DE2521591C3 - Verfahren und Anordnung zum Korrigieren von Verzerrungen eines Ladungsträgerstrahls - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Korrigieren der Verzerrungen eines quadratischen Ladungsträgerstrahls, der durch Fokussiermittel und Ablenkeinrichtungen beeinflußt wird, bei dem der Strahl über eine Grenze des empfindlichen Bereiches eines Strahlstromdetektors bewegt wird und bei dem die Dauer des Anstiegs bzw. Abfalls des dabei vom Strahlstromdetektor abgegebenen Stroms als Maß für die Güte des Strahls in der Auftreffebene verwendet wird.

Ein derartiges Verfahren und eine zugehörige Anordnung sind der US-PS 29 91 361 zu entnehmen, wobei der Strahlquerschnitt nicht auf ein Quadrat festgelegt ist Der Strahl wird bei diesem Verfahren periodisch über eine Blende bewegt, hinter der sich ein Strahldetektor befindet Aus dem zeitlichen Verlauf des vom Detektor aufgenommenen Signals, während sich der Strahl über die Blende bewegt, wird auf die

Abbildungsschärfe in der Blendenebene geschlossen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, kontinuierlich Fokussierung und Astigmatismus eines quadratischen Ladungsträgerstrahls in beiden Ablenkrichtungen zu ermittt.ii und zu korrigieren. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß innerhalb der Fläche des Strahlstromdetektors Grenzen des empfindlichen Bereichs parallel zu den beiden Richtungen verlaufen, die durch die Seiten des den Querschnitt des Strahls bestimmenden Quadrats festgelegt sind, daß der Strahl auf einer geschlossenen Bahn über die in verschiedenen Richtungen verlaufenden Grenzen mit konstanter Geschwindigkeit geführt wird, daß der Bahnbewegung des Strahls eine periodische Schwingung überlagert ist, die eine

so Komponente in Richtung der jeweiligen Bannbewegung aufweist, wodurch dem Anstieg bzw. Abfall eine Wechselspannung mit derselben Frequenz wie die Schwingung überlagert wird, und daß die Dauer des Anstiegs bzw. des Abfalls durch Abzählen der dem Anstieg bzw. Abfall überlagerten Schwingungen erfolgt Vorzugsweise geht man dabei in der Weise vor, daß die Grenzen des empfindlichen Bereichs des Strahlstromdetektors durch eine Maske gebildet werden, die die Form eines Kreuzes, dessen Balkenbreite größer als die Breite des Strahls ist, aufweist, und daß der Ladungsträgerstrahl während jedes Umlaufs um die geschlossene Bahn für jede Ablenkrichtung je einen der vier Abschnitte dieses Kreuzes überfährt und daß zum Feststellen der durch den Elektronenstrahl zum

<>5 Auflaufen auf einen und zum Ablaufen von einem bestimmten Bereich benötigten Zeit gezählt wird, wie oft die durch die überlagerte Schwingung erzeugte Spannung einen vorgegebenen Grenzwert überschrei-

tet und daß die Korrektur der Aberration des Strahls Ober einen Vergleich des während eines Umlaufs um seine vorbestimmte Bahn ermittelten Zählwertes mit dem bei einem früheren Umlauf des Strahls um seine vorbestimmte Bahn ermittelten Zählwert vorgenommen wird.

Überlagert man also dem Elektronenstrahl eine hochfrequente Schwingung, so daß der in einer einzigen Richtung geführft Strahl in einem Winkel sowohl gegen die X- als auch gegen die V-Achse hin- und herschwingt, ι ο dann liefern die durch diese überlagerte Frequenz erzeugten Schwingungen beim Überstreichen der Grenzen des empfindlichen Bereichs zwei Hüllkurven. Diese Grenzen des empfindlichen Bereichs werden durch einen als Maske dienenden Draht gebildet Die erste Hüllkurve der Schwingungen tritt von dem Zeitpunkt an auf, an dem die Vorderkante des Strahls den Draht trifft und dauert an, bis die Hinterkante des Strahls über dem Draht liegt Eine zweite Hüllkurve tritt dann auf, wenn die Vorderkante des Strahls den Draht verläßt und dauert an, bis die Hinterkante des Strahls den Draht ebenfalls verläßt

Jede der beiden Einhüllenden oder Hüllkurven stellt dabei eine Anzeige für die Stromdichteverteilung im Strahl in der Richtung dar, in der der Strahl gerade abgelenkt wird. Die Hüllkurven stellen dabei eine zu der hochfrequenten Komponente des Stroms an der Kollektorelektrode proportionale Spannung dar. Da die hochfrequente Schwingung ständig einen konstanten Abschnitt von 2% der Strahlfläche zu beiden Seiten des Drahtes überstreicht, ist die Spitzenamplitude der Spannung der Einhüllenden proportional den durchschnittlichen Stromdichten in diesem 2% großen Bereich. Somit stellt also jede der beiden Hüllkurven, die dadurch erzeugt werden, daß der Strahl einen in y-Richtung sich erstreckenden Draht überfährt, wenn der Strahl in A'-Richtung abgelenkt wird, ein Profil der Stromdichteverteilung des Strahls in X-Richtung dar.

Weist der Strahl keine Aberrationen auf, dann ist jede dieser Hüllkurven annähernd quadratisch. Ist der Strahl jedoch nicht richtig fokussiert dann ist die Definition der Kante des Strahles verwischt so daß auch das Profil der Stromdichte verwischt ist Weist der Strahl ferner einen Astigmatismus auf, dann können die Hüllkurven oder die Profile der Stromdichte in einer Richtung scharf definiert sein, während die Profile in der anderen verwischt sind oder umgekehrt Ist der Strahl ferner nicht richtig ausgerichtet $0 daß er keine gleichförmige Stromdichteverteilung aufweist dann ist das Maximum des Profils der Stromdichte nicht flach, sondern geneigt so

Wenn also die Fokussierung sich verschlechtert dann werden die Seiten des Profils der Hüllkurve mehr geneigt oder gekrümmt Da die unter der Hüllkurve befindliche Fläche immer die gleiche sein muß, unabhängig davon, ob der Strahl Ablenkfehler aufweist oder nicht kann die Qualität der Fokussierung des Strahls im Vergleich mit der Fokussierung des Strahls bei einer vorhergehenden Abtastung dadurch ermittelt werden, daß man bestimmt ob die Seiten der Hüllkurve gerade werden, was eine zunehmende Qualität der t>o Fokussierung des Strahls anzeigt oder sich stärker neigen, was eine abnehmende Qualität der Fokussierung des Strahls anzeigt Falls der Strahl einen Astigmatismus oder eine Randunschärfe aufweist, so beeinflußt dies die Qualität der Fokussierung. μ

In gleicher Weise läßt sich die Stromdichteverteilung des Strahls dadurch festUillen, daß man bestimmt, ob die Hüllkurve oben eben ist oder nicht !st die Oberseite der Hüllkurve nicht mehr eben, dann wird der Bereich in der Nähe der Spitzenamplitude der Hüllkurve kleiner, was eine ungleichmäßige Stromdichteverteilung anzeigt

Man kann demgemäß die Qualität der Fokussierung eines Strahls mit der Qualität der Fokussierung einer vorhergehenden Abtastung der Maske in der Weise vergleichen, daß man abzählt wie oft die Spannung innerhalb der Hüllkurve einen bestimmten Grenzwert überschreitet der vorzugsweise bei 10% der Spitzenamplitude der überlagerten Hochfrequenzspannung liegt Bei 10% der durch die überlagernde Hochfrequenzschwingung erzeugten Spitzenamplitude ist die Neigung der Seiten des Profils der Hüllkurve leicht mit der Neigung der Seiten der Profile der Hüllkurve vergleichbar, die bei einem vorhergehenden Durchlauf des Strahls über den Draht erzeugt warden. Selbstverständlich könnte man auch einen anderen Prozentsatz, beispielsweife 50% der Spitzenspannung verwenden.

Wenn die Spannung den vorgegebnen oder ausgewählten Grenzwert öfter überschreitet als im vorhergegangenen Zyklus, dann wird die Richtung der Stromänderung in der Fokussierspule umgekehrt Wenn aber die Spannung den gewählten Grenzwert weniger oft überschreitet als beim vorhergehenden Überfahren der Maske durch den Strahl, dann wird die Richtung der Änderung der Größe des durch die Fokussierspule hindurchfließenden Stroms beibehalten.

