unter Berücksichtigung der Parameter der Elektronenstrahlkanone 112 und der Verstärkungscharakteristik des Verstärkers 316 (z.B. eines Ablenkstromverstärkers) ein korrigiertes 917 erstes Ablenksignal 102a (z.B. I_Vor), z.B. ein korrigiertes Stromsollsignal, für den Verstärker 316 ermittelt werden, z.B. live.
• Somit kann mittels des Models 350 eine Kompensation der Wirbelströme erfolgen für eine Ablenkung entlang der x-Achse und/oder der y-Achse, z.B. unabhängig voneinander. Die Kompensation kann in Form eines digitalen Filters des Models 350 implementiert sein oder werden, welchen das erste Ablenksignal 302a durchläuft, bevor dieses als Stromsollwert 913 dem Verstärker 316 eingekoppelt wird.
• Der digitale Filter kann optional einen Speicher für den letzten ausgegebenen Zustand 913 des ersten Ablenksignals 302a (z.B. dessen Stromsollwert) aufweisen. Der digitale Filter kann optional einen Speicher für die Größe der Feldvorhersage 911 (anschaulich des derzeitig simulierten Magnetfeldes) aufweisen.
• Der digitale Filter kann beispielsweise die Übertragungsfunktion zwischen dem zweiten Ablenksignal 312a (z.B. dem Spulenstrom) und dem Ablenkmagnetfeld B unter dem Einfluss der Gegeninduktion berücksichtigen. Die Übertragungsfunktion U zwischen dem Spulenstrom und dem Ablenkmagnetfeld kann beispielsweise mittels einer Verzögerungsfunktion (z.B. eines PT1-Tiefpasses) simuliert werden, dessen Zeitkonstante τ beispielsweise mittels eines Kalibrierens ermittelt wird, wie später noch genauer beschrieben wird. Die Übertragungsfunktion kann im Allgemeinen eine erste Komponente, welche die Induktivität der Ablenkeinheit berücksichtigt, und eine zweite Komponente, welche die Gegeninduktion berücksichtigt, aufweisen.
• Die Verzögerungsfunktion kann im Allgemeinen die Dämpfung repräsentieren, der das Ablenkmagnetfeld unterworfen ist. Im Folgenden wird zum vereinfachten Verständnis auf eine Verzögerungsfunktion Bezug genommen, welche mittels eines PT1-Tiefpasses implementiert wird. Dasselbe kann aber auch für eine komplexere Verzögerungsfunktion gelten, z.B. höherer Ordnung oder, welche mittels eines komplexeren Glättungsglieds modelliert wird.
• Aus der Differenz zwischen dem Soll-Feld 915 (z.B. am Filtereingang) und dem Ist-Feld 911 kann unter Berücksichtigung der Zeitkonstante des PT1-Tiefpasses der überhöhte, theoretisch optimale Strom 917 für das zweite Ablenksignal 302a berechnet werden, der das Magnetfeld innerhalb eines Taktes auf das Soll-Feld 915 bringen würde.
• Um zu verhindern, dass das Ist-Feld 911 überschwingt, kann optional die Überhöhung des Stroms geringer als in 917 gehalten werden, so dass diese in so vielen Takten wieder abgebaut werden kann, wie zur Erreichung des Soll-Feldes 915 nötig wäre. Diese zusätzliche Bedingung führt zu einem Sprungüberhöhungswert 913, der als Funktion der Differenz zwischen der Feldvorhersage und dem Soll-Feld von dem Model 350 ausgegeben werden kann.
• 10A veranschaulicht die Arbeitsweise des Models 350 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Tabelle 1000a, mittels welcher die Feldinformation B_i auf die Signalvorhersage I_Kor abgebildet werden kann. In einer wenig komplexen Implementierung kann das Model 350 beispielsweise die Tabelle 1000a aufweisen, die beispielsweise im Speicher des Signalgenerators 302 (z.B. dessen DSP) abgespeichert ist.
• In der Tabelle 1000a ist eine Felddifferenz ΔB angegeben, welche die Differenz zwischen dem Soll-Feld und der Feldinformation ist, d.h. ΔB (t=t_n)= B_Soll (t=t_n)-B_i (t=t_n) . Die Feldinformation Bi kann das (z.B. gemessene) Ist-Feld sein oder die Feldvorhersage Bvor. Mittels der Tabelle 1000a kann die Signalvorhersage ausgelesen werden, beispielsweise auf Grundlage der Feldvorhersage Bvor. Die Felddifferenz ΔB kann auf denselben Takt bezogen sein.
• Die Tabelle 1000a kann somit eine diskrete (z.B. nichtlineare) bereitstellen. Es kann verstanden werden, dass das Modell 350 alternativ oder zusätzlich zu der Tabelle 1000a auch eine kontinuierliche und/oder stetige Abbildung A_1000a aufweisen kann, welche es ermöglicht, kontinuierliche Werte der Feldinformation Bi zu verarbeiten. Die (z.B. nichtlineare) Abbildung A_1000a kann allgemeiner gesprochen beispielsweise folgender Relation genügen: $${\text{I}}_{\text{Kor}}={\text{A}}_{1000\text{a}}\left({\text{B}}_{\text{i}}\right)={\text{A}}_{1000\text{a}}\left({\text{B}}_{\text{Soll}}-\mathrm{\Delta }\text{B}\left({\text{B}}_{\text{i}}\right)\right).$$

  
• Mit anderen Worten können verschiedene Typen von Abbildungen verwendet werden, um die Vorhersage(n) des Models 350 zu ermitteln. Im Folgenden wird weiterhin auf die leichter verständlichen Tabellen Bezug genommen. Das Beschriebene kann allerdings in Analogie auch für eine Abbildung anderen Typs gelten. Eine solche Abbildung kann eine dem Model 350 eingegebene Größe in die entsprechende Vorhersage umsetzen. Beispielsweise kann die Abbildung stetig, nichtlinear, linkstotal und/oder rechtseindeutig sein. Die Abbildung kann optional mittels einer Kalibrierung gebildet und/oder verändert werden, wie später noch genauer beschrieben wird.
• Beispielsweise kann A_1000a = U^-1 sein, wobei U^-1 die Inverse der Übertragungsfunktion U sein kann. Existiert die Inverse nicht, kann U^-1 die Pseudoinverse der Übertragungsfunktion U sein.
• 10B veranschaulicht die Arbeitsweise des Models 350 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Tabelle 1000b (analog zu 10A), mittels welcher die Signalvorhersage I_Kor auf die Verstärkungsvorhersage I_Vor abgebildet werden kann.
• Das Model 350 (z.B. der Filter) kann eingerichtet sein, die taktbezogene Änderungsrate ΔI_Vor der Verstärkungsvorhersage zu begrenzen auf einen Wert ΔI_Vor,max, d.h. $$\mathrm{\Delta }{\text{I}}_{\text{Vor}}={\text{I}}_{\text{Vor}}\left(\text{t}={\text{t}}_{\text{n}+1}\right)-{\text{I}}_{\text{Vor}}\left(\text{t}={\text{t}}_{\text{n}}\right)\le \mathrm{\Delta }{\text{I}}_{\text{Vor},\text{max}}.$$

  
• Der Wert kann zu der Begrenzung der Pegeländerungsrate des Verstärkers korrespondieren. In einem exemplarischen Beispiel kann die Pegeländerungsrate ΔP des Verstärkers auf einen von dem ausgegebenen Pegel P unabhängigen Wert ΔP_max begrenzt sein, d.h. die Pegeländerung ΔP=P(t=t_n+1) - P(t=t_n) ≤ ΔP_max.
• Dann kann beispielsweise ΔI_Vor,max / I_Vor (t=t_n) = ΔP_max/P (t=t_n) und/oder V·ΔI_Vor,max = ΔP_max sein, wobei V der Verstärkungsfaktor des Verstärkers 316 ist. Anschaulich kann die Änderung der so ermittelten Stromsollwerte Ivor auf die Pegeländerung des eingesetzten Verstärkers begrenzt werden.
• Alternativ oder zusätzlich kann der ausgegebene Pegel P des Verstärkers auf einen Wert Pmax begrenzt sein. Dann kann in analoger Weise V · I_Vor,max = P_max sein. Anschaulich kann die Änderung der so ermittelten Stromsollwerte Ivor auf den maximalen Strom des Verstärkers begrenzt werden.
• Beispielsweise kann die Verstärkungsvorhersage einer oder mehr als einer der folgenden Relationen R₁ bis R₃ genügen: $$\begin{array}{l}\left({\text{R}}_1\right){\text{ I}}_{\text{Vor}}\left(\text{t}={\text{t}}_{\text{n}+1}\right)={\text{I}}_{\text{Kor}}\left(\text{t}={\text{t}}_{\text{n}+1}\right),\text{ wenn V}\cdot \mathrm{\Delta }{\text{I}}_{\text{Vor}}\le \mathrm{\Delta }{\text{P}}_{\text{max}}\text{ und}/\text{oder}\\ \text{wenn V}\cdot {\text{I}}_{\text{Vor}}\le {\text{P}}_{\text{max}}\text{ ist};\end{array}$$

