DE2521579C2

DE2521579C2 - "Anordnung für die dynamische automatische Korrektur von Astigmatismus und Brennweite eines Ladungsträgerstrahls"

Info

Publication number: DE2521579C2
Application number: DE2521579A
Authority: DE
Inventors: Samuel K. Wappingers Falls N.Y. Doran; Merlyn H. Hopewell Junction N.Y. Perkins
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1974-06-26
Filing date: 1975-05-15
Publication date: 1982-06-16
Also published as: GB1504976A; NL7506983A; JPS5111574A; US4066863A; CH587561A5; FR2276624A1; SE7506874L; IT1038693B; CA1040275A; FR2276624B1; JPS5333473B2; SE401753B; ES438667A1; DE2521579A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung für die dynamische, automatische Korrektur von Astigmatismus und Brennweite eines Ladungsträgerstrahls in Vorrichtungen zur Abtastung einer ebenen Auffangelektrode oder Halbleiterscheibe für jeden beliebigen Punkt des Ablenkfeldes, mit Vorrichtungen zum Erzeugen, Formen, Fokussieren und Ablenken des Ladungsträgerstrahls sowie mit einem Paar Stigmatorspulen und Funktionsgeneratoren, die die Ströme durch die Stigmatorspulen in Abhängigkeit von den X-Y-Ablenkströmen steuern.

Eine Anordnung dieser Art ist aus der US-PS 19 707 bekannt. Dort ist eine Ablenkschaltung mit automatischer Korrektur des Astigmatismus des Elektronenstrahls in einer Bildröhre beschrieben, wobei der Astigmatismus des Strahls an verschiedenen entsprechend einem kartesischen Koordinatensystem über den Bildschirm verteilten Punkten, z. B. an 5x5 Punkten, exakt korrigiert wird. Für die Bereiche zwischen diesen Punkten wird die Astigmatismuskorrektur näherungsweise durch Interpolatiort aus den für die benachbarten Punkte ermittelten Korrekturwerten durchgeführt.

Eine weitere Anordnung der eingangs genannten Art ist aus der US-PS 29 89 614 bekannt, bei der ein Ladungsträgerstrahl zur Abtastung eines Werkstückes abgelenkt uiid mittels Stigmatorspulen und Decoder korrigiert wird.

Aus der DE-OS 20 56 620 (US-PS 36 44 700) sind

Verfahren und Einrichtungen für die Steuerung eines quadratischen Strahls bekannt, bei denen ein Detektor zur Erfassung der Strahlablage von Sollmarken und Vorrichtungen für die Korrektur der Lageabweichungen vorgesehen sind. Der Strahl wird dabei mit den vorgegebenen Korrekturwerten über ein Schreibfeld auf einer Halbleiterscheibe abgelenkt und schreibt auf diesem ein gewünschtes Muster.

Ähnliche Verfahren und Vorrichtungen dieser Art sind auch schon in der DE-OS 25 02 431 vorgeschlagen worden.

Da die Scheibe eine im wesentlichen ebene Oberfläche aufweist, ergibt jede Ablenkung des Strahls aus der Mitte des Ablenkfeldes heraus, das auch als Schreibfeld dient, daß der Strahl nicht mehr richtig auf die Oberfläche der Halbleiterscheibe fokussiert ist Je weiter der Strahl aus der Mitte des Feldes abgelenkt wird, umso weiter bewegt sich der Brennpunkt des Strahles von der Oberfläche der Scheibe weg.

Damit auf jedem Punkt, auf den der Strahl innerhalb des Feldes abgelenkt werden soll, eine gute Fokussierung erzielt werden kann, ist es notwendig, daß die Brennweite des Strahls entsprechend geändert wird Die Brennweite des Strahls muß mit wachsendem Abstand des Strahls von der Mitte des Feldes erhöht werden. In einem quadratischen Ablenkfeld haben beispielsweise die Ecken des Feldes den größten Abstand vom Mittelpunkt des Feldes, so daß für diese Eckpunkte die größte Erhöhung der Brennweite des Strahls erforderlich wäre.

Bei einer Auslenkung des Strahls aus der Mitte des Feldes wird er durch einen anderen Teil der Projektionslinie projiziert Wegen dieser Verschiebung des Strahls nach anderen Teilen der Projektionslinse ändert sich die Randunschärfe oder der Astigmatismus des Strahls.

Wenn der Strahl eine Randunschärfe aufweist, dann kann er nicht richtig fokussiert werden. Der Grund dafür liegt darin, daß die Fokussierung bei einer Ablenkung des Strahls in einer der orthogonalen Ablenkrichtungen besser wird, in der anderen Ablenkrichtung dagegen schlechter.

Die Randunschärfe tritt an allen Kanten des Feldes des Strahls auf. Es ist somit notwendig, die Korrektur der Randunschärfe nicht nur an den Eckpunkten, sondern auch an den Seiten des Feldes durchzuführen. Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabenstellung besteht also darin, eine Anordnung für die dynamische, automatische Korrektur tür Astigmatismus und Brennweite eines Ladungsträgerstrahl zu schaffen, wobei die so Korrektur der Randunschärfe nicht nur an den Eckpunkten, sondern auch an den Seiten des quadratischen Ablenkfeldes genau und unter Vermeidung von Unstetigkeiten in der Korrekturfunktion durchgeführt werden soll.

Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird gelöst durch

a) einen Sektordecodierer, mittels dessen aus den zueinander orthogonalen Ablenkspannungen ein die jeweilige Position des Ladungsträgerstrahles innerhalb eines der Sektofen, in die das Ablenkfeld unterteilt ist, darstellendes Signal abgeleitet wird;

b) zwei Koeffizientenselektoren, mittels derer aus diesen Positionssignalen sektorabhängige Korrek- turwerte (a_h b\ bzw. e» di) ermittelt werden, wobei den Korrtkturwerten fa Ir₄J für die Brennweite eine Sektoraufteilung zugrundeliegt, die sich aus den Endpositionen des Ladungsträgerstrahls auf dem Diagonalen des Ablenkfeldes ergibt, und den Korrekturwerten (m, dj für den Astigmatismus eine Sektoraufteilung, die sich aus den Endpositionen des Ladungsträgerstrahls auf den Diagonalen, auf der X-Achse und auf der V-Achse ergibt,
c) Absolutwertschaltungen, eine arithmetische Schaltung und mit diesem derart zusammenwirkende Funktionsgeneratoren, daß in diesen mittels der Korrekturwerte die einer Fokussierspule bzw. den Stigmatorspulen zuzuführenden Ströme (U bzw. i_s) entsprechend den Beziehungen

/> = (α, + bi) (X² + Y¹) + («_; - b,) (2XY) + Ay

bzw.

i_s = c, QX\ -1 Y\) + d, (\X + Y\ -1Y - XI) + k_s

ableitbar sind, wobei ATund yden Ablenkspannungen entsprechende Größen and Av bzw. k_s Konstanten sind.

Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen im einzelnen zu entnehmen.

Mar· sieht also, daß die vorliegende Erfindung die Ablenkspannungen nicht nur zur Feststellung des Ortes des Elektronenstrahls innerhalb des Feldes, sondern auch zur Erzeugung der Spannungen, die die Korrekturströme für die Fokussierung und die Randunschärfe des Strahls liefern, benutzt

Das heißt also, daß nach Ermittlung des augenblicklichen Ortes des Strahls in einem bestimmten Sektor des Feldes durch Verarbeitung der zur Größe der Ablenkspannungen für die X- und V-Richtung in Beziehung stehenden Signale Funktionsgeneratoren zur Erzeugung von Spannungen eingesetzt werden, die von den ermittelten Ablenkspannungen abhängen. Dabei werden jeweils Koeffizienten gemäß einem Sektor eines in einzelne Sektoren unterteilten Feldes ausgewählt, in welchem der Strahl sich gerade befindet

Dies hat den großen Vorteil, daß die Koeffizienten immer nur dann umgeschaltet werden, wenn die Spannungsamplitude, die mit einer oder beiden Ablenkspannungen in Beziehung steht und mit den Koeffizienten multipliziert wird, gerade Null ist. Dadurch werden jegliche Unstetigkeiten in der Korrekturfunktion beseitigt.

Die Erfindung wird nunmehr anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen im einzelnen beschrieben.