Der Strahl läuft bei der praktischen Durchführung längs einer geschlossenen Bahn über die aus gekreuzten Drähten bestehende Maske und es werden insgesamt 16 vollständige Umläufe benutzt, in denen eine automatische Fokuskorrektur durchgeführt wird. Dies reicht für eine zufriedenstellende Korrektur der Fokussierung des Strahls aus. Wenn immer die Richtung der Amplitudenänderung des Stromes sich dreimal hintereinander ändert wenn ein Korrektursigna! an die Fokussierungsspule angelegt wird, dann ist der beste Fokdssierungswert erreicht

Zur Feststellung, ob der Strahl eine zufriedenstellende S-.fomdichteverteilung aufweist liefert eine Zählung, wie oft die innerhalb der Hüllkurve auftretenden Schwingungen einen anderen Spar.nungsgrenzwert überschreiten, der vorzugsweise bei 90% der durch die überlagernde Hochfrequenzschwingung erzeugten Spannungsamplitude liegt eine Feststellung über die Qualität der Stromdichteverteilung des Strahls. Wenn also die innerhalb der Hüllkurve liegende Spannung den vorgegebenen Grenzwert öfter überschreitet als bei einem vorhergehenden Durchlauf des Strahls über das Gitter, so heißt dies, daß die Stromdichteverteilung des Strahls verbessert wird. Der Grund dafür ist darin zu sehen, daß eine Zunahme der Überschreitungen des bei 90% der Maximalspannung vorgesehenen Schwellwertes durch die überlagernde Hochfrequenzspuvmung eine Anzeige dafür darstellt daß die Fläche im obersten Teil des Profils zunimmt, so daß der obenliegende Abschnitt des Profils der HüUkurve sich verflacht

Die Erfindung, .hre Merkmale und Vorteile, wird nunmehr an Hand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 schematisch eine Anordnung zur genauen Steuerung und Überwachung eines Ladungsträgerstrahls,

Fig.2 schematisch eine Draufsicht auf einen Teil einer Maske, über die sich der Ladungsträgerstrahl während des Fokussiervorzanes bewegt

Fig.3 schematisch eine Draufsicht auf den sich bewegenden Strahl in einer Position, wenn er nicht durch die Hochfrequenzschwingung bewegt wird und in einer Position, in die er durch die Hochfrequenz bewegt wird,

F i g. 4 schematisch einen durch den Strahl beim Überstreichen eines Abschnittes der Maske erzeugten Impuls, wobei die durch die Hochfrequenzschwingungen erzeugten Schwingungen in dem Impuls beim Fintreten und Verlassen dieses Abschnittes der Maske zu sehen sind,

F i g. 5 zwei unterschiedlich geformte Hüllkurven, wie sie durch die hochfrequenten Schwingungen erzeugt werden, wenn der Elektronenstrahl in einen bestimmten Abschnitt der Maske eintritt oder diesen verläßt, wobei eine der Hüllkurven eine gute Fokussierung des Strahls und die andere Hüllkurve eine schlechte Fokussierung des Strahls darstellt,

r* i g. υ cine uUTCii uic ιιΟ€ιιιΓΕ£ΐίι€Γιΐ€Γι oCiiWingUngcH

des Elektronenstrahls beim Eintreten und Verlassen eines Abschnittes der Maske erzeugte Hüllkurve mit schlechter Stromdichteverteilung des Elektronenstrahls,

F i g. 7 ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung zur Korrektur von Ablenkfehlern,

Fig.8 ein Blockschaltbild der Detektor- und Zähl- :·-, schaltungen in Fig. 7,

F i g. 9 ein Blockschaltbild des in F i g. 7 verwendeten Aufwärts/Abwärts-Zählers,

Fig. 10 ein Blockschaltbild der Fokussiersteuerung von F i g. 7, jo

F i g. 11 ein Blockschaltbild eines Stromdichtedetektors in F i g. 7,

Fig. 12 ein Blockschaltbild einer Schaltung zur Erzeugung der Hochfrequenzschwingungen,

Fig. 13 ein Impulsdiagramm zur Darstellung der J5 verschiedenen Signale während der Fokussierung des Strahls und

Fig. 14 schematisch die Beziehung zwischen dem die Fokussierspule durchfließenden Strom und der Anzahl der beim Überstreichen der Maske durch den Elektronenstrahl gezählten Zyklen.

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 Formerhält Der Strahl 11 hat 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 de/ 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

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. mi

Der Strahl 11 durchläuft anschließend Stigmatorspulen 21A und 21B und anschließend die Fokussierspule 22. Die Stigmatorspulen 21/4 und 2\B und die Fokussierspule 22 sind mit einer Spaltensteuerung 16 verbunden. £>5

Nach Durchlaufen der Fokussierspule 22 wird der Strahl durch magnetische Ablenkspulen 23, 24, 25 und 26 beeinflußt Die magnetischen Ablenkspulen 23 und 24 steuern die Ablenkung des Strahls 11 in waagrechter oder A"-Richtung, während die magnetischen Ablenkspulen 25 und 26 die Ablenkung des Strahls 11 in senkrechter oder V-Richtung steuern. Die Ablenkspulen 23 bis 26 bewirken also gemeinsam durch entsprechende Ablenkung des Strahls 11 eine waagrechte Abtastbewegung des Strahls.

Obgleich der Strahl 11 eine rasterartige Abtastung ausführen könnte, wird er doch vorzugsweise etwa in der Form hin- und herbewegt, daß der Strahl sich längs benachbarter Zeilen jeweils in entgegengesetzten Richtungen bewegt

Der Strahl 11 durchläuft dann eine erste Gruppe elektrostatischer Ablenkplatten 27, 28, 29 i'rd V). Die elektrostatischen Ablenkplatten 27 und 28 bewirken eine Ablenkung des Strahls in waagrechter oder A"-Richtung, während die elektrostatischen Ablenkplatten 29 und 30 eine Ablenkbewegung des Strahls 11 V₁

....«U..«»!»«».. _n*4„„ VDUk«.._nn Ι.»»..-!...» rv:_ AUI I.

•S^IIIVI 1.1*11 t\.l VUbI M ~ l%l«*l I IUIIg Ul. 1*11 nVII. L^Il. /-IISII»!! fl~ platten 27 bis 30 dienen der Feineinstellung des Strahls 11 in jeder der vorbestimmten Einstellpositionen. Linearitatskorrektursignale werden den Ablenkspulen 23 bis 26 zugeleitet.

Nach Durchlaufen der elektrostatischen Ablenkplatten 27 bis 30 durchläuft der Strahl eine zweite Gruppe elektrostatischer Ablenkplatten 31, 32, 33 und 34. Die elektrostatischen Ablenkplatten 31 und 32 dienen der Ablenktilg des Strahls U in waagrechter oder Af-Richtung, während die elektrostatischen Ablenkplatten 33 und 34 der Ablenkung des Strahls 11 in senkrechter oder K-Richtung dienen. Die Platten 31 und 32 lenken den Strahl 11 in X-Richtung ab, und die Platten 33 und 34 lenken den Strahl 11 in V-Richtung aus jeder der vorbestimmten Positionen, in die der Strahl entsprechend seinem vorbestimmten Muster bewegt wird, so ab, 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 eingestellt wird.

Der Strahl 11 gelangt dann an eine Auffangplatie 35, die hier beispielsweise ein Halbleiterplättchen sein kann. Die Auffangplatte 35 ist in X- und y-Richtung einstellbar.

Die Fokussierung des Strahls U wird durch die Fokussierspule 22 gesteuert

Wenn das Programm in der Datenverarbeitungsanlage 19 bestimmt, daß die Zeit für eine gegebenenfalls erforderliche automatische Korrektur der Fokussierung gekommen ist dann wird die Auffangplatte 35 in der Weise bewegt, daß eine aus gekreuzten Drähten aufgebaute Maske 41 (vergL F i g. 2), die in der gle.dien Ebene, wie das auf der Auffangplatte 35 liegende Halbleiterplättchen liegt, unter dem unabgelenkten Strahl 11 liegt Ein Stromkollektor 42 vergl. (Fig.7), vorzugsweise eine Photodiode, ist unter der Maske 41 angebracht, die vorzugsweise aus einer Anzahl, zueinander senkrechter, in X- und y-Richtung sich erstreckender Wolframdrähte besteht

Ist die Maske 41 unter dem Strahl 11 richtig in Position gebracht, dann veranlaßt die digitale Steuerschaltung, daß die Analogstufe 17 ein Fokussier-Servosignal abgibt, das als positiver Impuls in Fig. 13 dargestellt ist Die Analogstufe 17 liefert dieses Fokussierservosignal über Leitung 43 (vergL Fig. 12) und über die optische Trennstufe 44 an ein ODER-Glied 45. Die optische Trennstufe 44 ist über Leitung 45' an Masse angeschlossen.