  

  $$\left({\text{R}}_2\right){\text{ I}}_{\text{Vor}}\left(\text{t}={\text{t}}_{\text{n}+1}\right)={\text{I}}_{\text{Vor}}\left(\text{t}={\text{t}}_{\text{n}}\right)+\mathrm{\Delta }{\text{P}}_{\text{max}}/\text{V},\text{ wenn V}\cdot \mathrm{\Delta }{\text{I}}_{\text{Vor}}>\mathrm{\Delta }{\text{P}}_{\text{max}}\text{ ist};$$

  

  $$\left({\text{R}}_3\right){\text{ I}}_{\text{Vor}}\left(\text{t}={\text{t}}_{\text{n}+1}\right)={\text{P}}_{\text{max}}/\text{V},\text{ wenn V}\cdot {\text{I}}_{\text{Vor}}>{\text{P}}_{\text{max}}\text{ ist}.$$

  
• Das erste Ablenksignal 302a kann gemäß der ermittelten Verstärkungsvorhersage Ivor ausgegeben werden. Optional kann die Verstärkungsvorhersage Ivor gespeichert werden. Die Abbildung A_1000b kann beispielsweise folgender Relation genügen: I_VOr=A_1000b (I_Kor) , wobei A_1000b (I_Kor) und/oder eine oder mehr als eine der Relationen R₁ bis R₃ erfüllen.
• 10C veranschaulicht die Arbeitsweise des Models 350 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Tabelle 1000c (analog zu 10A), mittels welcher die Verstärkungsvorhersage Ivor auf die Feldvorhersage B_Vor abgebildet werden kann. Dabei kann die Gegeninduktion bzw. die Dämpfung berücksichtigt werden, wie voranstehend beschrieben ist. Die Abbildung A_1000c, kann beispielsweise folgender Relation genügen: Bvor = A_1000c (I_Vor) .
• Die Abbildung A_1000c, kann mittels einer Übertragungsfunktion U bereitgestellt werden, d.h. A_1000c=U. Die Übertragungsfunktion U kann die Umsetzung des Ist-Zustandes des (ersten und/oder zweiten) Ablenksignals 312a, 302a mittels der Spule in das Ist-Feld unter Berücksichtigung der Gegeninduktion repräsentieren. Dann kann B_Vor =U(I_Vor) sein.
• Wird die Übertragungsfunktion U mittels eines PT1-Glieds (d.h. Tiefpass erster Ordnung) implementiert, kann $${\text{B}}_{\text{Vor}}\left(\text{t}=\text{t}+{\text{t}}_0\right)=\mathrm{\tau }*\cdot \left[\text{V}*\cdot {\text{I}}_{\text{Vor}}\left(\text{t}=\text{t}+{\text{t}}_0\right)-{\text{B}}_{\text{Vor}}\left(\text{t}=\text{t}\right)\right]+{\text{B}}_{\text{Vor}}\left(\text{t}=\text{t}\right)$$

  