In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 eine Anordnung zur Erzeugung und Ablenkung eines Ladungsträgerstrahls,

F i g. 2 ein Blockschaltbild der Schaltung zur Erzeugung der in der Fokussierspule und der Stigmatorspule fließenden Ströme für die Korrektur der Fokussierung und des Astigmatismus des Strahls in Übereinstimmung mit dem jeweiligen Ort des Strahls innerhalb des Ablenkfeldes,

Fig.3 ein Blockschaltbild des Sektordecodierers in Fig. 2,

F i g. 4 ein Blockschaltbild eines Koevfizientenselektors in F i g. 2 zur Erzeugung der Koeffizienten für die Gleichung zur Ermittlung der Stigmatorspulenströme,

F i g. 5 ein Blockschaltbild eines Funktionsgenerators in F i g. 2 zur Erzeugung der Spannung, die den durch eine der Stigmatorspulen fließenden Strom erzeugt,

Fig.6 ein Blockschaltbild eines Funktionsgenerators in F i g. 2 zur Erzeugung der Spannung für den durch die andere Stigmatorspule fließenden Strom,

Fig.7 ein Blockschaltbild eines Koeffizientenselektors in F i g. 2 zur Erzeugung der Koeffizienten für die Gleichung für den Fokussierspulenstrom,

Fig.8 ein Blockschaltbild einer arithmetischen Schaltung in Fig. 2,

F i g. 9 ein Blockschaltbild eines Funktionsgenerators zur Erzeugung der Spannung, die den Strom für die Fokussierspule liefert,

Fig. 10 ein Schaltbild einer Absolutwertschaltung,

F i g. 11 eine schematische Darstellung des Ablenkfeldes und seine Unterteilung in einzelne Sektoren zur Ortung des Strahls innerhalb eines Sektors des Feldes,

Fig. 12 eine schematische Darstellung des Feldes in Fig. 11 unter Angabe der Koeffizienten für jeden Sektor des Feldes für die Gleichung für den oküSSicrSpülcnStrGiM üu%j

Fig. 13 eine schematische Darstellung des Feldes in Fig. 11 unter Angabe der Koeffizienten für jeden Sektor des Feldes für die Gleichung für die Stigmatorspulenströme.

In Fig. 1 ist ein Elektronenstrahl-Erzeugungssystem 10 gezeigt, das einen Ladungsträgerstrahl 11 erzeugt. Der Elektronenstrahl durchläuft eine öffnung 12 in einer Platte 14, wodurch der Strahl 11 seine Form erhält. Der Strahl 11 hat vorzugsweise quadratischen Querschnitt und eine Abmessung gleich der kleinsten Linienbreite des herzustellenden Musters.

Der Strahl 11 läuft zwischen einem Paar der Dunkelsteuerung dienenden Platten 15 hindurch, die bestimmen, ob der Strahl an das zu bearbeitende Material angelegt oder ausgetastet werden soll. Die der Dunkelsteuerung dienenden Platten 15 werden durch Schaltungen in einer Analogstufe 17 gesteuert, an der eine Spaltensteuerung 16 angeschlossen ist.

Die Analogstufe 17 wird durch eine Digitalsteuerschaltung 18 etwa in der Weise gesteuert, wie es im einzelnen in der DE-OS 24 43 625 offenbart und beschrieben ist. Die Digitalsteuerschaltung 18 ist mit ein^r Datenverarbeitungsanlage 19, vorzugsweise einem System aus der Serie IBM 370 verbunden.

Der Strahl 11 tritt dann durch eine kreisförmige Blende 20 in einer Platte 21 hindurch. Damit wird der Strahl 11 in der Weise gesteuert, daß nur die durch die Mitten der Linsen (nicht gezeigt) hindurchtretenden Ladungsträger benutzt werden, so daß ein quadratischer Fleck ohne Verzerrung gebildet wird.

Der Strahl 11 durchläuft anschließend Stigmatorspulen 21/4 und 21 <"und anschließend die Fokussierspule 22. Die Stigmatorspulen 214 und 215 und die Fokussierspule 22 sind mit der Spaltensteuerung 16 verbunden.

Nach Durchlaufen der Fokussierspule 22 wird der Strahl durch magnetische Ablenkspulen 23, 24, 25 und 26 in X- Richtung bzw. in Y- Richtung abgelenkt.

Obgleich der Strahl 11 eine rasterartige Abtastung ausführen könnte, wird er doch vorzugsweise etwa in der Form hin und her bewegt daß der Strahl sich längs benachbarter Zeilen jeweils in entgegengesetzten Richtungen bewegt Somit wird während der Vorwärtsablenkung den Ablenkspulen 23 und 24 eine negativ kompensierte Sägezahnschwingung zugeführt, während den Spulen 23 und 24 während des Rücklaufs eine positiv kompensierte Sägezahnschwingung von entgegengesetzter Polarität zugeführt wird.

Der Strahl 11 durchläuft dann eine erste Gruppe

elektrostatischer Ablenkplatten 27, 28, 29 und 30, die eine Ablenkung des Strahls in X-Richtung und in V-Richtung bewirken. Die Ablenkplatten 27 bis 30 dienen der Feineinstellung oder Kompensation des ι Strahls 11 in jeder der vorbestimmten Einstellpositionen. Die Linearitätskorrektursignale werden den Ablenkspulen 23 bis 26 zugeleitet.

Nach Durchlaufen der elektrostatischen Ablenkplatten 27 bis 30 durchläuft der Strahl eine zweite Gruppe

ίο elektrostatischer Ablenkplatten 31, 32, 33 und 34. Die Platten 31 und 32 lenken den Strahl 11 in A"-Richtung ab, und die Platten 33 und 34 lenken den Strahl 11 in V-Richiung aus jeder der vorbestimmten Positionen, in die der Strahl entsprechend seinem vorbestimmten

',-·, Muster bewegt wird, ab, so daß der Strahl U auf der Grundlage der Abweichung von der festgelegten Position bezüglich Form und Ort, in der der Strahl 11 geführt werden soll, auf seine tatsächliche Position

:« Der Strahl 11 trifft dann auf eine ebene Auffangelektrode 35, die hier beispielsweise eine Halbleiterscheibe ist. Die Auffangelektrode 35 ist in X- und K-Richtung einstellbar.

Der Strahl 11 wird durch A-, B- und C-Zyklen geführt.

.'i Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit der Korrektur der Fokussierung und der Randunschärfe des Strahles 11 in jeder Position innerhalb eines Ablenkfeldes 3? (Fig. 11) der Halbleiterscheibe, auf welche Position der Strahl aus der Mitte des Ablenkfeldes 39

ίο während der A-, B- und C-Zyklen heraus ausgelenkt wird, wie sie in der US-PS 36 44 7'X) erläutert sind.

Wie in der obenerwähnten DE-OS 24 43 625 dargestellt, sind auf einer Halbleiterscheibe eine Anzahl Felder vorgesehen. Der Strahl 11 kann dabei nach

si Korrektur von Hand auf jeden Bereich des Ablenkfeldes 39 abgelenkt werden, der während des B-Zyklus auch als Schreibfeld dient.

Die Ablenkung des Strahls 11 aus der Mitte des Feldes 39 heraus hat eine Änderung der Brennweite des

Je Strahls 11 zur Folge, da die Oberfläche der Halbleiterscheibe als im wesentlichen eben angenommen wird. Diese Auslenkung hat aber auch eine Randunschärfe oder einen Astigmatismus zur Folge, da der Strahl 11 nach verschiedenen Abschnitten oder Bereichen der

^J'i Projektionslinse verschoben wird, wenn er aus der Mitte des Ablenkfeldes 39 heraus abgelenkt wird.

Es wurde gefunden, daß der die Fokussierspule 22 durchfließende Strom ;> für jede Position des Strahls 11 innerhalb des Ablenkfeldes 39 für eine automatische

*> Korrektur einer Änderung in der erforderlichen Brennweite entsprechend der Gleichung

/, = (a, + b,) (X¹ + Y²) + (α, - b,) (2XY) τ

5; geändert werden kann, wobei a, und 6,- entsprechend dem Ort des Strahls 11 innerhalb des Feldes 39 auszuwählende Korrekturwerk bzw. Koeffizienten sind, X die Größe der Ablenkspannung, die an den A"-Ablenkspulen 23 und 24 in der Position anliegen, in

6i die der Strahl 11 abgelenkt ist Y die Größe der Ablenkspannung an den K-Ablenkspulen 25 und 26 in der Ablenkposition des Strahls 11 und Jt^ eine Konstante ist die von der Dicke der Scheibe und der zu einem bestimmten Zeitpunkt darauf liegenden Verarbeitungs schichten abhängt Die Konstante Ä> enthält außerdem einen Wert für die Fokussiermiltenkorrekiur für die Fokussierspule 22 und das Fokussierservo-Ausgangssignal zur Aufrechterhaltung der Qualität der Fokussie-

rung wie dies beispielsweise in der DE-OS 25 21 591 beschrieben ist.

Der jede der Stigmatorspulen 2\A und 21B bei der automatischen Korrektur der Randunschärfe oder des Astigmatismus des Strahls 11 entsprechend seiner augenblicklichen Position innerhalb des Feldes 39 durchfließende Strom /, ergibt sich aus der Gleichung:

/, = c, im -ι KD + ei, (\x + κι -1 γ - x\) + a, a)

wobei c, und d, entsprechend dem jeweiligen Ort des Strahles Il innerhalb des Feldes 39 auszuwählende Korrekturwerte bzw. Koeffizienten sind, |A"| der Absolutwert der den A"-Ablenkspulen 23 und 24 für die Augenblicksposition des Strahls 11 zugeleiteten Ablenkspannung und |V| der Absolutwert der den K-Ablenkspulen 25 und 26 für die Augenblicksposition des Strahls 11 zugeleiteten Ablenkspannung ist, \X+ Y\

und somit läßt sich die Gleichung (2) für den die Stigmatorspulen 21,4 und 21B durchfließenden Strom erfüllen. Daher hat jeder der Sektoren des Feldes 39 in Fig. 13 für die Stigmatorspulen 21,4 und 21/7 unterschiedliche Koeffizienten.