Das Ausgangssignal des ODER-Glieds 45 liegt als

Eingangssignal an einem NAND-Glied 46. Das andere, dem NAND-Glied 46 zugeführte Eingangssignal kommt von einem 300-kHz-OszilIator47.

Wenn der Fokussier-Servoimpuls der optischen Trennstufe 44 zugeleitet wird, dann IaBt das NAND- s Glied das vom Oszillator 47 kommende Signal nach einer Steuerstufe 48 durch, die die Amplitude der hochfrequenten Schwingung steuert, die über eine Leitung 49 der Analogstufe 17 und von dort jeder der elektrostatischen X- und V-Ablenkplatten 31,32,33 und 34 (vergl. Fig. 1) zugeführt wird. Die Hochfrequenz beträgt vorzugsweise etwa 2% der Breite des Strahls 11. Da diese Hochfrequenz den elektrostatischen Ablenkplatten für die X- und V-Ablenkung 31 bis 34 in Phase zugeleitet wird, hat die hochfrequente Schwingung einen Winkel von 45° in bezug auf die X- und V-Achsen, so daß der Strahl 11 in einer einzigen Richtung hin- und herschwingt. In Fig. 3 ist somit der Strahl 11 ausgezogen dargestellt, wenn die Hochfrequenzschwing:ing nicht zugeführt wird und in gestrichelten Linien, wenn die Hochfrequenz anliegt.

Das am Stromkollektor 42 (Fig. 7) abgenommene Signal hat eine auf dit hochfrequente Schwingung zurückzuführende hochfrequente Komponente. Diese Komponente ist gleich dem Produkt aus der Stromdichte des Strahles 11 und der durch die Hochfrequenz überstrichenen Fläche des Strahls 11.

Wird das Fokussier-Servosignal an die optische Trennstufe 44 angelegt, dann durchläuft der Strahl 11 eine nuadratische Bahn (Fig. 2) und überstreicht dabei die Abschnitte 61, 62, 63 und 64 der Maske 41 in der angegebenen Reihenfolge. Somit wird also der Strahl 11 in einer vorgeschriebenen geschlossenen Bahn rund um die Maske 41 bewegt.

Der Strahl 11 wird zunächst, wie durch einen Pfeil 65 angedeutet, in X-Richtung bewegt und überstreicht bei dieser Abtastung einen senkrechten Abschnitt 61 der Maske 41. Diese erste Bewegung des Strahls 11 wird durch ein von der Analogstufe 17 kommendes Signal » + X Abtasten« bewirkt. Dieser + X-Abtastimpuls w beginnt, wie aus Fig. 13 zu erkennen, zum gleichen Zeitpunkt wie das Signal »Fokussier Servo«.

Wie aus dem Impulsdiagramm der Fig. 13 zu erkennen, wird für die magnetische X-Ablenkung den XAblenkspulen 23 und 24 eine ansteigende Ablenk- « spannung zugeführt, die den Strahl 11 in +X-Richtung ablenkt Am Ende des Anstiegs der Ablenkspannung für die X-Ablenkung wird eine abnehmende Ablenkspannung für die magnetische V-Ablenkung den V-Ablenkspulen 25 und 26 zugeführt so daß sich der Strahl 11 nunmehr in der — y-Richtung bewegt, wie dies durch den Pfeil 66 in F i g. 2 angedeutet ist, und läuft dabei über einen waagrechten Abschnitt 62 der Maske 41. Hat die Ablenkspannung für die magnetische K-Ablenkung ihren tiefsten Wert erreicht dann ist auch die Bewegung in - y-Richtung beendet und es wird eine abnehmende yf-Ablenkspannung den Jf-Ablenkspulen 23 und 24 zugeleitet die nunmehr den Strahl 11 in -A"-Richtung, wie durch den Pfeil 67 in F i g. 2 angedeutet bewegen, so daß der Strahl über einen senkrechten Abschnitt 63 der M Maske 41 läuft Hat die Ablenkspannung für die negative ^-Richtung ihren Tiefstwert erreicht so daß die Bewegung in —Λ¹ Richtung beendet ist dann wird eine zunehmende Ablenkspannung in y-Richtung an die y-Ab!enkspu!en 25 und 26 angelegt die den Strahl 1! in + y-Richtung ablenken, wie dies durch einen Pfeil 68 in Fig.2 angedeutet ist so daß der Strahl Ober einen waagrechten Abschnitt 64 der Maske 41 läuft Somit durchläuft der Strahl 11 eine quadratische vorbestimmte Bahn 60.

Wie aus F i g. 4 zu erkennen, weist der Ausgangsstfom des Stromkollektors 42 dann ein Maximum auf, wenn der Strahl U völlig außerhalb der Maske 41 liegt, nimmt von seinem Maximalwert auf ein Minimum ab, während sich der Strahl 11 über der Maske 41 bewegt und hat dann ein Minimum, wenn der Strahl 11 vollständig über einem der Abschnitte 61 bis 64 der Maske 41 liegt und nimmt dann wieder von seinem Minimum bis auf sein Maximum zu, wenn sich der Strahl 11 von einem dieser Abschnitte 61 bis 64 der Maske 41 hinwegbewegt.

Während der Zeit, in der der Strahl sich auf einen der Abschnitte 61 bis 64 der Maske 41 oder von einem dieser Abschnitte wegbewegt, enthält der am Stromkollektor 42 abgenommene Strom die hochfrequenten Schwingungen, die durch das von der Steuerstufe 48 kommende hochfrequente Signal erzeugt werden. Das hochfrequente Signal, das beim Auflaufen des Strahls auf einen der Abschnitte 41 bis 44 der Maske 41 erzeugt wird, ist in dem in Fig.4A gezeigten Impuls bei 68/4 dargestellt und das hochfrequente Signal, das durch den von einem der Abschnitte 61 bis 64 der Maske 41 ablaufenden Strahl 11 erzeugt wird, ist in dem Impuls in Fig.4 bei 680 gezeigt. Dieses hochfrequente Signal erzeugt eine Hüllkurve, die eine Anzeige für die Qualität der Fokussierung des Strahls 11 Hefen.

Zwei verschiedene Hüllkurven 69 und 70 des hochfrequenten Signals sind in F i g. 5 dargestellt. Jede der Hüllkurven 69 und 70 umschließt die gleiche Fläche, da der Strahl 11 den gleichen Strom erzeugt.

Ist der Strahl 11 von Ablenkfehlern oder Aberrationen frei, dann hat er eine angenähert rechteckige Hüllkurve, da die Stromdichte in allen Teilen des Strahls 11 die gleiche ist Ist der Strahl 11 jedoch nicht richtig fokussiert, dann werden die Kanten des Strahls verwischt, so daß sich das Profil der Stromdichte des Strahls 11, welches durch die beiden Hüllkurven 69 und 70 dargestellt ist verwischt. Weist der Strahl 11 eine Randunschärfe auf, dann würde die bei der Bewegung des Strahls 11 in einer der X- und Y-Abtastungen erzeugte Hüllkurve scharf definierte Umrisse aufweisen, während andererseits die Bewegung des Strahls 11 in der anderen Abtastrichtung unscharfe Ränder der Hüllkurve erzeugen würde.