  sein, wobei τ*=(τ /t₀+1)^-1 die effektive Zeitkonstante des PT1-Glieds ist und V* der Verstärkungsfaktor des PT1-Glieds ist. V* kann bezogen auf das zweite Ablenksignal 312a kleiner als 1 sein, so dass das PT1-Glied die Dämpfung repräsentiert. Wird das PT1-Glied auf das erste Ablenksignal 302a bezogen, kann V* den Verstärkungsfaktor V des Verstärkers 316 berücksichtigen.
• Beispielsweise kann A₁₀₀₀c = A_1000a ^-1 sein, wobei A₁₀₀₀a^-1 die Inverse von A_1000a sein kann. Existiert die Inverse nicht, kann A_1000a ^-1 die Pseudoinverse von A_1000a sein.
• Anschaulich kann anhand des als Ablenksignal 302a, 312a ausgegebenen Stromsollwertes Ivor die Feldvorhersage ermittelt werden (anschaulich das simulierte Ablenkmagnetfeld), und z.B. mit Hilfe der Tiefpassparameter τ für den nächsten Takt berechnet.
• Berücksichtigt die Übertragungsfunktion U das erste Ablenksignal 302a, kann die Übertragungsfunktion U beispielsweise die Verstärkungscharakteristik berücksichtigen.
• Die Tabelle 1000a und/oder die Tabelle 1000c können beispielsweise vorab auf Grundlage der folgenden Parameter ermittelt werden, nämlich der PT1-Zeitkonstante τ und der Begrenzung ΔP_max der Pegeländerungsrate des Verstärkers 316.
• Optional kann berücksichtigt werden, ob ein leichtes Überschwingen der Feldvorhersage zu Gunsten einer schnelleren Tiefpasskompensation in Kauf genommen werden soll oder ob der ausgegebene Pegel P langsamer zurückgenommen werden soll, als dieser durch Pegeländerungsrate begrenzt wird.
• 11 veranschaulicht die Arbeitsweise des Models 350 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Ablaufdiagram 1100, in welchem die Vorhersagen des Models 350 im Verlauf der Taktzeit t_n dargestellt sind (wobei n eine natürliche Zahl ist und t_n+1 - t_n = t₀) .
• Die Begrenzung ΔP_max der Pegeländerungsrate muss nicht notwendigerweise zum Ermitteln der Feldvorhersage Bvor verwendet werden. Dem Verstärker 316 kann beispielsweise ein erstes Ablenksignal 302a eingekoppelt werden, dass nicht in seiner Änderungsrate begrenzt ist. Die Begrenzung wird dann von dem Verstärker 316 bei der Ausgabe des Pegels des zweiten Ablenksignals 312a bewirkt.
• Alternativ oder zusätzlich dazu, die Verstärkungsvorhersage Ivor (z.B. den optimalen Sprungüberhöhungswert) aus einer Tabelle 1000b zu lesen, kann diese optional mittels einer Abbildung auch für jeden Takt t_n neu ermittelt werden.
• Alternativ oder zusätzlich dazu, die Übertragungsfunktion U mittels eines PT1-Tiefpasses zu implementieren, kann auch ein anderes Tiefpassverhalten berücksichtigt werden, z.B. höherer Ordnung als 1.
• Alternativ oder zusätzlich dazu, die Feldinformation auf Grundlage der Feldvorhersage bereitzustellen 1101, kann die Feldinformation auf Grundlage des Ist-Felds bereitgestellt werden, welches beispielsweise mittels eines Magnetfeldsensors gemessen wird (z.B. im Inneren der Ablenkkammer 502). Das Ist-Feld kann alternativ oder zusätzlich auch auf Grundlage anderer Messgrößen bereitgestellt (z.B. berechnet) werden, z.B. auf Grundlage der Ist-Ablenkung.
• Das Modell 350 kann eingerichtet sein, den in dem Ablaufdiagram 1100 dargestellten Ablauf separat für die Ablenkung entlang der x-Achse und der y-Achse (z.B. in separat voneinander ausgeführten Modellen) bereitzustellen. Dann kann die entsprechende Feldvorhersage Bi das Magnetfeld nur der ersten Ablenkeinheit bzw. nur der zweiten Ablenkeinheit berücksichtigen. Die Ablenkung entlang der x-Achse und der y-Achse können selbstverständlich auch gemeinsam in einem Modell 350 implementiert werden. Dann kann die entsprechende Feldvorhersage das einander überlagerte Magnetfeld der ersten Ablenkeinheit und der zweiten Ablenkeinheit (auch als effektives Gesamtablenkfeld bezeichnet) berücksichtigen.
• Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Elektronenstrahl 112e mittels des Models 350 präziser und schneller geführt werden, ohne Verfälschungen in Kauf nehmen zu müssen. Es sind keine zusätzlichen Hardwareaufwendungen nötig, um die Dämpfung zu kompensieren. Es können in begrenztem Umfang auch leitfähige Materialien innerhalb der Ablenkkammer der Elektronenstrahlkanone 112 eingesetzt werden.
• 12 veranschaulicht die gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Diagramm 1200, in welchem die Felddifferenz ΔB als Kurve über der Signalvorhersage I_Kor veranschaulicht ist. Wie zu sehen ist, ist die nichtlinear (auch als allgemeine lineare Abbildung, affine Abbildung oder linear-inhomogene Abbildung bezeichnet), d.h. diese lässt sich nicht in der Form I_Kor = m·ΔB + n darstellen, wobei m und n reelle Zahlen sind. Anschaulich gesprochen hängt deren Anstieg vom Ort auf der Kurve ab.
• Die Kurve 1200 stellt anschaulich den Inhalt einer Lookup-Tabelle grafisch dar. Auf der X-Achse wird der Wert abgebildet, der in der Tabelle nachschaut werden soll, was zu tun ist. Dieser Wert, mit dem nachgeschaut wird, ist die Differenz zwischen Soll-Ablenkfeld und (simuliertem) Ist-Ablenkfeld. Auf der Y-Achse kann dann ausgelesen werden, wie stark die Überhöhung bei der derzeitigen Differenz noch sein darf, damit ein rechtzeitiges Zurücknehmen der Überhöhung möglich bleibt. Wird diesem Verfahren gefolgt, dann wird quasi die Überhöhung begrenzt. Durch diese Begrenzung der Überhöhung wird verhindert, dass das Ist-Ablenkfeld überschwingt. Es würde nämlich überschwingen, wenn erst im letzten Moment, also zum Zeitpunkt, da das Soll-Ablenkfeld erreicht wurde, versucht wird, die Überhöhung auf 0 zurückzunehmen. Ein sofortiges Zurücknehmen der Überhöhung ist wegen der Slew-Rate des Verstärkers nicht immer möglich.
• Wann noch wieviel überhöht werden kann, um rechtzeitig eine Überhöhung von 0 zu erhalten, kann der Tabelle, die in 12 und 13 grafisch dargestellt wird, entnommen werden.
• In einem Beispiel werden diese Daten ermittelt, indem rückwärts gerechnet wird. Im letzten Schritt kann maximal ein Takt Slew-Rate zurückgenommen werden. Von diesem Wert ausgehend, kann ermittelt werden, was maximal im vorletzten Takt möglich ist. Dieses Ermitteln kann iterativ fortgesetzt werden. So ergeben sich Werte, die von der Slew-Rate abhängig sind und vorab in genügender Genauigkeit berechnet werden können. Diese Werte werden in der Tabelle bzw. in den Diagrammen beispielhaft für eine Slew-Rate dargestellt.
• Durch das Vorabberechnen der Werte kann das Programm im DSP schneller ablaufen, denn in jedem Takt kann einfach der zur aktuellen Differenz zwischen Soll-Feld und Ist-Feld richtige Wert aus der Tabelle ausgelesen werden, und diese Überhöhung angestrebt werden. Es wäre aber genauso gut möglich, in jedem Takt diese Berechnung durchzuführen und/oder zu aktualisieren und damit ohne eine Tabelle auszukommen.
• 13 veranschaulicht das Diagramm 1200 in einer schematischen Detailansicht 1300. Die kann analog zu der Tabelle 1300a diskrete Werte hervorbringen. Der erste Abschnitt 1301 des Verlaufs der Signalvorhersage I_Kor repräsentiert Werte, die innerhalb eines Taktes ausgeglichen werden können. Wie vorstehend beschrieben ist, kann die Verstärkungsvorhersage Ivor optional auf diesen Wert beschränkt sein oder werden. Der Werte des zweiten Abschnitts 1303 des Verlaufs der Signalvorhersage benötigen beispielsweise mehr als einen Takt, um ausgeglichen zu werden.
• 14 veranschaulicht ein Verfahren 1400 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Ansicht und zwei schematischen Detailansicht 1400a, 1400b des Bereichs 1401. In 14 ist ein Ablenkmuster 1402a veranschaulicht, z.B. die sich daraus ergebende Trajektorie an Auftreffpunkten. Das Verfahren kann in 1411 aufweisen: Bilden eines Ablenksignals 302a, 312a gemäß dem Ablenkmuster 1402a und auf Grundlage des Models 350; Bilden eines Ablenkmagnetfeldes B auf Grundlage des Ablenksignals 302a, 312a; und Ablenken des Elektronenstrahls 112e mittels des Ablenkmagnetfeldes B. Das Verfahren kann in 1413 aufweisen: Aktualisieren des Models 350 derart, dass eine Abweichung (auch als Ablenkungsabweichung bezeichnet) einer Ist-Ablenkung 1404 des Elektronenstrahls 112e gemäß dem Ablenkmuster 1402a von einer Soll-Ablenkung 1406 des Elektronenstrahls 112e gemäß dem Ablenkmuster 1402a reduziert wird.
• Das Ablenkmuster 1402a kann beispielsweise im Bereich 1401 einen gewinkelten Verlauf (allgemeiner sprunghafte Richtungsänderung) aufweisen. Als Maß der Ablenkungsabweichung können der gekrümmte Verlauf der Trajektorie im Bereich 1401 und/oder die Versetzung der Scheitelpunkte im Bereich 1401 herangezogen werden. Das Aktualisieren des Models 350 kann beispielsweise aufweisen, eine oder mehr als eine , , des Models 350 zu verändern, z.B. die Übertragungsfunktion U. Das Aktualisieren des Models 350 kann beispielsweise aufweisen, nur die Zeitkonstante τ der Übertragungsfunktion (z.B. des PT1-Tiefpasses) zu verändern. Dazu kann in einer wenig aufwendigen Implementierung ein Stellglied (z.B. ein Regler) bereitgestellt sein, dessen Veränderung die Zeitkonstante τ der Übertragungsfunktion verändert. Das Stellglied kann beispielsweise mit dem Signalgenerator 302 gekoppelt sein und/oder von diesem ausgelesen werden.
• 15 veranschaulicht ein Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Ansicht 1500a und zwei schematischen Detailansicht 1500a, 1500b des Bereichs 1401 analog zu 14. In Ansicht 1500a sind zwei Ablenkmuster 1402a, 1402b veranschaulicht, z.B. die sich daraus ergebende Trajektorie an Auftreffpunkten. Zwischen den zwei Ablenkmustern 1402a, 1402b kann ein Stufensprung, z.B. eine sprunghafte Richtungsänderung, durchgeführt werden. Als Maß der Ablenkungsabweichung kann der gekrümmte Verlauf der Trajektorie an der Stufe herangezogen werden.
• Beispielsweise kann das zweite Ablenkmuster 1402b eine Ähnlichkeitstransformierte des ersten Ablenkmusters 1402a sein, wobei die Ähnlichkeitstransformation (auch als Ähnlichkeitsabbildung bezeichnet) beispielsweise eine räumliche Verschiebung bewirkt. Die Ähnlichkeitstransformation kann aufweisen, das Ablenkmuster in seiner räumlichen Koordinate zu verändern, z.B. diese zu verschieben (Verschiebung).
• Bei der Ähnlichkeitstransformation eines Ablenkmusters 1402b können im Allgemeinen die Streckenverhältnisse und Winkelgrößen der sich daraus ergebende Trajektorie unverändert bleiben. Beispielsweise kann die Ähnlichkeitstransformation räumlich und/oder zeitlich verschieben, räumlich und/oder zeitlich drehen, räumlich und/oder zeitlich invertieren, räumlich und/oder zeitlich stauchen, usw.
• 16 veranschaulicht ein Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Ansicht 1600a und zwei schematischen Detailansicht 1600a, 1600b des Bereichs 1401 analog zu 14. In Ansicht 1600a sind zwei Ablenkmuster 1402a, 1402b veranschaulicht, z.B. die sich daraus ergebende Trajektorie an Auftreffpunkten. Die zwei Ablenkmuster 1402a, 1402b können räumlich dieselbe Trajektorie repräsentieren, welche mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten abgefahren wird. Als Maß der Ablenkungsabweichung kann der räumliche Abstand der zwei sich daraus ergebenden Trajektorien herangezogen werden. Anschaulich kann aufgrund der Gegeninjektion der Umfang einer (z.B. kreisförmigen) Trajektorie abnehmen, je schneller die Trajektorie abgefahren wird. Mit anderen Worten kann die Gegeninjektion zu einer räumlichen Stauchung der Trajektorie führen. Die langsamer abgefahrene Trajektorie kann als Referenz dienen, welche die Soll-Ablenkung repräsentiert.
• Beispielsweise kann das zweite Ablenkmuster 1402b eine Ähnlichkeitstransformierte des ersten Ablenkmusters 1402a sein, wobei die Ähnlichkeitstransformation beispielsweise eine zeitliche Stauchung bewirkt. Die Ähnlichkeitstransformation kann aufweisen, das Ablenkmuster in seiner zeitlichen Koordinate zu verändern, z.B. diese zu verschieben (Stauchen).
• 17 veranschaulicht ein Verfahren 1700 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Ablaufdiagramm ähnlich wie 11.
• Das Verfahren 1700 kann aufweisen, in 1701, Bereitstellen von Daten 304d, welche eine zeitabhängige Soll-Ablenkung 701 des Elektronenstrahls 112e repräsentieren; in 1703, Bilden eines Ablenksignals 302a, 312a auf Grundlage der Daten und auf Grundlage eines Models 350; in 1705, Bilden eines Magnetfeldes auf Grundlage des Ablenksignals; und in 1707, Ablenken des Elektronenstrahls mittels des Magnetfelds.
• Das Bilden eines Ablenksignals 302a, 312a kann in 1709 auf Grundlage einer Vorhersage des Models 350 erfolgen. Die Vorhersage des Models 350 kann beispielsweise die Signalvorhersage I_Kor und/oder die Verstärkungsvorhersage Ivor aufweisen oder daraus gebildet sein. Beispielsweise kann die Spannung des 302a, 312a gemäß dem Wert der Vorhersage des Models 350 sein.
• Die Feldinformation B_i, die das Ist-Feld repräsentiert, kann dem Model 350 beispielsweise wieder zurückgeführt 1711 werden zum Bilden des Ablenksignals 302a, 312a im darauffolgenden Takt.
• 18 veranschaulicht die Arbeitsweise des Models 350 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Ausschnitt 1800 des Diagramms 900.
• Hierin bezeichnet ΔP_max die Begrenzung der Pegeländerungsrate (auch als slew rate bezeichnet), ΔB die Felddifferenz und OF den Offset. ΔER bezeichnet die Änderung der Felddifferenz, wobei $$\mathrm{\Delta }\text{ER}=\mathrm{\Delta }\text{B}\left(\text{a}\right)-\text{pt}\cdot \left(\text{OF}\left(\text{a}\right)+\mathrm{\Delta }\text{B}\left(\text{a}\right)\right)$$