In F i g. 2 ist die Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer Spannung zur Erregung des die Fokussierspule 22 durchfließenden Fokussierstroms entsprechend dem Ort des Strahls 11 innerhalb des Feldes 39, einer Spannung für die Erzeugung des die Stigmatorspule 21/4 durchfließenden Stromes entsprechend dem Ort des Strahls 11 innerhalb des Feldes 39 und einer Spannung für die Erzeugung des die Stigmatorspule 21B gemäß dem Ort des Strahls 11 innerhalb des Feldes 39 durchfließenden Stromes dargestellt. Die Analogstufe 17 liefert die A"-Ablenkspannung über eine Leitung 40 an einen Pufferverstärker 41. Der A"-Pufferverstärker 41 stellt sicher, daß die auf der Ausgangsleitung 42 des

Vlltjüf *.-

nungen und | Y-X\ der Absolutwert der Differenz der Ablenkspannungen und k, eine Konstante ist.

Werden die die Fokussierspule 22 und die Stigmatorspulen 21/4 bzw. 21B durchfließenden Ströme entsprechend den beiden Gleichungen (1) und (2) gesteuert, dann wird damit automatisch eine Korrektur sowohl für den Astigmatismus als auch die Fokussierung des Strahls bei einer Ablenkung aus der Mitte des Ablenkfeldes 39 heraus bewirkt.

Um genau feststellen zu können, an welchem Punkt der Strahl 11 innerhalb des Feldes 39 entsprechend den A"-i'..d Y-Ablenkspannungen gerade liegt, wird das Feld 39, wie in F i g. 11 gezeigt, z. B. in acht Sektoren unterteilt. Die ΑΓ-Achse ist dabei die waagrechte Linie durch die Mitte des Feldes 39, wobei die Richtung + X rechts von der Mitte des Feldes 39 liegt und die V-Achse ist die senkrechte Linie durch die Mitte des Feldes 39 wobei + Y die von der Mitte des Feldes 39 ausgehende Richtung nach oben ist. Zwischen den Ecken des Feldes 39 verlaufende diagonalen Linien werden zusammen mit den X- und V-Achsen zur Bildung von acht Sektoren benutzt, wobei diese Sektoren in F i g. 11 mit 1,2,3,4, 5, 6,7 und 8 bezeichnet sind. A" ist damit in den Sektoren 1, 2, 7 und 8 positiv und Y ist in den Sektoren 1, 2, 3 und 4 positiv — (V-A^ist positiv in den Sektoren I₁6, 7 und 8 und — (X — Y) ist positiv in den Sektoren 4,5,6 und 7.

Für eine Korrektur der Abweichung der Fokussierung des Strahls 11 bei der Auslenkung aus der Mitte des Ablenkfeldes 39 heraus ist es lediglich erforderlich, an jeder der Ecken des Feldes 39 eine maximale Korrektur vorzusehen. Daher ist es lediglich erforderlich, die Koeffizienten a, und a₂ an gegenüberliegenden Ecken des Feldes 39 und die Koeffizienten bi und in an den anderen beiden, diagonal dazu liegenden Ecken des Feldes 39 zu bestimmen, wodurch die Gleichung (1) für den Fokussierspulenstrom der Fokussierspule 22 erfüllt wird. Dies ist in Fig. 12 gezeigt in der jeder der Sektoren I bis 8 a- und b-Koeffizienten aufweist, wobei die Sektoren 2 und 3 die gleichen a- und b-Koeffizienten (au 6iX die Sektoren 4 und 5 die gleichen a- und 6-Koeffizienten (S₂, b\), die Sektoren 6 und 7 die gleichen a-und b- Koeffizienten (a\, bi) aufweisen.

Für eine Korrektur der Randunschärfe oder des Astigmatismus des Strahls 11 ist es notwendig, eine maximale Korrektur an den Ecken des Feldes 39 und in der Mitte dazwischen vorzusehen. Somit hat man, wie in F i g. 13 gezeigt die Koeffizienten η, C₂, C₃ und c, an den Enden der X- und y-Achsen vorgesehen und die Koeffizienten d\, di, <h und dt an den Ecken des Feldes 39

chend verstärkt ist.

Die Analogstufe 17 Hefen ferner über eine Leitung 43 die K-Ablenkspannung an einen Pufferverstärker 44, der eine verstärkte Spannung an die Ausgangsleitung 45 abgibt.

Die Ausgangsleitung 42 des .Y-Pufferverstärkers 41 ist über Leitungen 46, 47 und 48 mit einem Sektordecodierer 49 verbunden. Die Ausgangsleitung 45 des K-Pufferverstärkers 44 ist über Leitungen 50, 51 und 52 mit dem Sektordecodierer 49 verbunden.

Der Sektordecodierer 49 nimmt die X- und K-Ablenkspannungen auf und liefert auf den Leitungen 53,54,55,56 57 und 58 ein Ausgangssignal zur Auswahl der a„ i>» c, und di-Koeffizienten zur Bestimmung der Ströme, die die Fokussierspule 22, die Stigmatorspule 21/4 und die Stigmatorspule 21S durchfließen sollen.

Auf jeder der Leitungen 53 bis 58 liegt ein Signal entsprechend entweder einer logischen Eins oder einer logischen Null und somit zeigt der Zustand dieser Signale an, in welchem Sektor des Feldes 39 sich der Strahl 11 befindet. Diese logischen Signale bewirken, daß der dem bestimmten Sektor, in dem sich der Strahl 11 innerhalb des Ablenkfeldes 39 befindet entsprechende jeweils richtige Strom der Fokussierspule 22, der Stigmatorspule 21/4 und der Stigmatorspule 21B zugeführt wird. Der Sektordecodierer 49 enthält außerdem Vergleichsstufen 60,61,65 und 70(F i g. 3).

Die Ausgangsleitung 53 des Sektordecodierers 49 führt das von der Vergleichsstufe 60 (F i g. 3) kommende Ausgangssignal wobei diese Vergleichsstufe eingangsseitig mit der Leitung 46 verbunden ist. über die X-Ablenkspannung ankommt. Ist die A"-Ablenkspannung positiv und zeigt damit an, daß sich der Strahl 11 in einem der Sektoren 1,2,7 oder 8 des Feldes 39 befindet, dann ist das Ausgangssignal der Vergleichsstufe 60 eine logische Eins. Ist die A"-Ablenkspannung negativ und zeigt damit an, daß sich der Strahl 11 in einem der Sektoren 3,4,5 und 6 des Feldes 39 befindet dann ist das Ausgangssignal der Vergleichsstufe 60 eine logische NuIL

Die Ausgangsleitung 54 des Sektordecodierers 49 ist an der Vergleichsstufe 61 angeschlossen, die eingangsseitig die K-Ablenkspannung Ober die Leitung 50 aufnimmt Ist die y-Ablenkspannung positiv, so zeigt das an, daß der Strahl 11 sich in einem der Sektoren 1,2, 3 und 4 des Feldes 39 befindet und das Ausgangssignal der Vergleichsstufe 61 ist eine logische Eins. Wenn die K-Ablenkspannung negativ ist dann ist das Ausgangssignal der Vergleichsstufe 61 eine logische Null. Ein

negatives, an der Vergleichsstufe 61 liegendes Eingangssignal zeigt an, daß der Strahl 11 sich in einem der Sektoren 5,6,7 oder 8 des Feldes 39 befindet.

Somit können die Ausgangsleitungen 53 und 54, die an einen ersten Koeffizientenselektor 62 (F i g. 2) führen beide eine logische Null, beide eine logische Eins oder eine der beide.; Leitungen eine logische Null und eine der beiden Leitungen eine logische Eins aufweisen. Damit weroen die vier verschiedenen logischen Zustände über die Leitungen 53 und 54 an den ersten Koeffizientenselektor 62 übertragen. Der erste Koeffizientenselektor 62 liefert dann die Koeffizienten cv und d, für die Gleichung (2) zur Erzeugung der für die Erregung der Sti|;matorspulen 2M und 21 ß bestimmten Ströme.

In dem Sektordecodierer 49 ist eine Subtrahierstufe 63 (F i g. 3) über die Leitung 47 mit der Ausgangsleitung 42 des Λ"-Pufferverstärkers 41 und über die Leitung 51 mit der Ausgangsleitung 45 des Y-Pufferverstärkers 44 Exclusiv-ODER-Glied liegenden Eingangssignale nicht gleich sind, dann ist das auf der Leitung 58 auftretende Ausgangssignal eine logische Null.