Es sei hierbei darauf verwiesen, daß die Hüllkurven 69 und 70 durch Spannungen gebildet werden, die unmittelbar mit der hochfrequenten Komponente des vom Stromkollektor 42 abgenommenen Stromes in Beziehung stehen. Der Grund dafür besteht darin, daß das Ausgangssignal des Stromkollektors 42 einem Strom-Spannungswandler 71 (Fig.7) zugeleitet wird, der beispielsweise ein Operationsverstärker sein kann, und die Hüllkurven 69 und 70 stellen das Ausgangssignal des Strom-Spannungswandlers 71 dar, der ein invertiertes Ausgangssigna] liefert

Vergleicht man, wie oft die Spannung innerhalb der Hüllkurven 69 und 70 einen bestimmten Pegel überschreitet so kann man bestimmen, welche der beiden Hüllkurven 69 oder 70 die beste Fokussierung liefert Wenn man beispielsweise abzählt wie oft die Spannung innerhalb der Hüllkurve 69 oder 70 den Wert von 10% der Spitzenspannung überschreitet dann kann man durch Vergleich ermitteln, weiche der beiden Hüllkurven 69 und 70 die bessere Fokussierung liefert da diejenige Hüllkurve, bei der die Spannung innerhalb der Hüllkurve 10% des Maximalwertes weniger oft

überschreitet, eine für die Fokussierung besser geeignete Hüllkurve ist

Während jeder Bewegung des Strahles 11 längs der gesamten Bahn 60 werden insgesamt acht Hüllkurven erzeugt, da jedesmal dann, wenn der Strahl 11 auf einen der Drähte der Maske 41 aufläuft und wieder von diesem abläuft, eine Hüllkurve erzeugt wird. Vergleicht man, wie oft die Spannung den Wert 10% der Spitzenspannutig in zwei aufeinanderfolgenden Bewegungen des Strahls 11 um die Maske 41 längs der Bahn 60 herum überschreitet, so erhält man durch Vergleich zwischen den beiden Bewegungszyklen des Strahls 11 längs der gesamten Bahn 60 einen Hinweis dafür, ob das der Fokussierspule 22 in der Zeit zwischen zwei Zyklen zugeführte Korrektursignal die Fokussierung des Strahls 11 verbessert oder verschlechtert hat.

Wenn der Strahl U den senkrechten Abschnittet der Maske 41 zu überfahren beginnt, dann erzeugt der Stmmkollpktnr 42 einen mit dem hochfrequenten Signal überlagerten, sich ändernden Strom. Das Ausgangssignal des Strom-Spannungswandlers 71 wird invertierte Spannung an den Bandfilterverstärker 72 (F i g. 7) geben. Der Bandfilterverstärker 72 läßt nur diejenige Hüllkurvenspannung durch, die erzeugt wird, wenn der Strahl 11 einen der Abschnitte 61 bis 64 der Maske 41 überfährt, und bildet dabei die Hüllkurven.

Die automatische Verstärkungsregelungsschaltung 76 hält die Amplitude der Hüllkurve auf einer Spannung von 14 Volt Spitze/Spitze fest und kompensiert damit langsame Änderungen in der Helligkeit des Strahls 11 aus. Das auf der Ausgangsleitung 79 der automatischen Verstärkungsregelungsschaltung 76 auftretende Ausgangssignal hat daher maximal eine Spannung von 14 Volt Spitze/Spitze.

Die Fokussierhüllkurve kann dabei als eine zeitabhängige Funktion durch einen Ausdruck der Form

eHüiikurvc= V_pE(t)sm 2nft

beschrieben werden, wobei sin lit ft die Sinuswelle der Frequenz mit der Amplitude 1 darstellt. E(t) ist eine Spannung als eine Funktion der Zeit, die den positiven Spitzenwerten der Hüüiojrve folgt und auf eine maximale Spitzenamplitude von eins normalisiert ist, und Vp ist die tatsächliche positive Spitzenamplitude der Hüllkurve.

Die auf der Leitung 79 auftretende Ausgangsspannung ist die durch das Einlaufen und Ablaufen des Strahls 11 auf einem der Abschnitte 61 bis 64 der Maske 41 erzeugte Hüllkurve und ist Vio des Produkts aus den beiden Faktoren 10 C/V_pund

V_pE(t)un2nft,

wobei C eine Konstantspannung ist Das heißt, die auf der Leitung 79 auftretende Ausgangsspannung ist

C(E/t)s\n2nff).

Das heißt aber, daß jede der die Fokussierung anzeigenden, auf Leitung 79 auftretenden Hüllkurven eine konstante Amplitude hat, die durch den Faktor C bestimmt ist, während ihre Form, die durch

E(t) ύηΤπ Λ

bestimmt, nicht verzerrt ist

Die von der automatischen Verstärkungsregelungsschaltung 76 kommende Ausgangsspannung ist über die Ausgangsleitung 79 und eine Leitung 88 roit einer Detektor- und Zählstufe 89 verbunden, Die Detektorimd Zählstufe 89 enthält Spannungsvergleichsschaltungen 90 und 91 (vergl. Fig. 18), wobei jede der Vergleichsstufen dann ein Ausgangssignal erzeugt, wenn ihr Schwellwert überschritten wird.

Der Schwellwert für die positive Spannungsvers gleichsschaltung 90 beträgt 10% der auf der Ausgangsleitung 88 auftretenden positiven Spitzenspannung. Da die positive Spitzenspannung 7 Volt beträgt, erzeugt die positive Spannungsvergleichsschaltung 90 jedesmal dann ein Ausgangssignal, wenn die innerhalb der Hüllkurve liegende Spannung den Wert 0,7 Volt überschreitet In gleicher Weise liefert die negative Spannungsvergleichsschaltung 91 jedesmal dann, wenn die Spannung innerhalb der Hüllkurve negativer ist als 10% der negativen Spitzenspannung, ein Ausgangssignai. Das heißt, jedesmal, wenn die negative Spannung innerhalb der Hüllkurve den Wert —0,7 V in negativer Richtung überschreitet, liefert die Spannungsvergleichsschaltung 91 einen Ausgangsimpuls.

Der Ausgang der positiven Spannungsvergleichs-

schaltung 90 ist mit einer monostabilen Kippschaltung 92 verbunden, die immer dann einen positiven Ausgangsimpuls abgibt, wenn die Spannungsvergleichsschaltung 90 als Ausgangssignal einen positiven Impuls liefert. Das positive Ausgangssignal der monostabilen Kippschaltung 92 wird in einer Inverterstufe 93 invertiert und als negatives Eingangsimpulssignal einem NAND-Glied 94 zugeleitet.

In gleicher Weise liegt das Ausgangssignal der negativen Spannungsvergleichsschaltung 91 an einer

M monostabilen Kippschaltung 95, die jedesmal dann einen positiven Ausgangsimpuls abgibt, wenn die negative Spannungsvergleichsschaltung 91 bei Überschreitung ihrer Schwellwertspannung ein positives Ausgangssignal abgibt. Das von der monostabilen Kippschaltung 95 kommende positive Ausgangssignal wird in einer Inverterstufe 96 invertiert und als negativer Eingangsimpuls dem NAND-Glied 94 zugeleitet
Wenn daher in einer der Spannungsvergleichsschaltungen 90 oder 91 die entsprechende Schwellwertspannung überschritten wird, so daß ein negativer. Eingangssignal an dem NAND-Glied 94 liegt, tritt am Ausgang des NAND-Gliedes 94 ein positiver Impuls auf, da dieses NAND-Glied nur dann einen negativen Impuls

♦5 abgibt, wenn an seinen beiden Eingängen ein positives Eingangssignal liegt. Somit tritt jeder von den Spannungsvergleichsschaltungen 90 und 91 kommende Ausgangsimpuls am Ausgang des NAND-Gliedes 94 als positiver Impuls auf. Das heißt aber, daß alle am Ausgang des NAND-Gliedes 94 auftretenden positiven Ausgangsimpulse die Gesamtzahl der Fälle darstellen, bei denen die innerhalb der Hüllkurve liegende Spannung 10% der positiven oder negativen Spitzenspannung überschreitet, wenn der Strahl 11 auf einen der Abschnitte 61 bis 64 der Maske 41 aufläuft oder von diesen abläuft

Die vom NAND-Glied 94 kommenden Ausgangsimpulse werden über eine Leitung 97 den Eingangsleitungen 98 und 99 einer aufwärts/abwärts zählenden

w Zählschaltung 100 zugeführt Die Eingangsleitung 98 liegt an einem der Eingänge eines NAND-Gliedes 101 (F i g. 9), dessen anderer Eingang am (^-Ausgang einer taktmäßig angesteuerten bistabilen JK-Kippschaltung 102 angeschlossen ist Der (^-Ausgang der bistabilen Kippschaltung 102 ist mit dem AT-Eingang der gleichen Stufe verbunden.

Wenn die Kippschaltung 102 an ihrem Q-Ausgang ein positives Signal abgibt, dann liefert das NAND-Glied

101 auf seiner Ausgangsleitung 103 jedesmal dann einen negativen Impuls, wenn auf der Eingangsleitung 98 des NAND-Gliedes 101 ein vom NAND-Glied 94 kommendes Ausgangssignal auftritt Demgemäß wird jeder von den Vergleichsschaltungen 90 und 91 kommende und durch das NAND-Glied 94 gezählte Impuls dann der Ausgangsleitung 103 zugeleitet, wenn am Q-Ausgang der Kippschaltung 102 ein positives Potential liegt.