  

  ist. In Vorwärtsrichtung kann folgendes gelten: $$\mathrm{\Delta }\text{B}\left(\text{b}\right)=\mathrm{\Delta }\text{B}\left(\text{a}\right)-\mathrm{\Delta }\text{ER}$$

  
• In Vorwärtsrichtung kann bei maximalem Anstieg folgendes gelten: $$\mathrm{\Delta }\text{B}\left(\text{a}\right)=\mathrm{\Delta }\text{B}\left(\text{b}\right)+\mathrm{\Delta }\text{ER},$$

  

  so dass OF(a) = OF(b) + ΔP_max ist.
• Umgeschrieben kann gelten: $$\mathrm{\Delta }\text{B}\left(\text{a}\right)=\mathrm{\Delta }\text{B}\left(\text{b}\right)+\text{pt}\cdot \text{OF}\left(\text{b}\right)+\text{pt}\cdot \mathrm{\Delta }{\text{P}}_{\text{max}}+\text{pt}\cdot \mathrm{\Delta }\text{B}\left(\text{a}\right),$$

  

  wobei anders ausgedrückt dann gelten kann: $$\mathrm{\Delta }\text{B}\left(\text{a}\right)\cdot \left(1-\text{pt}\right)=\mathrm{\Delta }\text{B}\left(\text{b}\right)+\text{pt}\cdot \text{OF}\left(\text{b}\right)+\text{pt}\cdot \mathrm{\Delta }{\text{P}}_{\text{max}},$$

  

  was ergibt: $$\mathrm{\Delta }\text{B}\left(\text{a}\right)=\left(\mathrm{\Delta }\text{B}\left(\text{b}\right)+\text{pt}\cdot \text{OF}\left(\text{b}\right)+\text{pt}\cdot \mathrm{\Delta }{\text{P}}_{\text{max}}\right)/\left(1-\text{pt}\right).$$

  
• Das Model 350 (z.B. der Filter 350) kann beispielsweise leicht vereinfach in jedem Takt (z.B. dem n-ten Takt bei t=t_n) folgende Anweisungen abarbeiten:

 (1) bfield_new = bfield_old + (output_old - bfield_old)·pt
 (2) IF input >= bfield_new THEN
 (3) tab = table[input - bfield_new]
 (4) out = input + tab
 ELSE 
 (5) tab = table[bfield_new - input]
 (6) out = input - tab
 ENDIF
 (7) IF out < -1 THEN
     out = -1
 ENDIF
     IF out > 1 THEN
     out = 1
 ENDIF
 (8) lower = output_old - slew
 upper = output_old + slew
 (9) IF out > upper THEN
   output_new = upper
 ELSE
   IF out < lower THEN
     output _new = lower
   ELSE
     output_new = out
   ENDIF
 ENDIF

Dabei sind die Variablen die foldenen:

• - „input“: Eingangssignal, Sollwert für das Magnetfeld (z.B. Soll-Feld für t=t_n, beispielsweise B_Soll(t=t_n));
• - „output_old“: Ausgangssignal, Sollwert für den Stromverstärker im letzten Takt (z.B. Soll-Signal für t=t_n-t₀) ;
• - „output_new“: Ausgangssignal, Sollwert für den Verstärker im aktuellen Takt (Soll-Signal für t=t_n).
• - „pt“: Parameter zur Beschreibung des PT1-Tiefpasses (beispielsweise τ*). Beispielsweise kann es sich bei pt um denjenigen Anteil handeln, um den die Differenz zwischen Ablenkstrom und Magnetfeld pro Takt abnimmt;
• - „slew“: Parameter zur Beschreibung der slew rate (z.B. ΔP_max). Beispielsweise kann es sich um die maximale absolute Änderung des Stroms pro Takt handeln;
• - „bfield_old“: interne Variable, Wert des Magnetfeldes im letzten Takt (z.B. B_i für t=t_n-t₀);
• - „bfield_new“: interne Variable, Wert des Magnetfeldes im aktuellen Takt (z.B. B_i für t=t_n);
• - „table“: Tabelle (z.B. Tabelle 1000a bzw. 12);
• - „tab“: Zwischenvariable für den ausgelesenen Tabellenwert;
• - „out“: Zwischenvariable für unbegrenztes Ausgangssignal (z.B. I_kor für t=t_n). Die Zwischenvariable „out“ kann beispielsweise zu der Kurve 917 korrespondieren;
• - „lower“: Zwischenvariable für slew rate Begrenzung nach unten (z.B. -ΔP_max).
• - „upper“: Zwischenvariable für slew rate Begrenzung nach oben (z.B. +ΔP_max).

Es repräsentieren die Abschnitte

1. (1) die Berechnung des aktuellen Wertes des Magnetfeldes (z.B. einer Vorhersage des Ist-Felds für t=t_n) aus dem alten Magnetfeld (z.B. aus der Feldinformation für t=tn-to), dem alten Ausgangssignal (z.B. dem Ist-Signal für t=t_n-t₀) und dem Tiefpass-Parameter pt;
2. (2) die Bestimmung des Vorzeichens der Differenz zwischen Sollwert und Magnetfeld;
3. (3) das Auslesen des Werts, der in der Tabelle (z.B. Tabelle 1000a bzw. 12) der Differenz zwischen Sollwert und Magnetfeld (z.B. der Felddifferenz) zugeordnet ist;
4. (4) Addieren des aus der Tabelle ausgelesenen Werts mit dem Sollwert (z.B. dem Soll-Signal).
5. (5) Auslesen des Werts, der in der Tabelle (z.B. Tabelle 1000a) für die Differenz zwischen Magnetfeld und Sollwert zugeordnet ist;
6. (6) Subtrahieren des aus der Tabelle ausgelesenen Werts vom Sollwert. Das Ergebnis daraus, z.B. der Wert für „out“, kann beispielsweise zu der Kurve 917 korrespondieren;
7. (7) Begrenzung auf den Bereich von -1 bis +1, was in diesem Beispiel den maximalen bzw. minimalen Strom des Verstärkers repräsentiert (z.B. -P_max und +P_max);
8. (8) Ermitteln des möglichen Bereichs des Ausgangssignals entsprechend der Slew-Rate-Begrenzung; und
9. (9) Begrenzung des Ausgangssignals anhand dieses Bereiches.

Die Berechnung der Tabelle (Tabelle 1800a) bzw. der sich daraus ergebenden Kennlinie kann folgendermaßen erfolgen.

Die Tabelle speichert in einer ausreichend feinen Auflösung (z.B. entsprechend der Auflösung des eingesetzten Digital-Analog-Converters DAC oder feiner) für jede Felddifferenz ΔB die optimale anzuwendende Überhöhung des Ablenkstroms (auch als Offset bezeichnet), z.B. das Soll-Signal).

Ziel der Manipulation des Ausgangssignals 302a (z.B. des dem Verstärker eingekoppelten Stromsollwert) mittels des Models 350 ist es, das Ablenkfeld (vereinfacht auch als Magnetfeld bezeichnet) möglichst schnell auf den Soll-Zustand zu bringen (d.h. ΔB zu minimieren). Ausgehend von dem n-ten Takt (z.B. bei t=t_n), an dem der Sollwert erreicht ist, werden die vorherigen Takte n-1 (z.B. t=t_n-t₀), n-2 (z.B. t=t_n-2 · t₀) usw. betrachtet.

Damit im n-ten Takt das Ausgangssignal auf den input-Wert (z.B. das Soll-Feld) zurückgenommen werden kann, kann das Ausgangssignal im Takt n-1 minimal den Wert input-slew und maximal den Wert input+slew annehmen.

Die maximale Felddifferenz im Takt n-1 (error _max_n1) ist mit dem Parameter pt berechenbar aus: $$\left(\text{error}\_\text{max}\_\text{n}1+\text{slew}\right)\cdot \text{pt}=\text{error}\_\text{max}\_\text{n}1;$$

wobei $$\text{error}\_\text{max}\_\text{n}1=\text{slew}\cdot \text{pt}/\left(1-\text{pt}\right)$$

sein kann.

Für alle Felddifferenzen (error) zwischen 0 und „error_max_n1“ genügt ein Takt, um den Sollwert zu erreichen (z.B. ΔB=0 zu erreichen). Welche Überhöhung (offset) für jede einzelne Abweichung angewendet wird, kann folgendermaßen berechnet werden: $$\left(\text{error}+\text{offset}\right)\cdot \text{pt}=\text{error};$$

und $$\text{offset}=\left(1/\text{pt}-1\right)\cdot \text{error}.$$

In diesem Bereich zwischen 0 und „error_max_n1“ ist der Inhalt der Tabelle anschaulich beispielsweise eine Gerade mit dem Anstieg (1 / pt - 1).

Wenn zum Erreichen des Sollwertes mehrere Takte notwendig sind, dann kann die Abweichung möglichst schnell klein werden. Das bedeutet, dass bis auf den letzten Takt die maximal mögliche Überhöhung angewendet werden kann. Im letzten Takt wird die verbleibende Abweichung mit einer optional nicht maximalen Überhöhung ausgeglichen.