Daher werden über die Ausgangsleitungen 56 und 58 des Sektordecodierers 49 Eingangssignale an den ersten Koeffizientenselektor 62 übertragen, welche einen von vier logischen Zuständen anzeigen. Das heißt, entweder liegt auf der Leitung 56 oder der Leitung 58 eine Null, während auf der anderen Leitung eine Eins liegt oder es liegt auf beiden Leitungen 56 und 58 eine Null oder auf den beiden Leitungen 56 und 58 liegt je eine Eins.

Das Ausgangssignal der Vergleichsstufe 70 gelangt über eine an die Ausgangsleitung 56 angeschlossene Leitung 57 an einen /weiten Koeffizientenselektor 74 (Fig. 2). Diesem Koeffizientenselektor 74 wird außerdem ein von der Ausgangsleitung 55 des Sektordecodierers 49 kommendes Eingangssignal zugeführt. 'Jie Leitung 55 ist an der Alisgangsleitung 66 der Vergleichsstufe 65 angeschlossen. Der Koeffizientense-

vci UUIiUCIi. sunlit WIi u mau uic χ\-Λ\υ^ιικ3μαιπιυ.ιΐ£ uuci die Leitung 47 und die V-Ablenkspannung über die Leitung 51 der Subtrahierstufe 63 zugeführt.

Die Subtrahierstufe 63 liefert auf ihrer Ausgangsleitung 64 das Ausgangssignal -(Y-X). Die Ausgangsleiiung 64 ist mit dem Eingang einer Vergleichsstufe 65 verbunden.

Wenn das Ausgangssignal -(Y- X) positiv ist, dann befindet sich der Strahl 11 in einem der Sektoren 1. 6. 7 oder 8 des Feldes 39 (F i g. 11). In diesem Fall liefert die Vergleichsstufe 65 (Fig.3) auf ihrer Ausgangsleitung 66, die an einem Eingang eines Exclusiv-ODER-Gliedes 67 des Sektordecodierers 49 angeschlossen ist, eine logische Eins. Ist das Ausgangssignal -(Y-X) der Subtrahierstufe 63 negativ und zeigt damit an, daß sich der Strahl 11 in einem der Sektoren 2, 3, 4 oder 5 des Feldes 39 befindet, dann liefert die Vergleichsstufe 65 auf ihrer Ausgangsleitung 66 eine logische Null.

An der Ausgangsleitung 42 des X-Pufferverstärkers 41 ist über eine Leitung 48 eine Addierstufe 68 angeschlossen und die Ausgangsleitung 45 des K-Pufferverstärkers 44 ist über eine Leitung 52 an der Addierstufe 68 angeschlossen, so daß X- und y-Ablenkspannungen an die Adiüerstufe 68 übertragen werden. Die Addierstufe 68 liefert auf ihrer Ausgangsleitung 69 (F i g. 3) ein Ausgangssignal von — (X+ Y)

Die Ausgangsleitung 69 der Addierstufe 68 ist an einer Vergleichsstufe 70 angeschlossen, an der außerdem die Ausgangsleitung 56 des Sektordecodierers 49 angeschlossen ist An der Ausgangsleitung 56 der Vergleichsstufe 70 ist eine weitere Leitung 71 angeschlossen, die zu dem anderen Eingang des Exclusiv-ODER-Gliedes 67 führt

Wenn am Ausgang der Addierstufe 68 ein positives Signal auftritt, dann befindet sich der Strahl 11 in einem der Sektoren 4,5,6 oder 7 des Feldes 39. Dieses positive, von der Addierstufe 68 an den Eingang der Vergleichsstufe 70 angelegte Ausgangssignal erzeugt auf der Ausgangsleitung 56 der Vergleichsstufe 70 eine logische Eins. Wenn das Ausgangssignal der Addierstufe 68 negativ ist, so zeigt dies an, daß sich der Strahl 11 in einem der Sektoren 1,2,3 ocjer 8 des Feldes 39 befindet, und das auf der Ausgangsleitung 56 der Vergieichsstufe 70 auftretende Ausgangssignal ist eine logische NuD.

Sind die beiden über die Leitungen 66 und 71 dem Exclusiv-ODER-Glied 67 zugeführten Signale gleich, d. h. entweder beide logisch Null oder beide logisch Eins, dann tritt auf der Ausgangsleitung 58 eine logische Eins auf. Wenn die über die Leitungen 66 und 71 an dem

IClVtUl It ^i ig. £/ iicici t einmal uaa nuagaiigsaignat

a,- b; auf der Ausgangsleitung 75 und zum anderen das Ausgangssignal a,+ 6, auf der Ausgangsleitung 76, wobei a,und 6/Teil der Gleichung (1) für die Bestimmung des Fokussierspulenstroms /Vsind.

Wie aus Fig.4 zu erkennen, enthält der erste Koeffizientenselektor 62 eine obere Multiplexerschaltung 77, an der die Ausgangsleitungen 56 und 58 des Sektordecodierers 49 angeschlossen sind. An der oberen Multiplexschaltung 77 sind acht Potentiometer 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84 und 85 des ersten Koeffizientenselektors 62 angeschlossen.

Die Potentiometer 78, 79, 80 und 81 sind über elektronische Schalter 86, 87, 88 bzw. 89 mit einer Ausgangsleitung 90 des ersten Koeffizientenselektors 62 verbunden. Die Potentiometer 82, 83, 84 und 85 sind über elektronische Schalter 91,92,93 bzw. 94 mit einer Ausgangsleitung 95 des ersten Koeffizientenselektors 62 verbunden.

Jeder der elektronischen Schalter 86 bis 89 und 91 bis 94 ist vorzugsweise ein Feldeffekttransistor. Die auf den Leitungen 56 und 58 ankommenden logischen Signale bestimmen, welche der Schalter 86 bis 89 :nd 91 bis 94 geschlossen werden. Eine erste, über die Leitungen 56 und 58 ankommende Gruppe von logischen Signalen schließt die Schalter 86 und 91, eine zweite Gruppe von über die Leitungen 56 und 58 ankommenden logischen Signalen schließt die Schalter 87 und 92 eine dritte, über die Leitungen 56 und 58 ankommende Gruppe von logischen Signaler schließt die Schalter 88 und 93 und eine vierte, über die Leitungen 56 und 58 ankommende Gruppe von logischen Signalen schließt die Schalter 89 und 94.

Daher ist in jedem Fall zu jedem Zeitpunkt jeweils nur eines der Potentiometer 78 bis 81 mit der Ausgangsleitung 90 und jeweils nur eines der Potentiometer 82 bis 85 mit der Ausgangsleitung 95 verbunden. Die Ausgangsleitung 90 liefert den Koeffizienten c, aus Gleichung (2) für die Stigmatorspule 21A Die Ausgangsleitung 95 liefert den Koeffizienten α für die Gleichung (2) für die Stigmatorspule 21A Der Widerstandswert jedes der Potentiometer 78 bis 85 ist so eingestellt, daß jeder der Koeffizienten für jede der Stigmatorspulen 21A und 21B seinen, dem Ort des Strahls 11 innerhalb des Feldes 39 entsprechenden richtigen Wert aufweist

Die von dem Sektordecodierer 49 kommenden Ausgangsleitungen 53 und 154 sind mit der unteren Multiplexschaltung 96 verbunden. An der unteren

Mult<plexerschaltung 96 sind die Potentiometer 97, 98, 99, 100, 101, 102, 103 und i04 angeschlossen. Die Potentiometer 97,98,99 und 100 sind über elektronische Schalter 105, 106, 107 bzw. 108 mit einer Ausgangsleitung 109 des ersten Koeffizientenselektors 62 verbunden. Zu jedem Zeitpunkt ist nur einer der Schalter 105 bis 108 geschlossen, so daß immer nur eines der Potentiometer nach der Ausgangsleitung 109 des ersten Koeffizientenselektors 62 durchgeschaltet ist und den (//-Koeffizienten in Gleichung (2) für die Stigmatorspule in 21,4 abgibt.

Die Potentiometer 101, 102, 103 und 104 sind jeweils über elektronische Schalter 110, 111, 112 bzw. 113 mit einer Ausgangsleitung 114 des Koeffizientenselektors 62 verbunden. Zu jedem beliebigen Zeitpunkt ist jeweils ι > nur einer der Schalter 110 bis 113 geschlossen und damit ist jeweils nur eines der Potentiometer 101 bis 104 mit der Ausgangsleitung 114 verbunden und liefert den d, Koeffizienten in Gleichung (2) für die Stigmatorspule

AiLf. -"

Jeder der elektronischen Schalter 105 bis 108 und 110 bis 113 ist vorzugsweise ein Feldeffekttransistor. Weisen die Leitungen 53 und 54 einen ersten logischen Zustand auf, dann sind die Schalter 105 und 110 geschlossen. Haben die Leitungen 53 und 54 einen r> zweiten logischen Zustand, dann sind die Schalter 106 und Ul geschlossen. Die Schalter 107 und 112 sind geschlossen, wenn die Leitungen 53 und 54 einen dritten logischen Zustand aufweisen und die Schalter 108 und

113 sind geschlossen, wenn dir Leitungen 53 und 54 jn dnen vierten logischen Zustand aufweisen.