Die Eingangsleitung 99 der Aufwärts/Abwärts-Zählschaltung 100 ist an einem der Eingänge eines NAND-Gliedes 104 angeschlossen, dessen zweiter Eingang mit dem ^-Ausgang der Kippschaltung 1C2 verbunden ist. Der (^-Ausgang j_st außerdem mit dem /-Eingang der Kippschaltung 102 verbunden.

Wenn daher an.dem Q-Ausgang der Kippschaltung

102 ein positives Potential liegt, dann liefert das NAND-Glied 104 jedesmal dann auf seiner Ausgangsleitung 105 einen negativen Impuls, wenn das NAND-Glied 94 auf seiner Ausgangsleitung 97 einen positiven Impuls erzeugt. Ist daher die Kippschaltung 102 in den Schaltzustand eingestellt, bei dem am (^-Ausgang ein positives Potential auftritt, dann zählt das NAND-Glied 104 die vom NAND-Glied 94 kommenden Impulse und gibt diese an die Leitung 105 ab.

Der Takteingang C der bistabilen Kippschaltung 102 ist über eine Leitung 106 mit einer monostabilen Kippschaltung 107 in F i g. 7 verbunden. Diese monostabile Kippschaltung 107 ist über eine Leitung 108 mit der Analogstufe 17 für die Aufnahme des Signals +X-Abtasten verbunden. Somit wird die monostabile Kippschaltung 107 jedesmal dann, wenn der Strahl 11 mit dem Durchlaufen der Bahn 60 beginnt, betätigt und liefert einen Eingangsimpuls an den Takteingang C der Kippschaltung 102 (vergl. F i g. 9).

Die negativ gerichtete Flanke des von der monostabilen Kippschaltung 107 ankommenden Impulses kippt die Kippschaltung 102, die ihren Betriebszustand ändert. Somit wird jedesmal dann, wenn der Strahl 11 seine Bewegung längs der Bahn 60 beginnt, der Betriebszustand der Kippschaltung 102 geändert und bewirkt das entgegengesetzte Ergebnis der NAND-Glieder 101 und 104 im Vergleich mit dem vorhergehenden Bewegungszyklus des Strahls 11 längs der Bahn in Abhängigkeit von auf der Leitung 97 auftretenden positiven Impulsen.

Die Leitungen 103 und 105 sind an einem 12-Bit-Aufwärts/Abwärts-Zähler 110 angeschlossen. Wenn das NAND-Glied 101 bei positivem Ausgangspotential am (^-Ausgang der Kippschaltung 102 auf die positiven, vom NAND-Glied 94 kommenden Impulse anspricht, dann zählt der Zähler 110 aufwärts. Wenn das NAND-Glied 104 bei einem positiven Ausgangspotential am ^-Ausgang der Kippschaltung 102 auf die vom NAND-Glied 94 kommenden positiven Impulse anspricht, dann zählt der Zähler 110 abwärts.

Übertrifft der Abwärtszählwert den Aufwärtszählwert, dann liefert der Zähler 110 auf seiner Ausgangsleitung 111 einen negativen Impuls. Sind die beiden Zählwerte gleich, dann tritt auf der Ausgangsleitung 111 kein Ausgangssignal auf. Ein dafür brauchbarer Zähler wird von der Firma Fairchild Semiconductor unter der Modellnummer 3966 geliefert

Wenn die Kippschaltung 102 ihren Zustand ändert, so daß durch das NAND-Glied 101 der Zähler 110 veranlaßt wird, aufwärts zu zählen, dann liegt das vom (^-Ausgang der Kippschaltung 102 kommende Ausgangssignal nicht nur am NAND-Glied 101, sondern auch an der monostabilen Kippschaltung 112, die immer dann auf ihrer Ausgangs'eiiiing 113 einen positiven Impuls abgibt, wenn der {^-Ausgang der Kippschaltung 102 ein positives Potential annimmt Die Ausgangsleitung 113 ist am Hauptrückstelleingang des Zählers 110 angeschlossen und stellt diesen vor Beginn eines Aufwärtszähl Vorgangs auf Null zurück.

Wenn die Kippschaltung 102 ihren Zustand tür eine Abwärtszählung des Zählers 110 ändert, bewirkt das um (^-Ausgang auftretende Ausgangssignal, daß das NAND-Glied 104 für jeden positiven, auf der Leitung 99

to auftretenden Impuls entsperrt wird, und daß eine monostabile Kippschaltung 114 auf ihrer Ausgangsleitung 115 einen positiven Ausgangsimpuls erzeugt. Diie monostabile Kippschaltung 114 liefert immer dann einen positiven Ausgangsimpuls, wenn der (^-Ausgang drr Kippschaltung 102 ein positives Potential annimmt und entsperrt damit das NAND-Glied 104 für von NAND-Glied 94 kommende Impulse für eine Abwärtszählung im Zähler 110.

Die Ausgangsleitung 111 des Zählers 110 ist an einem

Μ Eingang eines NAND-Gliedes 116 (Fig. 12) einer Fokussierstec.erschaltung 117 angeschlossen. Der andere Eingang des NAND-Gliedes 116 ist mit einer bistabilen Kippschaltung 118 verbunden, die gleichartig aufgebaut ist wie die Kippschaltung 102. Die bistabile Kippschaltung 118 nimmt zu Beginn eines Fokussier-Servosignals ein von der Analogstufe 17 kommendes Signal auf und ändert ihren Schaltzustand. Dieser Impuls, der im Impulsdiagramm der Fig. 13 als Fokussier-Servostartimpuls bezeichnet ist, wird von der Analogstufe 17 über die Leitung 119 zugeführt. Eine Inverterstufe 120 liefert dann einen negativen Impuls an den S-Eingang der Kippschaltung 118, so daß am (^-Ausgang der Kippschaltung 118 immer dann ein positives Potential auftritt, wenn der Fokussier-Servostartimpuls über die Leitung 119 ankommt. Somit wird beim Beginn des Zyklus für die automatische Fokussierung des Strahls 11 vom Q-Ausgang der Kippschaltung 118 ein positives Eingangssignal an das NAND-Glied 116 angelegt

Der Q-Ausgang der Kippschaltung 118 ist außerdem mit einem Eingang eines NAND-Glieds 121 verbunden, an dessen anderem Eingang ein vor. der monostabilen Kippschaltung 114 über deren Ausgangsleitun«? 115 kommendes Eingangssignal anliegt. Wenn als^ die Aufwärtszählung beendet ist und die Abwärtszählung beginnen soll, so daß die monostabile Kippschaltung 114 einen positiven Ausgangsimpuls liefert, dann ändert das NAND-Glied 121 das an seinem Ausgang auftretende Signal in der Weise, daß nunmehr auf dieser Ausgangsleitung 122 ein negativer Impuls auftritt.

Die Leitung 122 ist mit den Eingängen der NAND-Glieder 123 und 124 verbunden. Das andere Eingangssignal für das NAND-Glied 123 wird von einer bistabilen Kippschaltung 125 geliefert, die von gleicher Bauart ist wie die Kippschaltung 102. Somit ist das NAND-Glied 123 am (^-Ausgang der Kippschaltung 125 angeschlossen. Das andere Eingangssignal für das NAND-Glied 124 wird vom Q-Ausgang der Kippschaltung 125 abgeleitet

Der Takteingang C der Kippschaltung 125 ist über eine Leitung 126 mit dem Ausgang des NAND-Gliedes 116 verbunden. Jedesmal dann, wenn am Ausgang des NAND-Gliedes 116 ein positiver Impuls auftritt, ändert die Kippschaltung 125 ihren Zustand und bewirkt daß das andere der NAND-Glieder 123 und 124 ausgangsseitig ein Signal abgibt das von den durch das NAND-Glied 121 gelieferten Signalen abhängt
Jedesmal dann, wenn das NAND-Glied 121 auf seiner

Ausgangsleitung 122 einen negativen Impuls abgibt, hat der Zähler 110 aufwärtsgezählt Nach dem Ende jedes Zählvorgangs, d. h. dem Zählen, wie oft die Spannung innerhalb der Hüllkurve den Wert von 10% der Spitzenspannung während einer einmaligen Bewegung des Strahles 11 längs der Bahn 60 überschritten hat, erzeugt eines der NAND-Glieder 123 oder 124, abhängig vom Zustand der Kippschaltung 125 einen Ausgangsimpuls, der an einen 8-Bit-Abwärtszähler 127 abgegeben wird. Eine geeignete Ausführungsform eines 8-Bit-Abwärtszählers 127 stellt das durch die Firma Fairchild Semiconductor auf den Markt gebrachte Modell 9366 dar.