Ausgehend von den Punkten auf dem Geradeabschnitt zwischen 0 und error_max_n1 kann jeweils ein maximaler Überhöhungswert für den Takt n-2 ermittelt werden, der die Änderungsbeschränkung durch slew erfüllt. Folgende Berechnungen führen von einem Geradenabschnitt b (z.B. t_n bei n=b) zum Abschnitt des Vorgängertaktes a (z.B. t_n bei n=a):

• - ΔB(a) ist die Magnetfeldabweichung zum Takt n=a;
• - OF(a) ist die Überhöhung im Takt n=a;
• - ΔB(b) ist die Magnetfeldabweichung zum Takt n=b (z.B. kann b=a+1 sein);
• - OF(b) ist die Überhöhung im Takt n=b.

Dabei kann analog zum vorangehenden sein: $$\mathrm{\Delta }\text{B}\left(\text{a}\right)-\mathrm{\Delta }\text{B}\left(\text{b}\right)=\text{pt}\cdot \left(\mathrm{\Delta }\text{B}\left(\text{a}\right)+\text{OF}\left(\text{a}\right)\right);$$

$$\text{OF}\left(\text{a}\right)-\text{slew}=\text{OF}\left(\text{b}\right);$$

und $$\mathrm{\Delta }\text{B}\left(\text{b}\right)=\mathrm{\Delta }\text{B}\left(\text{a}\right)-\text{pt}\cdot \left(\text{OF}\left(\text{a}\right)+\mathrm{\Delta }\text{B}\left(\text{a}\right)\right).$$

Dies ergibt dann: $$\text{OF}\left(\text{a}\right)=\text{OF}\left(\text{b}\right)+\text{slew};$$

$$\mathrm{\Delta }\text{B}\left(\text{a}\right)=\left(\mathrm{\Delta }\text{B}\left(\text{b}\right)+\text{pt}\cdot \left(\text{OF}\left(\text{b}\right)+\text{slew}\right)\right)/\left(1-\text{pt}\right).$$

Der Abschnitt des Vorgängertaktes ergibt wieder eine Gerade. Durch rekursives Anwenden der Gleichungen für OF(a) und ΔB(a) erhält man die Knickpunkte der Kennlinie 913. In der Tabelle 1000a werden beispielsweise alle Funktionswerte der Kennlinien zwischen 0 und 2 in einer hinreichend feinen Auflösung abgelegt.

19 veranschaulicht die Arbeitsweise des Models 350 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Wechselwirkungsdiagramm 1900, wobei I die Stromstärke durch Ablenkspule(n) 308s der Ablenkeinheit 308 (auch als Ablenkstrom I bezeichnet) bezeichnet, To die Zeitkonstante durch Wirbelströme im Außenrohr bezeichnet, ko den Koppelfaktor für Effekte des Außenrohrs bezeichnet, Ti die Zeitkonstante durch Wirbelströme im Innenrohr bezeichnet, ki den Koppelfaktor für Effekte des Innenrohrs bezeichnet und B das Ablenkmagnetfeld bezeichnet.

Anschaulich kann bezügliche des Wechselwirkungsdiagramms 1900 ein verallgemeinertes Model 350 unter Bezugnahme auf 20 beschrieben werden.

20 eine Elektronenstrahlkanone 112 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen geschnittenen Detailansicht 2000.

Die Ablenkkammer 502 kann ein erstes (z.B. rohrförmiges) Wandelement 502w aufweisen. Die Ablenkeinheit 308 kann ein zweites (z.B. rohrförmiges) Wandelement 2002 aufweisen.

Zwischen dem ersten Wandelement 502w und dem zweiten Wandelement 2002 kann zumindest eine (d.h. eine oder mehr als eine) Ablenkspule 308s der Ablenkeinheit 308 angeordnet sein. Beispielsweise kann zumindest eine Ablenkspule 308s der Ablenkeinheit 308 das erste Wandelement 502w umgeben. Beispielsweise kann das zweite Wandelement 2002 die zumindest eine Ablenkspule 308s der Ablenkeinheit 308 umgeben.

Das erste Wandelement 502w kann elektrisch leitfähig sein. Alternativ oder zusätzlich kann das zweite Wandelement 2002 elektrisch leitfähig sein.

Das erste Wandelement 502w kann einen Hohlraum begrenzen, durch welchen hindurch der Elektronenstrahl 112e (bzw. dessen Strahlpfad) verläuft. Das zweite Wandelement 502w kann einen Hohlraum begrenzen, in welchem die zumindest eine Ablenkspule 308s der Ablenkeinheit 308 und/oder das erste Wandelement 502w angeordnet sind.

Im Folgenden wird exemplarisch auf rohrförmige Komponenten der Elektronenstrahlkanone 112 Bezug genommen, z.B. auf ein erstes rohrförmiges Wandelement 502w (dann auch als Strahlrohr oder Innenrohr bezeichnet) und ein zweites rohrförmiges Wandelement 2002 (dann auch als Außenrohr 2002 bezeichnet). Das Beschriebene kann in Analogie auch für anders geformte Komponenten der Elektronenstrahlkanone 112 gelten.

Diesbezüglich wurde erkannt, dass Wirbelströme im Strahlrohr 502w, welche bei Veränderungen des Ablenkmagnetfeldes B entstehen, einen wesentlichen Einfluss auf das Signalübertragungsverhalten zwischen Ablenkstrom I durch die Ablenkspule(n) 308s und tatsächlicher Ablenkung des Elektronenstrahls 112e haben. Das Strahlrohr 502w ist innerhalb der Ablenkspule(n) 308s angeordnet und trennt den Bereich der Ablenkspule(n) 308s vom Vakuumbereich innerhalb des Strahlrohrs 502w (anschaulich ein Strahlkanal).

Das Innenrohr 502w kann einen kleinen Durchmesser als die Ablenkspule(n) 308s (z.B. deren Ablenkspulenringkern) aufweisen.

Das außerhalb des Strahlrohrs 502w erzeugte Ablenkmagnetfeld durchdringt Strahlrohr 502w, um in das Innere des Strahlrohrs 502w zu gelangen (auch als Bereich des Elektronenstrahls 112e bezeichnet). Um die Bildung von Wirbelströmen in dem Strahlrohr 502w zu hemmen (und damit die Ablenkung des Elektronenstrahls 112e zu verbessern), kann das Strahlrohr 502w ein elektrisch wenig leitendes oder ein nichtleitendes (auch als elektrisch isolierendes bezeichnet) Material aufweisen oder daraus gebildet sein, beispielsweise eine Keramik und/oder Glas.

Allerdings kann es technisch schwierig sein, in der Nähe der Ablenkspule(n) 308s vollkommen auf elektrisch leitfähige Komponenten bzw. Metalle zu verzichten. Beispielsweise kann außen um die Ablenkspule(n) 308s ein metallisches Rohr als Außenrohr 2002 angeordnet sein, welches beispielsweise eine Komponente des Gehäuses der Elektronenstrahlkanone 112 sein kann.

Zur Prozessierkammer 802 hin kann beispielsweise ein metallischer Flansch und anschließend eine metallische Prozessierkammer 802 angeordnet sein. Das Ablenkmagnetfeld B kann sich bis zu diesen elektrisch leitfähigen Komponenten ausdehnen und darin einen Wirbelstrom induzieren, welcher die Dynamik der Ablenkung beeinflusst.

Diese ineinandergreifenden Wechselwirkungen können sehr komplex ausfallen. Dennoch lässt sich deren Charakteristik mittels des Modells 350 nachbilden.

Für diese Betrachtung werden zum vereinfachten Verständnis alle elektrisch leitfähigen Komponenten, welche zwischen Ablenkspule(n) 308s und Elektronenstrahl 112e (bzw. dem Strahlpfad) angeordnet sind, als elektrisch leitfähiges Innenrohr 502w zusammengefasst. Dies kann verstanden werden, dass alternativ oder zusätzlich zu dem elektrisch leitfähigen Innenrohr 502w ein elektrisch isolierendes Innenrohr vorhanden sein kann, welches alle elektrisch isolierenden Komponenten zwischen Ablenkspule(n) 308s und Elektronenstrahl 112e (bzw. dem Strahlpfad) zusammenfasst, allerdings kaum einer Wirbelstrombildung unterliegt und daher in dem Modell 350 nicht notwendigerweise berücksichtigt werden muss.

In Analogie werden für diese Betrachtung alle elektrisch leitfähigen Komponenten, welche die Ablenkspule(n) 308s umgeben, als elektrisch leitfähiges Außenrohr 2002 zusammengefasst und ein alternativ oder zusätzlich vorhandenes elektrisch isolierendes Außenrohr 2002 in dem Modell 350 nicht notwendigerweise berücksichtigt.

Das elektrisch leitfähige Innenrohr 502w kann anschaulich einen innenliegenden elektrischen Leiter bereitstellen, beispielsweise da dieses ein elektrisch leitfähiges Material aufweist oder daraus gebildet ist. Das elektrisch leitfähige Innenrohr 502w kann beispielsweise innerhalb der Ablenkspule(n) 308s angeordnet sein und/oder kann oberhalb bzw. unterhalb der Ablenkspule(n) angeordnet sein.