Somit ist jeweils nur eines der Potentiometer 97 bis 100 mit der Ausgangsleitung 109 verbunden und jeweils nur eines der Potentiometer 101 bis 104 ist zu jedem Zeitpunkt nach der Ausgangsleitung 114 durchgeschal- )5 tet. Die Ausgangsleitung 109 liefert den (//-Koeffizienten für Gleichung (2) für d^:e Stigmatorspule 21A. Die Ausgangsleitung 114 liefert den «//-Koeffizienten für Gleichung (2) für die Stigmatorspule 21B. Der Widerstand jedes der Potentiometer ist so gewählt, daß sichergestellt ist daß die Koeffizienten für jede der Stigmatorspulen 21,4 und 21B entsprechend dem Ort des Strahls 11 innerhalb des Feldes 39 richtig eingestellt sind.

Daher werden alle c/-Koeffizienten und alle «//-Koeffizienten für die Stigmatorspulen 21-4 und 21B entsprechend dem Sektor des Feldes 39 (Fig. 13) erzeugt, innerhalb dessen sich der Strahl 11 befindet Das heißt wenn der Strahl 11 im Sektor 1 des Feldes 39 liegt dann sind die Ausgangssignale der Vergleichsstufen 60 und 61 eine logische Eins, so daß über die Leitungen 53 und 54 eine logische Eins an die untere Multiplexerschaltung 96 (F i g. 4) angelegt wird. Wird der Strahl 11 in den Sektor 2 des Feldes 39 bewegt, dann würden sich die Ausgangssignale der Vergleichsstufen 60 und 61 nicht ändern, so daß die auf den Ausgangsleitungen 109 und

114 auftretenden et Koeffizienten des Koeffizientenselektors 62 gleich bleiben.

Dagegen ändern sich die auf den Ausgangsleitungen 90 und 95 des Koeffizientenselektors 62 auftretenden O Koeffizienten, wenn der Strahl 11 vom Sektor 1 des Feldes 39 nach Sektor 2 dieses Feldes bewegt wird. Befindet sich der Strahl 11 im Sektor 1 des Feldes 39, dann ist das von der Vergleichsstufe 54 kommende Signal eine Eins, da -(Y-X) positiv ist, wefl Xgrößer ist als Y. Das von der Vergleichsstufe 70 kommende Ausgangssignal ist dagegen nuIL da das an dieser Vergleichsstufe liegende Eingangssignal —(X+Y)ne gativ ist. Wenn daher zwei verschiedene logiscl.e Zustände (1 und 0) als Eingangssignale an dem Exclusiv-ODER-Glied 67 anliegen, dann ist das Ausgangssignal des Exclusiv-ODER-Gliedes 67 eine Null. Wenn sich also der Strahl 11 im Sektor 1 des Feldes 39 befindet, dann liegt auf der AusgangsleiHinjj .76 der Vergleichsstufe 70 eine Null und auf der Ausgangsleitung 58 des Exclusiv-ODER-Gliedes 67 liegt ebenfalls eine Null.

Im Sektor 2 des Feldes 39 ist das Ausgangssignal dei Vergleichsstufe 65 eine Null, da das zugeführte Eingangssignal von -(Y-^negativ ist, weil V größer ist als X. Das von der Vergleichsstufe 70 abgegebene Ausgangssignal ist immer noch null, da ihr Eingangssignal von -(X+ Y) negativ bleibt. Damit liegen aber an den Eingängen des Exclusiv-ODER-Gliedes 67 zwei Eingangssignale logisch Null, so daß das Ausgangssignal eine Eins ist. Daher ist aber der logische Zustand der Leitung 58 für den Sektor 2 in dem Feld 39 dem

IUI .JVMUI

Feldes 39 entgegengesetzt. Somit ändern sich die auf den Ausgarrgsleitungen 90 und 95 des Koeffizientenselektors 62 auftretenden a-Koeffizienten, da nunmehr zwei andere der elektronischen Schalter 86 bis 89 und ?1 bis 94 geschlossen sind.

In Fig.2 ist die Ausgangsleitung 90 der oberen Multiplexschaltung 77 des Koeffizientenselektors 62 mit einem Eingang einer Multiplizierstufe 115 (F i g. 5) eines Funktionsgenerators 116 verbunden. Das andere Eingangssignal der Multiplizierstufe 115 wird von einer Ausgangsleitung 117 abgenommen, die über eine Leitung 118 mit der Multiplizierstufe 115 einer Absolutwertschaltung 119(Fi g. 2) verbunden ist, deren Eingangsleitung 120 mit der Ausgangsleitung 42 des X-Pufferverstärkers 41 verbunden ist und deren Eingangsleitung 121 mit der Ausgangsleitung 45 des V-Pufferverstärkers 44 verbunden ist.

Wie in Fig. 10 gezeigt, ist die Eingangsleitung 120 der Absolutwertschaltung 119 über eine in Durchlaßrichtung vorgespannte Diod" 121/4 mit dein negativen Eingang eines Differentialverstärkers 121B verbunden. Die Eingangsleitung 121 ist über eine in Sperrichtung vorgespannte Diode 121C mit dem negativen Eingang des Differentialverstärkers 121B verbunden. S* mit läßt die Diode 121,4 nur die + X-Ablenkspannung nach dem negativen Eingang des Differentialverstärkers 122Ö durch, während die Diode 121Cnur die - Y-Ablenkspannung an den negativen Eingang des Differentialverstärkers 121 ^durchläßt.

Der Ausgang des Differentialverstärkers 121B ist mit dem negativen Eingang eines Differentialverstärkers 121D verbunden. Am negativen Eingang des Differentialverstärkers 121D liegt außerdem die über eine in Sperrichtung vorgespannte Diode 121 Fangeschlossene Jf-Eingangsleitung 120 und die fiber eine in Durchlaßrichtung vorgespannte Diode 121F angeschlossene V-Eingangsleitung 121. Die Diode 121E läßt somit die —X-Ablenkspannungen nach dem negativen Eingang des Differentialverstärkers 121D durch, während die Diode 121F die + Y-Ablenkspannungen nach dem negativen Eingang des Differentialverstärkers 121D durchläßt

Jedes A*-Ausgangssignal des Differentialverstärkers 121 ist positiv, unabhängig von dem ^-Eingangssignal der Absolutwertschaltung 119 und jedes Y-Ausgangssignal ist negativ unabhängig davon, welches Vorzeichen das Y-Eingangssignal der Absohitwertschaltung 119 hat Dies ist in der folgenden Tabelle dargestellt:

ο ο

Ausgangssignal des DifTerenlialverstärkers 121 β

O O

-.V

-Λ'

Ausgangssignal des
Differentialverstärkers
121D

-Y

+X

X-Y

+X

X-Y

Daher gibt die Absolutwertschaltung 119 auf der Ausgangsleitung 117 ein Ausgangssignal \X— Y\ ab. Somit liefert aber die Absolutwertschaltung 119 ein Ausgangssignal, das in der Multiplizierstufe lü mit einem Koeffizienten c,- multipliziert wird und damit einen der Ausdrücke der Gleichung (2) zur Bestimmung des durch die Stigmatorspule 2\A zu schickenden Spulenstroms.

Die Leitung 117 ist außerdem an einer in einem Funktionsgenerator 123 vorgesehenen Multiplizierstufe 122 (Fig.6) angeschlossen und liefert eine Ausgangsspannung für die Erzeugung des durch die Stigmatorspule 21S fließenden Stroms. Das andere der Multiplizierstufe 122 zugeführte Eingangssignal ist der über die Ausgangsleitung 95 des Koeffizientenselektors 62 ankommende a-Koeffizient Somit liefert die Multiplizierstufe 122 als Ausgangssignal den ersten Ausdruck der Gleichung (2) und bestimmt damit den durch die Stigmatorspule 21B hindurchzuschickenden Strom.

Eine zweite Absolutwertschaltung 124 ist über eine Eingangsleitung 125 mit der Ausgangsleitung 69 der Addiierstufe 68 (Fig.3) und über eine Eingangsleitung 126 mit der Ausgangsleitung 64 der Sublrahierstufe 63 (F i & 3) verbunden. Die am Ausgang der Absolutwertschaltung 124 auftretende Ausgangsspannung wird über eine Ausgangsleitung 127 und eine Leitung 127' an eine Multiplizierstufe 128 Fig.5 im Funktionsgenerator 116 und über die Leitung 127 an eine Multiplizierstufe 129 (F i g. 6) im Funktionsgenerator 123 abgegeben.