Der Zähler 127 ist ausgangsseitig mit einem 8-Bit-Digital-Analogwandler 128 verbunden. Der Digital-Analogwandler 128 liefert über seine Ausgangsleitung 12Q und eine Treiberstufe 130 (Fig.7) eine Spannung an die Fokussierspule 22.

Wenn der Zähler 110 (Fig. 11) am Ende einer Abwärtszählung auf seiner Ausgangsleitung ein Ausgangssigna! abgibt, dann liefert das NAND-Glied 115 (Fig. 12) auf der Ausgangsleitung 126 einen positiven Impuls, der den Betriebszustand der Kippschaltung 125 ändert Daher liefert das andere der beiden NAND-Glieder 123 und 124 in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des NAND-Gliedes 121 am Ende des nächsten Zyklus des längs der Bahn 60 laufenden Strahles 11 ein Ausgangssignal.

Jeder der von dem NAND-Glied 123 abgegebenen positiven Ausgangsimpulse bewirkt eine Aufwärtszählung im Zähler 127 und jeder vom NAND-Glied 124 abgegebene Ausgangsimpuls hat eine Abwärtszählung des Zählers 127 zur Folge. Wenn daher der dem Zähler

127 zugeführte Impuls vom NAND-Glied 123 kommt, dann nimmt die am Ausgang des 8-Bit-Digital-Analog-Wandlers 128 auftretende Ausgangsspannung zu, so daß der durch die Fokussierspule 22 fließende Strom zunimmt Wenn dagegen das NAND-Glied 124 einen Impuls an den Zähler 127 abgibt, dann nimmt die auf der Ausgangsleitung 129 des 8-Bit-Digital-Analogwandlers

128 auftretende Ausgangsspannung ab, so daß der durch die Fokussierspule 22 fließende Strom ebenfalls abnimmt.

Der Zähler HO (Fig. 11) liefert nur dann auf seiner Ausgangsleitung 11 einen negativen Impuls, wenn die Anzahl der bei der Abwärtszählung gezählten Impulse die Anzahl der bei der Aufwärtszählung gezählten Impulse übertrifft. Das heißt aber, daß bei der zweiten Abtastung die Fokussierung schlechter ist, was durch die Abwärtszählung angezeigt wird, als vor einer Änderung des durch die Fokussierspule 22 fließenden Stromes am Ende der ersten Abtastung (einer Aufwärtszählung) der Fall war. Daher muß nunmehr die Zählrichtung des Zählers 127 (Fig. 12) umgekehrt werden, so daß auch die Richtung der Änderung de» die Fokussierspule 22 durchfließenden Stromes umgekehrt wird.

Wenn somit nach der Abwät tszählung nunmehr die nächste Abtastung erfolgt und der Zähler 110 aufwärts zählt, dann würde das auf der Leitung 122 des NAND-Gliedes 121 beim Endi: der Aufwärtszählung auftretende Ausgangssignal nunmehr dem anderen der beiden NAND-Glieder 123 und. 124 zugeführt werden und damit die Zählrichtung des Zählers 127 umkehren. Damit kehrt sich auch die Richtung der Änderung des durch die Fokussierspule 22 fließenden Stromes um. Wenn also der Strom bisher zugenommen hat, wird er nunmehr abnehmen, und wenn er bisher abgenommen hat, wird er nunmehr zunehmen.

Wenn jedoch am Ende einer Abwärtszählung des Zählers 110 auf der Ausgangsleitung 111 kein Ausgangssignal auftritt, dann bedeutet dies, daß die Fokussierung durch die Änderung des die Fokussierspule am Ende der vorhergehenden Abtastung (Aufwärtszählung) durchfließenden Stromes verbessert worden ist Daher wird der Zustand der Kippschaltung 125 nicht geändert, und der Zähler 127 zählt weiter in der gleichen Richtung.

Da es wünschenswert ist, daß auch für die beste, für den Strahl 11 erzielbare Fokussierung eine kleinste Anzahl von Impulsen bei einem Überschreiten des Wertes von 10% der negativen oder positiven Spitzenspannung vorhanden ist, wenn sich der Strahl 11 in einem Zyklus längs seiner Bahn 60 bewegt, gibt es auch einen durch die Fokussierspule fließenden Strom, für den die Anzahl der erforderlichen Impulse ein Minimum ist In F i g. 14 ist die Beziehung zwischen der Angabe der Impulse und dem durch die Fokussierspule 22 fließenden Strom dargestellt Es sei angenommen, daß die Anzahl der Impulse durch jede Zunahme des die Fokussierungsspule am Ende jeder Aufwärtszählung des Zählers 110 durchfließenden Strom und einer Aufwärtszählung des Zählers 107 abnimmt da die vom NAND-Glied 123 kommenden Impulse die von dem Digital-Analogwandler 128 abgegebene Spannung erhöhen.

Tritt die kleinstmögliche Anzahl von Impulsen auf, dann hat die nächste Abtastung (eine Abwärtszählung] eine Zunahme der Anzahl der Impulse zur Folge, was durch den Schritt 131 in Fig. 14 angedeutet ist Wenn dies eintritt, dann liefert der Zähler UO (Fig.9) auf seiner Ausgangsleitung Hl einen negativen Impuls, da die Anzahl der während der Abwärtszählung gezählten Impulse die die Zahl der während der Aufwärtszählung gezählten Impulse übersteigt, wodurch der Zustand der Kippschaltung 125 geändert wird. Daher wird der durch die Fokussierspule 22 fließende Strom durch die von dem Digital-Analogwandler 128 abgegebene niedrigere Spannung verringert, da der Zähler 127 nunmehr am Ende der Aufwärtszählung im Zähler 110 durch das NAND-Glied 124 abwärts gezählt wird.

Da nunmehr während der nächsten Abwärtszählung im Zähler 110 der die Fokussierspule 22 durchfließende Strom kleiner ist, wird die während dieses Bewegungszyklus des Strahls 11 längs der Bahn 60 erzeugte Anzahl von Impulsen ein Minimum sein. Dies ist während der Abwärtszählung im Zähler HO der Fall. Der Zustand der Kippschaltung 125 wird daher am Ende der Abwärtszählung des Zählers HO nicht geändert

Daher wird der die Fokussierspule 22 durchfließende Strom am Ende der Abtastung verringert so daß sich im Zähler 110 wieder eine Aufwärtszählung ergibt Dadurch wird aber die Zahl der während der nächsten Abwärtszählung im Zähler HO gezählten Impulse über das Minimum hinaus erhöht, so daß der Zähler HO wiederum ain Ende der Abwärtszählung auf seiner Ausgangsleitung Hl einen negativen Impuls abgibt Diese Zunahme in der Anzahl der Impulse während der Abwärtszählung ist im Schritt 137 in Fig. 14 angedeutet

Da auf der Ausgangsleitung 111 des Zählers HO ein negativer Impuls auftritt, ändert die Kippschaltung 125 wieder ihren Zustand. Dadurch wird aber der die Fokussierspule 22 durchfließende Strom wiederum erhöht, bis der Schritt 131 wieder erreicht ist Zu diesem Zeitpunkt liefert der Zähler HO wieder auf der Ausgangsleitung HI einen Impuls, der wiederum den

Zustand der Kippschaltung 125 umschaltet

Wenn drei dieser Impulse auf der Ausgangsleitung 111 aufgetreten sind, dann ist die kleinste Anzahl von Impulsen innerhalb der Hüllkurve erzeugt, da diese drei Änderungen anzeigen, daß der Tiefpunkt der Impuls- ϊ zahl erreicht ist, was durch die gekrümmte Linie 133 in F i g. 14 angedeutet ist Wenn dies eintritt, sollte die Fokussiersteuerschaltung abgeschaltet werden.