Die Auswirkung des elektrisch leitfähigen Innenrohrs 502w kann mittels eines ersten PT1-Tiefpasses 1901 repräsentiert werden, welcher eine Zeitkonstante Ti und eine Koppelfaktor ki implementiert. Der Koppelfaktor ki kann anschaulich als Maß für die Auswirkung des elektrisch leitfähigen Innenrohrs 502w verstanden werden und repräsentiert beispielsweise den Anteil des Ablenkfeldes B, der das elektrisch leitfähige Innenrohr 502w durchdringt. Dies kann beispielsweise im Verhältnis zu dem Anteil des Ablenkfeldes B verstanden werden, der sich an dem elektrisch leitfähigen Innenrohr 502w vorbei zu dem Elektronenstrahl 112e (bzw. dem Strahlpfad) hin ausbreitet. Die Zeitkonstante Ti kann die Zeitabhängigkeit des Wirbelstroms in dem elektrisch leitfähigen Innenrohr 502w repräsentieren.

Das elektrisch leitfähige Außenrohr 2002 kann anschaulich einen außenliegenden elektrischen Leiter bereitstellen, beispielsweise da dieses ein elektrisch leitfähiges Material aufweist oder daraus gebildet ist. Das elektrisch leitfähige Außenrohr 2002 kann außerhalb der Ablenkspule(n) 308s angeordnet sein und/oder kann oberhalb bzw. unterhalb der Ablenkspule(n) angeordnet sein.

Der Wirbelstrom in dem elektrisch leitfähigen Außenrohr 2002 erzeugt ein Magnetfeld (auch als parasitäres Magnetfeld bezeichnet), das der Ursache, also der Ausbreitung des Ablenkmagnetfeldes B, entgegenwirkt. Dies hemmt die Ausbreitung magnetischen Flusses, so dass die gesamte Flussdichte aufgrund der Überlagerung des Ablenkmagnetfeldes B und des parasitären Magnetfelds im Inneren des elektrisch leitfähigen Außenrohrs 2002 größer ist. Das parasitäre Magnetfeld wirkt daher kurzzeitig auf die Elektronenstrahlablenkung verstärkend. Die Auswirkung des elektrisch leitfähigen Außenrohr 2002 kann mittels eines zweiten PT1-Tiefpasses 1903 repräsentiert werden, welcher die Zeitkonstante To und den Koppelfaktor ko implementiert.

Der Koppelfaktor ko kann anschaulich als Maß für die Auswirkung des elektrisch leitfähigen Außenrohrs 2002 verstanden werden und die Zeitkonstante To als Maß für das entsprechende Zeitabhängigkeit des Wirbelstroms.

Bei einer exemplarischen Elektronenstrahlkanone 112 mit elektrisch leitfähigem Innenrohr 502w (z.B. metallischem Innenrohr) kann der erste PT1-Tiefpass 1901 die Magnetfeldstärke am Ort des Elektronenstrahls 112e dominieren. Gibt es keinen Anteil des Ablenkmagnetfeldes B, der an dem elektrisch leitfähigem Innenrohr 502w vorbei auf den Elektronenstrahl 112e wirkt, kann ki=1 sein. Ist die Auswirkung des elektrisch leitfähigen Außenrohr 2002 im Vergleich zu der Auswirkung des elektrisch leitfähigen Innenrohrs 2002 sehr klein sein, kann diese vernachlässigt werden in dem ko=0 gesetzt wird. Das Modell 350 für diese exemplarische Elektronenstrahlkanone 112 implementiert somit (z.B. nur) den ersten PT1-Tiefpass 1901 (mit der Zeitkonstante Ti). Anschaulich ist die Wirbelstromkompensation für diesen Fall (ki=1, ko=0) auf die Kompensation des Tiefpasses aufgrund des Innenrohrs 502e (Ti) gerichtet.

Davon ausgehend kann die Auswirkung des elektrisch leitfähigen Außenrohr 2002 hinzugefügt werden.

In einem zusätzlichen Beispiel kann beispielsweise ein Keramikrohr als elektrisch isolierendes Innenrohr ohne Wirbelstromverluste berücksichtigt werden, welches mittels eines Metallflanschs befestigt ist. Der Metallflansch kann mittels der Koppelkonstante ki als elektrisch leitfähiges Innenrohr 502w berücksichtigt werden. Die Koppelkonstante ki repräsentiert dann anschaulich, wie viel Magnetfeld den Metallflansch durchdringt, der das Keramikrohr hält. Gibt es keinen Anteil des Ablenkmagnetfeldes B, der durch das elektrisch leitfähige Innenrohr 502w hindurch auf den Elektronenstrahl 112e wirkt, kann ki=0 sein.

Wie dargestellt können der erste PT1-Tiefpass 1901 und der zweite PT1-Tiefpass 1903 in Reihe hintereinander geschaltet (d.h. verkettet) sein, z.B. indem die Ausgabe des ersten PT1-Tiefpass 1901 dem zweiten PT1-Tiefpass 1903 zugeführt wird oder andersherum. Beispielsweise kann der erste PT1-Tiefpass 1901 mit negativem Vorzeichen eingehen und der zweite PT1-Tiefpass 1903 mit positivem Vorzeichen eingehen. Die unterschiedlichen Vorzeichen berücksichtigen einander entgegengesetzte Auswirkungen des Außenrohrs 2002 und Innenrohrs 502w.

Die vorstehenden beschriebenen PT1-Tiefpässe 1901, 1903 können als Beispiel für nichtlineare , verstanden werden. Das hierzu Beschriebene kann in Analogie auch auf eine andere Anzahl und/oder andere Arten nichtlinearer , in Analogie gelten. Dies ermöglicht anschaulich, je nach geforderter Genauigkeit, das Modell schrittweise zu erweitern, indem eine oder mehr als eine nichtlineare Abbildung als Repräsentanz einer elektrisch leitfähigen Komponente der Elektronenstrahlkanone 112 hinzugefügt wird, z.B. bis die geforderte Genauigkeit erfüllt ist, ohne unnötig Rechenzeit zu benötigen. Alternativ oder zusätzlich können mehrere nichtlineare , zusammengefasst werden zu einer komplexeren nichtlinearen , oder andersherum. Mit anderen Worten kann das hierin für nichtlineare , Beschriebene in Analogie gelten für weniger oder mehr nichtlineare , , welche mittels des Modells 350 implementiert werden.

Allgemeiner gesprochen kann das Modell 350 eine oder mehr als eine nichtlineare , zwischen einem Zustand des Ablenksignals (302a, 312a) und einer Information (B_i), die einen Ist-Zustand des Magnetfelds repräsentiert, implementieren. Implementiert das Modell 350 mehrere nichtlineare , , können von diesen mehreren nichtlinearen , zwei oder mehr nichtlineare , miteinander verkettet sein und/oder sich in ihrem Vorzeichen voneinander unterscheiden.

Im Folgenden werden verschiedene Beispiele beschrieben, die sich auf vorangehend Beschriebene und in den Figuren Dargestellte beziehen.

Beispiel 1 ist ein Verfahren zum Bereitstellen eines Elektronenstrahls, das Verfahren aufweisend: Bereitstellen von Daten, welche eine zeitabhängige Soll-Ablenkung des Elektronenstrahls repräsentieren; Bilden eines Ablenksignals auf Grundlage der Daten und auf Grundlage eines Models; Bilden eines Magnetfeldes auf Grundlage des Ablenksignals; und Ablenken des Elektronenstrahls mittels des Magnetfelds; wobei das Model eine nichtlineare Abbildung zwischen einem Zustand (z.B. einer elektrischen Größe) des Ablenksignals und einer Information, die einen Ist-Zustand des Magnetfelds repräsentiert oder diese ist, implementiert.

Beispiel 2 ist das Verfahren gemäß Beispiel 1, wobei der Zustand des Ablenksignals ein Ist-Zustand des Ablenksignals ist.

Beispiel 3 ist das Verfahren gemäß Beispiel 1 oder 2, wobei die Information eine Feldstärke des Magnetfelds repräsentiert oder diese ist.

Beispiel 4 ist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 1 bis 3, wobei der Zustand des Ablenksignals eine Stromstärke des Ablenksignals aufweist.

Beispiel 5 ist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 1 bis 4, wobei die nichtlineare Abbildung ferner einen Soll-Zustand des Magnetfelds berücksichtigt, welcher die Soll-Ablenkung repräsentiert.

Beispiel 6 ist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 1 bis 5, wobei die nichtlineare Abbildung (z.B. deren Nichtlinearität) eine Abschwächung des Magnetfelds aufgrund einer Gegeninduktion der Umgebung des Elektronenstrahls berücksichtigt.

Beispiel 7 ist das Verfahren gemäß Beispiel 6, wobei die nichtlineare Abbildung (z.B. deren Nichtlinearität) berücksichtigt, dass das Magnetfeld einen Wirbelstrom der Umgebung des Elektronenstrahls erzeugt (z.B. in einem in Wandelement der elektrisch leitfähigen Umgebung).

Beispiel 8 ist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 1 bis 7, wobei das Magnetfeld zumindest ein Wandelement an dem Elektronenstrahl durchdringt.