Die Absolutwertschaltung 124 ist ebenso aufgebaut wie die Absolutwertschaltung 119 mit der Ausnahme, daß anstelle der Leitung 120 die Leitung 125, anstelle der Leitung 121 die Leitung 126, und anstelle der Leitung 117 die Leitung 127 vorgesehen ist. Somit liefert die Absolutwertschaltung 124 ein Ausgangssignal von \X+Y\-\Y-X\, da auf der Eingangsleitung 125 - (X+ Y)und auf der Leitung 126 - (Y-X)Megt.

Das andere der Multiplizierstufe 128 (Fig.5) des Funktionsgenerators 116 zugeführte Eingangssignal ist der auf der Ausgangsleitung 109 der unteren Multiplexschaltung 96 des Koeffizientenselektors 62 auftretende Koeffizient <& Somit stellt also das Ausgangssignal der Multiplizierstufe 128 den zweiten Ausdruck der Gleichung (2) für die Bestimmung des der Stigmatorspule 2M zuzuführenden Stroms dar.

Am anderen Eingang der Multiplizierstufe 129 (Fig.6) des Funktionsgenerators 123 ist die von der unteren Multiplexschaltung 96 des Koeffizientenselektors 62 kommenden Ausgangsleitung 114 angeschlos- sen. Ober diese Leitung wird der ci-Koeffizient der Multiplizierstufe 129 zugeführt. Das Ausgangssignal der Multiplizierstufe 129 stellt den zweiten Ausdruck in Gleichung (2) für die Bestimmung des der Stigmatorspule 21B zuzuführenden Stroms dar.

Der dritte Ausdruck in Gleichung (2) für die Bestimmung des Stigmatorspulenstromes ist die Konstante ks. Am Funktionsgenerator 116 ist ein Potentiometer 130 über eine Leitung 131 angeschlossen und liefert die Konstante k_s der Gleichung (2) für die

jo Stigmatorspule 21A

Im Funktionsgenerator 116 sind die Ausgänge des Potentiometers 130, der Multiplizierstufe 115 und der Multiplizierstufe 128 am Summenpunkt 132 zusammengefaßt, der mit dem negativen Eingang als Differential- verstärker 133 der Treiberstufe für die Stigmatorspule 21Λ verbunden ist Das Ausgangssignal des Differentialverstärkers 1.1CJ wird über einen Stromverstärker 134 mit Verstärkungsfaktor 1 an die Stigmatorspule 21/1 in F i g. 2 abgegeoen.

Die Konstante k der Gleichung (2) für die Stigmatorspule 21B wird vom Potentiometer 135 (F i g. 6) an den Funktionsgenerator 123 abgegeben. Der Ausgang des Potentiometers 135, der Ausgang der Multiplizierstufe 122 und der Ausgang der Multiplizier stufe 129 sind am Summenpunkt 136 miteinander verbunden und am negativen Eingang eines Differentialverstärkers 137 der Treiberstufe für die Stigmatorspule 21B angeschlossen. Das Ausgangssignal des Differentialverstärkers 137 wird über einen Stromver stärker 138 mit dem Verstärkungsfaktor 1 der Stigmatorspule 21B zugeführt

Wie bereits erwähnt, sind an dem in F i g. 7 dargestellten Koeffizientenselektor 74 die Eingangsleitungen 55 und 57 angeschlossen, wobei über die Leitung 55 das Ausgangssignal der Vergleichsstufe 65 (F i g. 3) und über die Leitung 57 das Ausgangssignal der Vergleichsstufe 70 ankommt. Die Leitung 55 ist mit einem elektronischen Schalter 140 (F i g. 7) und die Leitung 57 mit einem elektronischen Schalter 141 verbunden.

Der Schalter 140 ist eingangsseitig über eine Eingangsleitung 142 mit einem Potentiometer 143 und über eine andere Eingangsleitung 144 mit einem Potentiometer 145 verbunden. 1st das Ausgangssignal der Vergleichsstufe 65 eine logische Eins, dann ist das Potentiometer 145 über den Schalter 140 nach der Ausgangsleitung 146 durchgeschaltet. Ist das Ausgangssignal der Vergleichsstufe 65 eine logische Null, dann ist

das Potentiometer 143 über den Schalter 140 mit der Ausgangsleitung 147 verbunden. An den beiden Ausgangsleitungen 146 und 147 ist eine einzige Ausgangsleitung 148 angeschlossen und gibt das an den Potentiometern 145 oder 143 auftretende Ausgangssignal als Eingangssignal an eine Subtrahierstufe 149 und eine Addierstufe 150 des Koeffizientenselektors, 74 ab. Das auf Leitung 148 auftretende Ausgangssignal ist der Koeffizient b-, der Gleichung (1). Ist das Potentiometer 145 nach der Ausgangsleitung 148 durchgeschaltet, dann wird der Koeffizient bi abgegeben, da das am Eingang der Vergleichsstufe 65 liegende Eingangssignal von -(Y-X) positiv ist und anzeigt, daß der Strahl 11 in einem der Sektoren 1, 6, 7 oder 8 des Feldes 39 liegt Wenn das Potentiometer 143 nach der Ausgangsleitung 148 durchgeschaltet ist, dann wird der Koeffizient b\ abgegeben. Dies ist deswegen der Fall, weil das an der Vergleichsstufe 65 liegende Eingangssignal von -(Y-X) negativ ist, so daß sich der Strahl 11 in einem der Sektoren 2,3,4 oder 5 des Feldes 39 befindet

Der Schalter 141 ist über eine Eingangsleitung 152 mit einem Potentiometer 153 und Ober eine Eingangsleitung 154 mit einem Potentiometer 155 verbunden. Wenn das von der Vergleichsstufe 70 kommende Ausgangssignal eine logische Eins ist, dann ist das Potentiometer 155 Ober den Schalter 141 nach der Ausgangsleitung 156 durchgeschaltet Ist das von der Vergleichsstufe 70 kommende Ausgangssignal eine logische Null, dann ist das Potentiometer 153 Ober den Schalter 141 nach der Ausgangsleitung 157 durchgeschaltet Mit den beiden Ausgangsleitungen 156 und 157 ist eine einzige Ausgangsleitung 158 verbunden, die das von dem Potentiometer 155 oder 153 kommende Ausgangssignal als Eingangssignal sowohl der Subtrahierstufe 149 als auch der Addierstufe 150 des Koeffizientenselektors 74 zuführt

Das auf der Leitung 158 auftretende Ausgangssignal ist der Koeffizient a, der Gleichung (1). Wenn das von der Vergleichsstufe 70 kommende Ausgangssignal eine Eins ist, weil eingangsseitig das Signal - (X+ y? positiv ist, dann liegt auf der Leitung 158 als Ausgangssignal der Koeffizient a₂. Dies bedeutet, daß der Strahl 11 sich in einem der Sektoren 4,5,6 oder 7 des Feldes 39 befindet

Wenn das am Ausgang der Vergleichsstufe 70 auftretende Ausgangssignal eine null ist, weil am Eingang das Signal -(X+ Y) negativ ist, dann ist das vom Potentiometer 153 Ober Leitung 158 kommende Ausgangssignal a\. Wenn das von der Vergleichsstufe 70 kommende Ausgangssignal eine logische Null ist, so zeigt das an, daß der Strahl 11 in einem der Sektoren 1, 2,3 oder 8 des Feldes 39 liegt

Somit wird also jeder der Koeffizienten & und b für Gleichung (1) für die Fokussierspule 22 entsprechend dem Sektor des Feldes 39, in dem sich der Strahl 11 gerade befindet, erzeugt Das heißt ist beispielsweise der Strahl U im Sektor i des Feldes 39, dann tritt am Ausgang der Vergleichsstufe 65 eine logische Eins auf, so daß als Ausgangssignal des Schalters 140 der Koeffizient bi auftritt und der Ausgang der Vergleichsstufe 70 ist eine null, so daß das am Schalter 141 auftretende Ausgangssignal der Koeffizient si ist

Bewegt sich der Strahl 11 in den Sektor 2 des Feldes 39, dann wird sich das an der Vergleichsstufe 70 auftretende Ausgangssignal nicht andern, so daß der e-Koeffizient der gleiche bleibt (d. h. a,). Jedoch ändert das an der Vergleichsstufe 65 auftretende Ausgangssignal seinen Zustand, so daß nunmehr eine logische Null an den Schalter 140 übertragen wird. Das hat zur Folge, daß als Ausgangssignal am Schalter 140 der Koeffizient b\ auftritt,

Die Ausgangsleitung 75 der Subtrahierstufe 149 ist an einem Eingang einer Multiplizierstufe 160 (Fi,9) eines Funktionsgenerators 161 angeschlossen. Der zweite Eingang der Mnltipüzierstufe 160 ist mit einer Ausgangsleitung 162 einer arithmetischen Schaltung 163 verbunden. Die Ausgangsleitung 162 der arithmetischen Schaltung 163 ist mit einer Multiplizierstufe 164 (Fig.8) verbunden, deren Eingangsleitung 165 mit der

Ausgangsleitung 42 des X-Pufferverstärkers 41 und

dessen Eingangsleitung 166 mit der Ausgangsleitung 45 des Y-Pufferverstärkers 44 verbunden ist

Somit liefert also die Multiplizierstufe 164 als

! 5 Ausgangssignal das Produkt XY. Dieses Produkt wird in der Multiplizierstufe mit dem von der Subtrahierstufe 149 des Koeffizientenselektors 74 kommenden Signal a,—br multipliziert und liefert einen der Ausdrücke der Gleichung (1) zur Bestimmung des Stroms für die

Fokussierspule 22.