Demgemäß ist die Ausgangsleitung 126 des NAND-Gliedes 116 nicht nur mit der Kippschaltung 125, in sondern auch mit einem dreistufigen Zähler 135 (Fig. 10) verbunden. Der Zähler 135 zählt daher jedesmal dann, wenn die Kippschaltung 125 ihren Zustand ändert Der Zähler 135 ist tatsächlich ein 4-Bitzähler, dessen dritter Ausgang zur Betätigung einer ' > monostabilen Kippschaltung 136 dient

Diese Kippschaltung 136 erzeugt auf ihrer Ausgangsleitung 137 einen Rückstellimpuls, der dem Rückstelleingang R der Kippschaltung 118 zugeleitet wird. Dadurch wird aber der Q-Ausgang der Kippschaltung 118 negativ, so daß das NAND-Glied 121, wenn ein positiver Impuls über die Leitung 115 ankommt, seinen Zustand nicht mehr ändern kann. Wenn daher die Kippschaltung 125 ihren Zustand dreimal geändert hat und damit anzeigt daß innerhalb der acht Hüllkurven die kleinste 2"> Anzahl von Impulsen auftritt, dann verhindert der Zähler 135 eine weitere Betätigung des NAND-Gliedes 121, so daß kein weiteres Änderungssignal an den Digital-Anaiogwandler 128 abgegeben wird. Der Digital-Anaiogwandler 128 hält daher sein Ausgangs- *n signal so lange fest, bis ein neuer Fokussierservo-Zyklus eingeleitet wird= bei dem ein Fokussierservo-Startimpuls an die Kippschaltung 118 abgegeben wird

Die uionostabile Kippschaltung 136 liefert außerdem auf ihrer Ausgangsleitung 137 einen negativen Impuls, ^r> der über eine Leitung 138 dem Hauptrückstelleingang des Zählers 135 zugeleitet wird Dieser negative Impuls stellt den Zähler 135 auf Null zurück.

Wie bereits erwähnt werden durch den Strahl 11 beim Oberfahren der vier Abschnitte 61 bis 64 der *o Maske 41 (F i g. 2) acht Hüllkurven erzeugt Dabei zählt der Zähler 110, wie oft die in diesen acht Hüllkurven auftretende Spannung 10% der positiven bzw. negativen Spitzenspannung überschreitet

Außerdem läuft der Strahl 11 16mal vollständig um die Maske 41 herum. Obgleich an sich zwei der Zyklen für die Aufwärts- und Abwärtszählung des Zählers 110 erforderlich sind, reichen doch die acht Steuermöglichkeiten für die Steuerung des durch die Fokussierspule 22 fließenden Stroms völlig aus, um den Strahl U in ^w zufriedenstellender Weise zu fokussieren.

Zusätzlich zur automatischen Korrektur der Fokussierung des Strahls 11 läßt die vorliegende Erfindung auch eine manuelle Korrektur der Qualität der Fokussierung des Strahls 11 zu. Die Ausgangsleitung 97 (Fig.7 und 8) des NAND-Glieds 94 (Fig.8) gibt außerdem die vom NAND-Glied 94 kommenden positiven Ausgangsimpulse Ober eine Leitung 150 (Fig.7) an einen 8-12-Bitzähler 151 ab. Solche 8-12-Bitzähler sind von der Firma Fairchild Semkon- &⁰ ductöf unter der Modellnuffiffier 9366 erhältlich.

Der 8-12-Bitzähler 151 zählt alle vom NAND-Glied 94 kommenden Ausgangsimpulse und ermittelt den Durchschnitt von acht während eines Bewegungszyklus des Strahls U längs der Bahn erzeugten Hullkurve ^b5 dadurch, daß in Abhängigkeit von der Größe des Strahls 11 durch zwei oder durch vier geteilt wird. Bei einer Division durch zwei oder vier erhält man die durchschnittliche Qualität der Fokussierung des Strahls 11 sowohl in Richtung der X-Achse als auch in Richtung der y-Achse.

Das von dem 8-12-Bitzähler 151 kommende Ausgangssignal wird einem 8-Bit-Digital-Analogwandler 152 zugeleitet

Wenn die Abtastung des Strahls 11 in +AT-Richtung eingeleitet wird, wie dies durch den auf der Leitung 108 auftretenden Impuls +A¹-Abtasten angezeigt wird, wodurch die monostabile Kippschaltung einen positiven Ausgangsimpuls abgibt, dann wird dieser positive von der Kippschaltung 107 kommende Ausgangsimpuls nicht nur über die Leitung 106 an die bistabile Kippschaltung 102 (Fig.9), sondern auch aber eine Leitung 153 (F i g. 7) an einen 8-Bit-Digital-Analogwandler 152 zur Taktgabe abgegeben. Wenn dies eintritt, dann speichert der 8-Bit-Digital-Analogwandler 152 den Zählwert des Zählen; 151, bis der nächste Taktimpuls ankommt, und gibt Ober die Ausgangsleitung 154 eine Ausgangsspannung ab, die die durchschnittliche Qualität der Fokussierung des Strahls 11 in Jf- und y-Richtung am Ende eines Bewegungszyklus des Strahls 11 längs der gesamten Bahn 60 anzeigt

Das von der Leitung 154 kommende Signal wird über eine Leitung 155 an ein Voltmeter 156 übertragen. Die auf der Leitung 154 auftretende Ausgangsspannung ist der durchschnittlichen Breite von acht Hüllkurven proportional. Wenn man die vom 8-Bit-Digital-Analogwandler 152 kommende Ausgangsspannung dem Voltmeter 156 zuführt läßt sich die Qualität der Fokussierung am Voltmeter 156 ablesen. Die eine zufriedenstellende Fokussierung anzeigende Spannung ist bekannt und wird mit der Anzeige des Voltmeters 156 verglichen.

Die negativ gerichtete Flanke des von der monostabilen Kippschaltung 107 abgegebenen Ausgangsimpulses gelangt auf eine wehere monostabile Kippschaltung 157, die auf ihrer Ausgangsleitung 158 einen positiven Impuls abgibt Dieser auf der Ausgangsleitung 158 auftretende positive Impuls wird über eine Leitung 159 dem Hauptrückstelleingang des 8-12-Bitzählers 151 zugeführt und stellt diesen auf Null zurück. Da dies eintritt nachdem der 8-Bit-Digital-Analogwandler 152 den vom Zähler 151 kommenden Zählwert abgespeichert hat und daraus eine über die Leitung 154 abgegebene Ausgangsspannung ableitet, kann der Zähler 151 wiederum mit Zählen beginnen. Da jeder der Ausgangsimpulse der monostabilen Kippschaltungen 107 und 157 sehr kurz ist, wird der 8-12-Bitzähler 151 auf Null zurückgestellt, bevor der Strahl 11 den senkrechten Abschnitt 61 (F i g. 2) der Maske 41 erreicht

Um die Hochfrequenz über die Leitung 49 (Fig. 12) zuzuführen, wenn keine automatische Nachstellung der Qualität der Fokussierung des Strahls U erfolgen soll, muß dem NAND-Glied 46 eine positive Eingangsspannung zugeführt werden. Dies läßt sich durch Schließen eines Schalters 160 erreichen, wodurch eine positive Eingangtspannung an das ODER-Glied 45 angelegt wird. In gleicher Weise kann über eine optische Trennstufe 161 ein zum Entsperrren des Monitors dienendes Signal an das ODER-Glied 45 angelegt werden. Diese optische Trennstufe 161 ist ebenso aufgebaut, wie die ebenfalls mit dem ODER-Glied 45 verbundene optische Trennstufe 44. Das von der Analogstufe 17 kommende, zum Entsperren des Monitors dienende Signal wird Ober eine Leitung 162 der optischen Trennstufe 161 durchgeführt Eine ebenfalls an der optischen Trennstufe 161 angeschlossene Leitung 163 ist geerdet

Somit wird also entweder durch das Schließen des Schalters 160 oder durch ein von der Analogstufe 17 kommendes Signal zum Entsperren des Monitors eine positive Eingangsspannung an das NAND-Gate 46 angelegt, so daß die Hochfrequenz auf der Leitung 49 auftritt Selbstverständlich läßt sich an dem Voltmeter 158 auch während der automatischen Korrektur die Qualität der Fokussierung des Strahls 11 ablesen.

Zusätzlich zur manuellen Korrektur der Qualität der Fokussierung des Strahls 11 ist es mit der Erfindung auch möglich, zu bestimmen, ob die gesamte Stromdichte des Strahls 11 ausreicht um eine manuelle Korrektur der Fokussierung des Strahls 11 durchzuführen.