Beispiel 9 ist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 1 bis 8, wobei das Ablenken des Elektronenstrahls mittels einer Spule erfolgt, welche das Magnetfeld erzeugt, wobei das Model eine induktive Kopplung zwischen der Spule und einem elektrisch leitfähigen Wandelement, welches zwischen der Spule und dem Elektronenstrahl angeordnet ist, berücksichtigt.

Beispiel 10 ist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 1 bis 9, wobei die Daten mindestens einmal während des Ablenkens des Elektronenstrahls verändert werden, z.B. zum Kalibrieren des Models und/oder zum Anpassen einer Verdampfungsverteilung.

Beispiel 11 ist das Verfahren gemäß Beispiel 10, wobei die Daten die zeitabhängige Soll-Ablenkung gemäß einem Ablenkmuster repräsentieren, wobei die Veränderung der Daten eine Transformation (z.B. Verschiebung) des Ablenkmusters repräsentiert.

Beispiel 12 ist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 1 bis 11, wobei die Abbildung eine erste (z.B. lineare und/oder affine) Abbildungskomponente aufweist, welche den Zustand des Ablenksignals mit dem Ist-Zustand des Magnetfelds verknüpft, und/oder wobei die Abbildung eine zweite (z.B. nichtlineare und/oder nichtaffine) Abbildungskomponente aufweist, welche eine zeitliche Verzögerung und/oder Phasenverschiebung zwischen dem Zustand des Ablenksignals und dem Ist-Zustand des Magnetfelds berücksichtigt.

Beispiel 13 ist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 1 bis 12, wobei das Verstärken des Ablenksignals mittels eines Signalverstärkers erfolgt, wobei das Model ferner eine Pegeländerungsrate des Signalverstärkers und/oder ein Pegelmaximum des Signalverstärkers berücksichtigt.

Beispiel 14 ist das Verfahren gemäß Beispiel 13, wobei das Model eine Begrenzung der Pegeländerungsrate des Signalverstärkers berücksichtigt.

Beispiel 15 ist das Verfahren gemäß Beispiel 14, wobei die Pegeländerungsrate begrenzt wird von einer Bandbreite und/oder Grenzfrequenz des Signalverstärkers.

Beispiel 16 ist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 13 bis 15, wobei die Pegeländerungsrate auf einen von dem Signalverstärker ausgegebenen Pegel bezogen ist.

Beispiel 17 ist das Verfahren gemäß Beispiel 16, wobei die Pegeländerungsrate eine maximale Geschwindigkeit repräsentiert, mit welcher der Signalverstärker den Pegel zwischen zwei Werten wechseln kann; und/oder wobei der Pegel eine elektrische Stromstärke oder eine elektrische Spannung ist.

Beispiel 18 ist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 13 bis 17, wobei die Pegeländerungsrate eine Pegelanstiegsrate aufweist; und/oder wobei die Pegeländerungsrate eine Pegelabfallrate aufweist.

Beispiel 19 ist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 1 bis 18, wobei das Abbilden zwischen dem Ablenksignal und dem Ist-Zustand des Magnetfelds mittels des Models während des Ablenkens des Elektronenstrahls erfolgt.

Beispiel 20 ist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 1 bis 19, wobei das Abbilden zwischen dem Ablenksignal und dem Ist-Zustand des Magnetfelds mittels des Models periodisch wiederholt wird und/oder iterativ erfolgt.

Beispiel 21 ist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 1 bis 20, ferner aufweisend: Bestrahlen einer Oberfläche mittels des Elektronenstrahls während dieser abgelenkt wird; und/oder Verdampfen eines Materials mittels des Elektronenstrahls während dieser abgelenkt wird.

Beispiel 22 ist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 1 bis 21, wobei das Bilden des Ablenksignals aufweist: optionales Ermitteln der Information (z.B. Erfassen des Ist-Zustands des Magnetfelds und/oder Vorhersagen des Ist-Zustands des Magnetfelds); Vergleichen der Information (z.B. des vorhergesagten und/oder ermittelten Ist-Zustands des Magnetfelds) mit einem Soll-Zustand des Magnetfelds, wobei der Soll-Zustand des Magnetfelds die Soll-Ablenkung repräsentiert; Ermitteln auf Grundlage eines Resultats des Vergleichens eines Soll-Zustandes (z.B. der elektrischen Größe) des Ablenksignals (z.B. mittels des Models); Aktualisieren des Ablenksignals auf Grundlage des Soll-Zustandes des Ablenksignals, wobei das Ablenken des Elektronenstrahls auf Grundlage des aktualisierten Ablenksignals erfolgt.

Beispiel 23 ist das Verfahren gemäß Beispiel 22, wobei das Vorhersagen des Ist-Zustands des Magnetfelds mittels des Models erfolgt auf Grundlage eines Ist-Zustandes des Ablenksignals; und/oder wobei das Ermitteln des Soll-Zustands (z.B. der elektrischen Größe) des Ablenksignals mittels des Models erfolgt auf Grundlage einer Differenz zwischen dem Ist-Zustand des Magnetfelds und dem Soll-Zustand des Magnetfelds; und/oder wobei das Ermitteln des Ist-Zustands des Magnetfelds mittels eines Sensors erfolgt; und/oder wobei das Ermitteln des Ist-Zustands des Magnetfelds während des Ablenkens des Elektronenstrahls erfolgt.

Beispiel 24 ist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 1 bis 23, wobei die nichtlineare Abbildung eine Übertragungsfunktion zwischen dem Zustand des Ablenksignals und dem Ist-Zustand des Magnetfelds repräsentiert.

Beispiel 25 ist das Verfahren gemäß Beispiel 24, wobei die Übertragungsfunktion einen (z.B. zeitlichen) Parameter aufweist; und/oder wobei die Übertragungsfunktion eine Verzögerungsfunktion n-ter Ordnung aufweist oder daraus gebildet ist.

Beispiel 26 ist das Verfahren gemäß Beispiel 25, wobei die Verzögerungsfunktion erster Ordnung ist; und/oder mittels eines Glättungsglieds modelliert wird.

Beispiel 27 ist das Verfahren gemäß Beispiel 26, wobei das Glättungsglied ein PTn-Glied ist, wobei beispielsweise das PTn-Glied ein PT1-Glied und/oder ein Tiefpass n-ter Ordnung ist.

Beispiel 28 ist das Verfahren zum Kalibrieren eines Models (auch als Kalibrierung bezeichnet), das Verfahren aufweisend: Bilden eines Ablenksignals gemäß zumindest einem Ablenkmuster und auf Grundlage des Models; Bilden eines Magnetfeldes auf Grundlage des Ablenksignals; und Ablenken des Elektronenstrahls mittels des Magnetfelds; Aktualisieren des Models derart, dass eine Abweichung einer Ist-Ablenkung des Elektronenstrahls gemäß dem zumindest einem Ablenkmuster von einer Soll-Ablenkung des Elektronenstrahls gemäß dem zumindest einem Ablenkmuster reduziert wird, Bilden des Ablenksignals gemäß dem zumindest einen Ablenkmuster und auf Grundlage des aktualisierten Models; wobei das Model eine nichtlineare Abbildung zwischen einem Zustand (z.B. einer elektrischen Größe) des Ablenksignals und einer Information, die einen Ist-Zustand des Magnetfelds repräsentiert oder diese ist, implementiert, wobei beispielsweise (z.B. nur) eine Zeitkonstante des Models angepasst wird (z.B. dessen Tiefpassfilter).

Beispiel 29 ist das Verfahren gemäß Beispiel 28, wobei das zumindest eine Ablenkmuster ein erstes Ablenkmuster und ein zweites Ablenkmuster aufweist; wobei das erste Ablenkmuster derart eingerichtet ist, dass die Soll-Ablenkung des Elektronenstrahls gemäß dem zweiten Ablenkmuster eine kleinere Abweichung von der Ist-Ablenkung des Elektronenstrahls gemäß dem ersten Ablenkmuster als von der der Ist-Ablenkung des Elektronenstrahls gemäß dem zweiten Ablenkmuster aufweist; wobei beispielsweise die Ist-Ablenkung des Elektronenstrahls gemäß dem ersten Ablenkmuster im Wesentlichen der Soll-Ablenkung des Elektronenstrahls gemäß dem zweiten Ablenkmuster entspricht.

Beispiel 30 ist das Verfahren gemäß Beispiel 29, wobei das zweite Ablenkmuster eine Ähnlichkeitstransformierte des ersten Ablenkmusters ist und/oder die Soll-Ablenkung des Elektronenstrahls gemäß dem ersten Ablenkmuster repräsentiert.

Beispiel 31 ist das Verfahren gemäß Beispiel 28, wobei das zumindest eine Ablenkmuster ein erstes Ablenkmuster und ein zweites Ablenkmuster aufweist; wobei die Soll-Ablenkung des Elektronenstrahls gemäß dem zweiten Ablenkmuster eine kleinere Änderungsrate aufweist als eine Soll-Ablenkung des Elektronenstrahls gemäß dem ersten Ablenkmuster; und/oder wobei die Soll-Ablenkung des Elektronenstrahls gemäß dem zweiten Ablenkmuster quer zu der Soll-Ablenkung des Elektronenstrahls gemäß dem ersten Ablenkmuster ist.