Die Ausgangsleitung 76 der Addierstufe 150 des Koeffizientenselektors 74 ist mit einem Eingang einer Multiplizierstufe 167 (Fig.9) des Funktionsgenerators 161 verbunden. Der andere Eingang der Multiplizierstu fe 167 ist an einer Ausgangsleitung 168 der arithmeti schen Schaltung 163 angeschlossen.

Die Ausgangsleitung 168 der arithmetischen Schaltung 163 (Fig.8) ist an einer Addierstufe 169 angeschlossen, die mit ihrer Eingangsleitung 170 an einer Quadrierstufe 171 und mit ihrer Eingangsleitung 172 an einer Quadrierstufe 173 angeschlossen ist Die Quadrierstufe 171 ist mit der Ausgangsleitung 42 des X-Pufferverstärkers 41 verbunden, so daß am Ausgang der Quadrierstufe 171 das Signal X² auftritt Die Quadrierstufe 173 ist mit der Ausgangsleitung 45 des Y-Pufferverstärkers 44 verbunden, so daß am Ausgang der Quadrierstufe 173 das Signal Y² auftritt Demgemäß ist das auf der Leitung 168 liegende Ausgangssignal der Addierstufe 169 X*+Y\

Somit liefert also die Multiplizierstufe 167 des Funktionsgenerators 161 als Ausgangssignal (a+b) (X²+ Y²). Dies ist ein weiterer der Ausdrücke der Gleichung (1) zur Bestimmung des Stroms für die Fokussierspule 22.

Der dritte Ausdruck der Gleichung (1) für die Bestimmung des Fokussierspulenstromes ist die Konstante kf. Eine der Komponenten der Konstante Artist die Dicke des Halbleiterplättchens und diese wird durch einen 8-Bit-Digitai-Analogwandler 175 über einen

so elektronischen Schalter 176 an einen Widerstand 177 abgegeben, wobei der elektronische Schalter 176 vorzugsweise so aufgebaut ist wie die Schalter 140 und 141. Eine weitere Komponente der Konstante /r/ist die Mittenfokussierkorrektur für die Fokussierspule 22, und dieser Wert wird durch ein Potentiometer 178 über einen Widerstand 179 zugeleitet

Die dritte Komponente der Konstante kr ist das von einer Fokussier-Servoschaltung gelieferten Ausgangssignal. Das Ausgangssignal der Fokussier-Servoschal- tung wird wahrend bestimmter C-Zyklen eingestellt und über «inen Widerstand ISO zugeführt Die drei Komponenten der Konstante kf werden am Summenpunkt 181 zusammengefaßt und dem negativen Eingang eines Differentialverstärkers 182 zugeleitet. Das Aus gangssignal des Differentialverstärkers 182 wird über eine Ausgangsleitung 183 dem Funktionsgenerator 161 zugeführt. Es sei dabei darauf hingewiesen, daß der Schalter 176

immer dann vom 8-Bit-DigitaI-Analogwandler 175 abgetrennt ist, wenn der handbetätigte Schalter geschlossen ist, um eine manuelle Justierung der Qualität der Fokussierung des Strahls U durchzuführen. In diesem Fall trennt das über eine Leitung 184 dem Schalter 176 zugeführte Signal den S-Bit-Digital-Analogwandler 175 von dem Widerstand 177 ab und erdet diesen.

Im Funktionsgenerator 161 wird das Ausgangssignal der Multiplizierstufe 160, der Multiplizierstufe 167 und des Differentialverstärkers 182 am Summenpunkt 185 zusammengefaßt, der mit dem negativen Eingang des Differentialverstärkers 186 des Spulentreibers für die Fokussierspule 22 verbunden ist Das Ausgangssignal des Differentialverstärkers 186 wird über einen Stromverstärker 187 mit der Verstärkung 1 der Fokussierspule 22 zugeleitet

Im Betrieb wird der der Fokussierspule 22 und der

jeder der beiden Stigmatorspulen 21Λ und 21B zugeführte Strom kontinuierlich entsprechend dem vom Strahl 11 innerhalb des Ablenkfeldes 39 eingenommenen Ort nachgestellt Der jeweilige Ort des Strahles 11

wird in der Weise bestimmt, daß ermittelt wird, in welchem der acht Sektoren 1 bis 8 des Feldes 39 sich der Strahl 11 gerade befindet Die Beziehungen zwischen den Ausgangssignalen der Vergleichsstufen 60, 61, 65 und 67 des Exclusiv-ODER-Gliedes 70 in bezug auf die

ίο Sektoren 1 bis 8 des Feädes 39, der Koeffizienten a_h S₂, aa und b\, fc & und O₊ nämlich den a- und /»-Koeffizienten in Gleichung (2) für jede der Stigmatorspulen 21Ä und 215 entsprechend dem Ort des Strahls 11 in den Sektoren 1 bis 8 des Feldes 39 und die Koeffizienten a_u * und b\, bi als Koeffizienten a und b in Gleichung (1) für die Fokussierspule 22 entsprechend dem Ort des Strahls 11 in den Sektoren 1 bis 8 des Feldes 39 sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt:

SeVmr	Vergleichsstufen	61	65	70	Exclusiv-ODER	Stigmatorspule	Fokussier
	60	1	1	0	67	21 A und 21 B	spule 22
1	1	1	0	0	0	C₁ £/,	*a\ b₂*
2	1	1	0	0	1	*C₂ d\*	*a_x bi*
3	0	1	0	1	1	*C₂ d₂*	α, bf
4	0	0	0	1	0	C₃ d₂	*a₂ b\*
5	C	0	1	1	0	*c_}d_}*	*^ai b\*
6	0	0	1	1	1	C₄ di	*O₁ b₂*
7	1	0	1	0	1	*C₄ d₄*	*O₂ b₂*
8	1	0	C₁ d.	*a, b₂*

Die Ausgangssignale der Vergleichsstufen 60 und 61 geben an, welche der Koeffizienten d\, du d$ und dt in Gleichung (2) zur Bestimmung des für jede Stigmatorspule 21/4 und 215 bestimmten Stromes benutzt werden sollen. Die Ausgangssignale des Exclusiv-ODER-Gliedes 67 und der Vergleichsstufe 70 bestimmen, welche der Koeffizienten ei, q, <a und α in Gleichung (2) für die Bestimmung des jeder der Stigmatorspulen 21Λ und 21B zuzuführenden Stromes benutzt werden sollen.

Selbstverständlich sollte klar sein, daß jeder der erKoeffizienten, wie z. B. der Koeffizient C₁ für jede der Stigmatorspulen 21/4 und 2iB verschieden ist, da jeder der Koeffizienten c,- durch zwei verschiedene Potentiometer der Potentiometergruppe 78—89 dargestellt ist In gleicher Weise sind auch die einzelnen c/rKoeffizienten wie z. B. d\ für die Stigmatorspulen 21Λ und 2iB verschieden, da jeder der beiden Koeffizienten <//durch zwei verschiedene Potentiometer der Potentiometergruppe 97 bis 104 dargestellt ist Es wird jedoch jeder der einzelnen ο oder «^Koeffizienten gleichzeitig gewfehlt

Das Ausgangssignal der Vergleichsstufe 70 bestimmt, welcher der Koeffizienten βι und «in Gleichung (1) für die Bestimmung des der Fokussierspule 22 zuzufahrenden Stroms benutzt werden soll. Du AusgangMignal der Vergleichsstufe 65 bestimmt, welcher der Koeffizienten b\ oder bi in Gleichung (1) zur Bestimmung des der Fokussierspule 22 zuzuleitenden Strom· benutzt werden solL

Wenn immer ein «-Koeffizient in Gleichung (1) für die Bestimmung des der Fokussierspule 22 zuzuführenden Stroms geändert werden muß, wird die Summe aus X und Y null. Dadurch wird eine Kontinuität des Fokussierspulenstroms sichergestellt, da sich bei der Annäherung an das Produkt null nur ein sehr kleiner Schritt ergibt

Da die Gleichung (1) auch geschrieben werden kann als

i,~ Bi (X+Y)2+b,(X-Y)i + kr

sollte die Summe X+ Y, wenn die Koeffizienten a, sich ändern, null sein. In F i g. 12, bei der das Feld 39 in acht Sektoren mit den Koeffizienten a\, a₂, b\ und bi eingeteilt ist, ist X+ Y-O längs der Diagonale, die sich von der Ecke bi nach der Ecke bi des Feldes 39 erstreckt Der

so Koeffizient β/wird längs dieser Linie zwischen a\ und % geändert

Wenn X und Y gleich sind, dann wird auch das Produkt aus (X- Y)¹ mit dem fr-Koeffizienten null. Da Jf und K gleich sind, ist ihre Differenz längs der von der

Ecke B\ nach der Ecke ai verlaufenden Diagonale null,

d. h, dies ist der Zeitpunkt, an dem sich der Koeffizient bi von b\ nach b% ändert, jedoch abhängig von der

Richtung, in der sich der Strahl 11 zu dieser Zeit bewegt Die Koeffizienten ο und di in Gleichung (2) für die

Bestimmung des für jede Stigmatorspule 21/4 und 21B vorgesehenen Stromes werden geändert, wenn das Produkt aus Spannung und Koeffizient null ist Wie in Gleichung (2) gezeigt, wird der Koeffizient cy mit IA^-HKI multipliziert Wenn also irgendwann die

Absolutwerte von X und Y gleich sind, dann sollte zu dleeem Zeitpunkt der Koeffizient ο geändert werden.