Beispiel 32 ist das Verfahren gemäß Beispiel 31, wobei das Aktualisieren des Models derart erfolgt, dass eine Abweichung einer Ist-Ablenkung des Elektronenstrahls gemäß dem zweiten Ablenkmuster von einer Soll-Ablenkung des Elektronenstrahls gemäß dem zweiten Ablenkmuster reduziert wird.

Beispiel 33 ist eine Steuervorrichtung für eine Elektronenstrahlkanone, die Steuervorrichtung aufweisend: eine Dateneinheit, die zum Bereitstellen von Daten eingerichtet ist und ein Model aufweist (z.B. abgespeichert hat), wobei die Daten einen zeitabhängigen Soll-Zustand eines Magnetfelds repräsentieren, mittels dessen ein Elektronenstrahl der Elektronenstrahlkanone abgelenkt werden soll; einen Schaltkreis, welcher mit der Dateneinheit gekoppelt ist und eingerichtet ist zum Bilden eines Ablenksignals auf Grundlage der Daten und auf Grundlage des Models; zum Übertragen des Ablenksignals zu der Elektronenstrahlkanone; wobei das Model eine nichtlineare Abbildung zwischen einem Zustand des Ablenksignals und einer Information, die einen Ist-Zustand des Magnetfelds repräsentiert oder diese ist, implementiert.

Beispiel 34 ist eine Steueranordnung, aufweisend: die Steuervorrichtung gemäß Beispiel 33; den Signalverstärker; wobei der Schaltkreis, zwischen die Dateneinheit und den Signalverstärker gekoppelt ist und eingerichtet ist dem Signalverstärker das Ablenksignal einzukoppeln.

Beispiel 35 ist eine Elektronenstrahlanordnung, aufweisend: die Steueranordnung gemäß Beispiel 34, und eine Elektronenstrahlkanone, welche eingangsseitig mit einem Ausgang des Signalverstärkers gekoppelt ist.

Claims (20)

1. Verfahren (1700) zum Bereitstellen eines Elektronenstrahls (112e), das Verfahren (1700) aufweisend: • Bereitstellen (1701) von Daten (304d), welche eine zeitabhängige Soll-Ablenkung des Elektronenstrahls (112e) repräsentieren; • Bilden (1709, 1703) eines Ablenksignals (302a, 312a) auf Grundlage der Daten (304d) und auf Grundlage eines Models (350); • Bilden (1705) eines Magnetfeldes auf Grundlage des Ablenksignals (302a, 312a); und • Ablenken (1707) des Elektronenstrahls (112e) mittels des Magnetfelds; • wobei das Model (350) eine nichtlineare Abbildung (1000a, 1000b, 1000c) zwischen einem Zustand des Ablenksignals (302a, 312a) und einer Information (B_i), die einen Ist-Zustand des Magnetfelds repräsentiert, implementiert.
2. Verfahren (1700) gemäß Anspruch 1, wobei der Zustand des Ablenksignals (302a, 312a) ein Ist-Zustand des Ablenksignals (302a, 312a) ist.
3. Verfahren (1700) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Information (Bi) eine Feldstärke des Magnetfelds repräsentiert.
4. Verfahren (1700) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die nichtlineare Abbildung (1000a, 1000b, 1000c) ferner einen Soll-Zustand des Magnetfelds berücksichtigt, welcher die Soll-Ablenkung repräsentiert.
5. Verfahren (1700) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die nichtlineare Abbildung (1000a, 1000b, 1000c) eine Abschwächung des Magnetfelds aufgrund einer Gegeninduktion der Umgebung des Elektronenstrahls (112e) berücksichtigt.
6. Verfahren (1700) gemäß Anspruch 5, wobei die nichtlineare Abbildung (1000a, 1000b, 1000c) berücksichtigt, dass das Magnetfeld einen Wirbelstrom der Umgebung des Elektronenstrahls (112e) erzeugt.
7. Verfahren (1700) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Ablenken des Elektronenstrahls (112e) mittels einer Spule erfolgt, welche das Magnetfeld erzeugt, wobei das Model (350) eine induktive Kopplung zwischen der Spule und einem elektrisch leitfähigen Wandelement, welches zwischen der Spule und dem Elektronenstrahl (112e) angeordnet ist, berücksichtigt.
8. Verfahren (1700) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Daten (304d) mindestens einmal während des Ablenkens des Elektronenstrahls (112e) verändert werden.
9. Verfahren (1700) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Verstärken des Ablenksignals (302a, 312a) mittels eines Signalverstärkers erfolgt, wobei das Model (350) ferner eine Pegeländerungsrate des Signalverstärkers und/oder ein Pegelmaximum des Signalverstärkers berücksichtigt.
10. Verfahren (1700) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Abbilden zwischen dem Ablenksignal (302a, 312a) und dem Ist-Zustand des Magnetfelds mittels des Models (350) während des Ablenkens des Elektronenstrahls (112e) erfolgt.
11. Verfahren (1700) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Abbilden zwischen dem Ablenksignal (302a, 312a) und dem Ist-Zustand des Magnetfelds mittels des Models (350) periodisch wiederholt wird und/oder iterativ erfolgt.
12. Verfahren (1700) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Bilden des Ablenksignals (302a, 312a) aufweist: • Vergleichen der Information (Bi) mit einem Soll-Zustand des Magnetfelds, wobei der Soll-Zustand des Magnetfelds die Soll-Ablenkung repräsentiert; • Ermitteln auf Grundlage eines Resultats des Vergleichens eines Soll-Zustandes des Ablenksignals (302a, 312a); • Aktualisieren des Ablenksignals (302a, 312a) auf Grundlage des Soll-Zustandes des Ablenksignals (302a, 312a), wobei das Ablenken des Elektronenstrahls (112e) auf Grundlage des aktualisierten Ablenksignals (302a, 312a) erfolgt.
13. Verfahren (1700) gemäß Anspruch 12, wobei ein Ermitteln der Information (Bi) mittels des Models (350) erfolgt auf Grundlage eines Ist-Zustandes des Ablenksignals (302a, 312a).
14. Verfahren (1700) gemäß Anspruch 12, wobei ein Ermitteln des Soll-Zustands des Ablenksignals (302a, 312a) mittels des Models (350) erfolgt auf Grundlage einer Differenz zwischen dem Ist-Zustand des Magnetfelds und dem Soll-Zustand des Magnetfelds.
15. Verfahren (1700) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die nichtlineare Abbildung (1000a, 1000b, 1000c) eine Übertragungsfunktion zwischen dem Zustand des Ablenksignals (302a, 312a) und dem Ist-Zustand des Magnetfelds repräsentiert.
16. Verfahren (1700) gemäß Anspruch 15, wobei die Übertragungsfunktion mittels eines Glättungsglieds modelliert wird.
17. Verfahren (1700) gemäß Anspruch 16, wobei das Glättungsglied ein PT_n-Glied ist.
18. Verfahren (1700) gemäß Anspruch 17, wobei das PT_n-Glied ein PT₁-Glied und/oder ein Tiefpass n-ter Ordnung ist.
19. Verfahren (1400, 1500, 1600) zum Kalibrieren eines Models (350), das Verfahren aufweisend: • Bilden eines Ablenksignals (302a, 312a) gemäß zumindest einem Ablenkmuster und auf Grundlage des Models (350); • Bilden eines Magnetfeldes auf Grundlage des Ablenksignals (302a, 312a); • und Ablenken des Elektronenstrahls (112e) mittels des Magnetfelds; • Aktualisieren des Models (350) derart, dass eine Abweichung einer Ist-Ablenkung des Elektronenstrahls (112e) gemäß dem zumindest einem Ablenkmuster von einer Soll-Ablenkung des Elektronenstrahls (112e) gemäß dem zumindest einem Ablenkmuster reduziert wird, • Bilden des Ablenksignals (302a, 312a) gemäß dem zumindest einen Ablenkmuster und auf Grundlage des aktualisierten Models (350); • wobei das Model (350) eine nichtlineare Abbildung (1000a, 1000b, 1000c) zwischen einem Zustand des Ablenksignals (302a, 312a) und einer Information (B_i), die einen Ist-Zustand des Magnetfelds repräsentiert, implementiert.
20. Steuervorrichtung (360) für eine Elektronenstrahlkanone (112), die Steuervorrichtung (360) aufweisend: • eine Dateneinheit (304), die zum Bereitstellen von Daten (304d) eingerichtet ist und ein Model (350) aufweist, wobei die Daten (304d) einen zeitabhängigen Soll-Zustand eines Magnetfelds repräsentieren, mittels dessen ein Elektronenstrahl (112e) der Elektronenstrahlkanone (112) abgelenkt werden soll; • einen Schaltkreis (302), welcher mit der Dateneinheit (304) gekoppelt ist und eingerichtet ist zum Bilden (1703, 1709) eines Ablenksignals (302a, 312a) auf Grundlage der Daten (304d) und auf Grundlage des Models (350); zum Übertragen des Ablenksignals (302a, 312a) zu der Elektronenstrahlkanone (112); • wobei das Model (350) eine nichtlineare Abbildung (1000a, 1000b, 1000c) zwischen einem Zustand des Ablenksignals (302a, 312a) und einer Information (B_i), die einen Ist-Zustand des Magnetfelds repräsentiert, implementiert.

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