Wie in Fig. 13 zu sehen, wird der Koeffizient cy in Gleichung (2) jedesmal dann geändert, wenn die

absoluten Werte Xund y der Ablenkspannungen gleich sind, weil sie nämlich längs der Diagonale zwischen den Ecken d\ und di und der Diagonale zwischen den Ecken eh und φ gleich sind. Somit zeigt Fig, 13, daß diese Koeffizientenänderung beispielsweise dann eintritt, wenn der Strahl 11 zwischen den Sektoren 1 und 2 des Ablenkfeldes 39 bewegt wird.

Der cirKoeffizient für Gleichung (2) zur Bestimmung des jeder der Stigmatorspulen 21Λ und 21 ß zuzuführenden Stromes sollte dann geändert werden, wenn (\X+Y\-\Y-X\) null ist Dieser Ausdruck kann zu null werden, wenn entweder AOder ynull ist Dies tritt längs der X-Achse auf, die als eine Linie zwischen den Punkten c\ und q definiert ist und auf der V-Achse, die als eine Linie zwischen den Punkten c* und c» definiert ist

Wie aus F i g. 13 zu sehen, ändert sich der Koeffizient d,- immer dann, wenn der Strahl 11 entweder die A"-Achse der die yAchse überquert Wenn beispielsweise der Strahl 11 die y Achse oberhalb der X-Achse bei einer Bewegung zwischen den Sektoren 2 und 3 des Feldes 33 überquert, ändert sich der Koeffizient d,

Obgleich die vorliegende Erfindung anh;nd eines quadratischen Feldes 39 beschrieben wurde, so ist es doch ohne weiteres klar, daß das für das Verfahren und die Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung keiiie Voraussetzung ist Wäre das Feld 39 nicht qusidratisch, dann würde man die Koeffizienten unter Verwendung eines quadratischen Feldes aussuchen uad dann anschließend das Feld auf das tatsächliche verwendete Feld verkleinern. Das Feld 39 könnte beispielsweise ein Rechteck oder ein Kreis sein.

Elin Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die Fokussierung eines Ladungsträgerstrahls dynamisch und automatisch immer dann durchgeführt werden kann, wenn der Strahl aus der Mitte seines Ablenkfeldes heraus abgelenkt wird. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Korrektur des Astigmatismus, d.h. der Randunschärfe des Strahls Il ebenfalls dynamisch und automatisch immer dann durchgeführt werden kann, wenn der Strahl aus der Mitte seines Ablenkfeldes heraus abgelenkt wird. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Korrektur der Fokussierung und des Astigmatismus eines Ladungsträgerstrahls dynamisch und automatisch ohne jede Unstetigkeit in der Korrektur durchgeführt werden kann. Insbesondere ist es bei '!sr Erfindung von Vorteil, daß einstellbare Koeffizienten nacheinander für sich bestimmt und eingestellt werden können und daß jeder Koeffizient von den anderen Koeffizienten der gleichen Funktion unabhängig ist

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung für die dynamische, automatische Korrektur von Astigmatismus und Brennweite eines Ladungsträgerstrahls in Vorrichtungen zur Abtastung einer ebenen Auffangelektrode oder Halbleiterscheibe für jeden beliebigen Punkt des Ablenkfeldes, mit Vorrichtungen zum Erzeugen, Formen, Fokussieren und Ablenken des Ladungsträgerstrahls sowie mit einem Paar Stigmatorspulen und Funktionsgeneratoren, die die Ströme durch die Stigmatorspulen in Abhängigkeit von den X— Y-Ablenkströmensteuern, gekennzeichnet durch

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a) einen Sektordecodierer (49, Fig.2, 3), mittels dessen aus den zueinander orthogonalen Ablenkspannungen ein die jeweilige Position des Ladungsträgerstrahles innerhalb eines der Sektci-ϊη, in die das Ablenkfeld (39) unterteilt ist, darstellendes Signal abgeleitet wird;

b) zwei Koeffizientenselektoren (62, 74, Fig.4,

F i g. 7), mittels derer aus diesen Positionssigna- -len sektorabhängige Korrekturwerte (a„ £>;bzw.

0, dft ermittelt werden, wobei den Korrekturwerten fc b) für die Brennweite eine Sektoraufteilung zugrundeliegt, die sich aus den Endpositionen des Ladungsträgerstrahls auf den Diagonalen des Ablenkfeldes ergibt (Fig. 12), und den Korrekturwerten (cj, d,) für den Astigmatismus eine Sektoraufteilung, die sich aus den Endpositionen des Ladungsträgerstrahls auf den Dugonalcii, auf der X- Achse und auf der y-Achse ergibt (F ig. 13);

c) Absolutwertschaltungen (*. i9, 124), eine arithmetische Schaltung (163) und mit diesen derart zusammenwirkende Funktionsgeneratoren (116, 123, 161, Fig.5, Fig.6, Fig.9), daß in diesen mittels der Korrekturwerte die einer Fokussierspule (22) bzw. den Stigmatorspulen (21Λ 21B) zuzuführenden Ströme (ir bzw. i,) entsprechend den Beziehungen

1, = (a, + b,) (X¹ + Y¹) + (α, - b,) (2XY) + k, bzw. /, = C₁ (\X\ -I Kl)+ d,(\X+Y\-\Y -X\)+ k,

ableitbar sind, wobei X und K den Ablenkspannungen entsprechende Größen und kr bzw. k, Konstanten sind. μ

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die zueinander orthogonalen Ablenkspannungen ansteuerbars Sektordecodierer (49; F i g. 3) eine Anzahl Vergleichsschaltungen (60, 61, 65, 70) aufweist, deren Ausgangssignale die Augenblicksposition des Ladungsträgersfiihls innerhalb eines der Sektoren darstellen, und daß diese Ausgangssignale unmittelbar der Ansteuerung des einen bzw. des anderen Koeffizientenselektors (62 bzw. 74) dienen.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktionsgeneratoren (116, 123; F i g. 5, F i g. 6) für die Stigmatorspulen jeweils zwei parallelgeschaltete Multiplizierstufen (115,128; 122, -129) enthalten, deren Eingangsleitungen (90, 109 bzw. 118, 127 bzw. 95, 114 bzw. 117, 127) mit den Ausgängen des ersten Koeffizientenselektors (62; Fig.4) bzw. mit den Ausgängen (117, 127) von Absolutwertschaltungen (119,124; Fig. 10) verbunden sind und deren Ausgangsleitungen (132,136) der Ansteuerung der jeweiligen Stigmatorspulen (21A 21 Abdienen.

4. Anordnung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Funktionsgenerator (161, F i g. 9) für die Fokussierspule zwei parallelgeschaltete Multiplizierstufen (160, 167) aufweist, die mit ihren Eingangsleitungen (75,162; 76,168) an dem zweiten Koeffizientenselektor (74; F i g. 7) und die arithmetische Schaltung (163; Fig.8) angeschlossen und ausgangsseitig mit der Fokussierspule (22) verbunden sind

5. 'Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

daß die arithmetische Schaltung (163; Fig.8) die eingangsseitig an X- und K-Pufferverstärker (41,44) angeschlossen ist, aus zwei an je einer der Eingangsleitungen (42 bzw. 45) angeschlossenen Quadrierstufen (171,173), einer an beiden Eingangsleitungen angeschlossenen Multiplizierstufe (164) und einer an den Ausgängen (170, 172) der Quadrierstufen (171, 173) angeschlossenen Addierstufe (169) bestehen und

daß die Ausgangsleitungen (162 bzw. 168) der Multiplizierstufe (164) bzw. der Addierstufe (169) am Eingang des Funktionsgenerators (161) für die Fokussierspule {22) angeschlossen sind.