Wie aus Fig.6 zu erkennen, wird dann, wenn die Fokussierung des Strahls 11 zwar zufriedenstellend, die Stromdichteverteilung des Strahles aber schlecht ist die in F i g. 6 gezeigte Hüllkurve 170 erzeugt Die Hüllkurve 170 ist im Bereich ihrer Maximalamplituden nicht flach, sondern geneigt Daher ist der Bereich oberhalb von 90% der SpitTenampIitude, wenn er beispielsweise mit der Hüllkurve 69 verglichen wird, kleiner. Das bedeutet daß die Hüllkurve 69 durch einen Strahl 11 erzeugt wird, der eine bessere Stromdichteverteilung aufweist als die durch den Strahl 11 erzeugte Hüllkurve 170.

Die schlechte Stromdichteverteilung des Strahls ist darauf zurückzuführen, daß die Stromdichte nicht in allen Bereichen des Strahles Ii die gleiche ist Die Korrektur der Stromdichteverteilung wird durch eine Korrektur der Ausrichtung des Strahls erzielt

Um festzustellen, ob eine Stromdichteverteilung des Strahles 11 gut ist oder nicht ist ein Detektor 171 (F i g. 7) mit der Ausgangsleitung 79 der automatischen Verstärkungsregelungssthaltun& 76 über eine Leitung 172 verbunden. Die Leitung 172 ist an einer Quadrierstufe 173 (Fig. 11) angeschlagen, die eine als Quadrierstufe benutzte Multiplizierstufe ist Die Quadrierstufe bewirkt daß jede der durch den Strahl U beim Überfahren der Maske 41 erzeugten Hüllkurven vollständig positiv wird.

Um in jedem Zeitpunkt sicherzustellen, daß die Spannung 90% des Spitzenwertes überschreitet wenn der Strahl U über die Maske 41 läuft wird das Ausgangssignal der Quadrierstufe 143 einer Vergleichsstufe 174 zugeführt die jedesmal dann ein Ausgangssignal erzeugt wenn ihre Schwellwertspannung durch das Ausgangssignal der Quadrierstufe 173 überschritten wird, wenn dieses 81 % der Spitzenspannung überschreitet. Das kommt daher, daß die Quadrierstufe 173 die Spannung von 90% der Spitzenamplitude auf 81% der Spitzenamplitude verringert Der Ausgang der Vergleichsstufe 174 ist mit einem 8-12-Bit-Zähler 175 verbunden, der vorzugsweise jedesmal dann, wenn die Vergleichsstufe 154 bei Überschreiten ihres Schwellwertes ein Ausgangssignal erzeugt dieses zählt

Der 8-12-Bü-Zähler 175 zählt alle am Ausgang der Vergleichsstufe 174 auftretenden Impulse und ermittelt den Durchschnitt von acht Hüllkurven, die in einem Bewegungszyklus des Strahls 11 längs der Bahn 60 erzeugt werden, dadurch, daß entsprechend der Größe des Strahls durch zwei oder vier dividiert wird. Bei einer Division durch zwei oder vier wird die durchschnittliche Qualität der Stromdichteverteilung des Strahls 11 in X- und V-Richtung erhalten.

Das vom 8-12-Bitzähler 175 (Fig. 13) kommende Ausgangssignal wird einem 8-Bit-Digital-Analogwandler 176 zugeleitet. Wenn der Strahl U seine Bewegung in + X-Richtung, wie dies durch das Signal +X-Abtasten auf der Leitung 108 angedeutet ist, beginnt so daß

&■>

die monostabile Kippschaltung 107 einen positiven Ausgangsimpuls abgibt, dann wird dieser positive Ausgangsimpuls nicht nur an die bistabile Kippschaltung 102 und den 8-Bit-DigitaI-AnalogwandIer 152 abgegeben, sondern auch über eine Leitung 177 zur Taktgabe an einen 8-Bit-Digital-Analogwandler 176 übertragen. In diesem Fall liefert der 8-Bit-Digital-Analogwandler 176 eine Ausgangsspannung, die der Stromdichteverteilung des Strahls 11 sowohl in Richtung der .Y-Achse, als auch in Richtung K-Achse bei der Beendigung eines Bewegungszyklus des Strahls 11 rund um die geschlossene Bahn 60 entspricht auf seiner Ausgangsleitung 178 ab.

Die auf der Ausgangsleitung 178 liegende Ausgangsspannung wird an eine Vergleichsstufe 180 übertragen. Die auf Leitung 178 auftretende Ausgangsspannung ist proportional der durchschnittlichen Breite von acht Hüllkurven bei 90% der Spitzenamplitude.

Ist die von dem Digital-Analogwandler 176 kommende Ausgangsspannung hoch genug und zeigt damit an, daß die Stromdichteverteilung des Strahls U zufriedenstellend ist dann wird die Schwellwertspannung der Vergleichsstufe 180 überschritten, und es tritt auf der Ausgangsleitung 181 ein positiver Ausgangsimpuls auf. Reicht jedoch die am Ausgang des 8-Bit-Digital-Ana-Iogwandlers 176 auftretende Ausgangsspannung nicht zur Anzeige einer zufriedenstellenden Stromdichteverteilung aus, dann wird auch die Schwellwertspannung der Vergleichsstufe 180 nicht überschritten, und auf der Ausgangsleitung 181 der Vergleichsstufe 180 tritt keine positive Ausgangsspannung auf.

Die Ausgangsleitung 181 der Vergleichsstufe 180 ist mit einer Inverterstufe 182 verbunden, die wiederum über eine Leitung 183 mit einem Eingang eines NAND-Gliedes 184 verbunden ist Der andere Eingang des NAND-Gliedes 184 wird über eine Inverterstufe 185 angesteuert die ihr Eingangssignal von einer Vergleichsstufe 186 erhält

Die Vergleichsstufe 186 ist über eine Leitung 187 an der Leitung 154 angeschlossen und nimmt damit die vom 8-Bit-Digital-Analogwandler 152 kommende Ausgangsspannung auf. Wie bereits erwähnt ist diese Spannung proportional der durchschnittlichen Breite von acht Hüllkurven bei 10% der Spitzenamplitude der Hüllkurve.

Wenn die von dem 8-Bit-Digital-Analogwandler 152 kommende Ausgangsspannung die Schwellwertspannung der Vergleichsstufe 186 (Fig. 11) überschreitet dann tritt auf der Ausgangsleitung 189 ein Impuls auf, der die Vergleichsstufe 186 mit der Inverterstufe 185 verbindet Das ist aber eine Anzeige dafür, daß die Qualität der Fokussierung des Strahls 11 schlecht ist

Wenn die von dem 8-Bit-Digital-Analogwandler 152 kommende Ausgangsspannung die Schwellwertspannung der Vergleichsstufe 186 nicht überschreitet dann liefert diese Vergleichsstufe 186 kein Ausgangssignal, so daß auf der Ausgangsleitung 189 kein positiver Ausgangsimpuls auftritt Dies zeigt an, daß die Fokussierung des Strahls 11 zufriedenstellend ist

Wenn also die Fokussierung des Strahls 11 zufriedenstellend ist, liefert die Inverterstufe 185 einen positiven Impuls als weiteres Eingangssignal an das NAND-Glied 184. Ist die Stromdichteverteilung schlecht dann tritt außerdem auf der von der Inverterstufe 182 kommenden Ausgangsleitung 183 ein positiver Impuls auf, weil die Schwellwertspannung der Vergleichsstufe durch das vom 8-Bit-Digital-Analogwandler 176 kommende Ausgangssignal nicht überschritten wurde. Auf die zwei an

den Eingängen des NAND-Gliedes 184 liegenden positiven Signale tritt auf der Ausgangsleitung 190 des NAND-Gliedes 184 ein niedriges Ausgangssignal auf. Die Inverierstufe 191 ändert dieses Signal in ein hohes Potential, das an einen Statusdecodierer 192 abgegeben wird. Das an den Statusdecodierer gelangende positive Signal zeigt eine schlechte Stromdichteverteilung an und bewirkt, daß der Statusdecodierer 192 eine Warnlampe zum Aufleuchten bringt Daher muß die Ausrichtung des Strahls 11 korrigiert werden, weil die Fokussierung und die Randunschärfe oder der Astigmatismus des Strahls 11 von Hand nachgestellt werden.

Die Ausgangsleitung 158 der monostabilen Kippschaltung 157 ist außerdem Ober eine Leitung 193 mit dem Hauptrückstelleingang des Zählers 175 verbunden und stellt diesen auf Null zurück. Da dies eintritt, nachdem der 8-Bit-Digital-Analogwandler 176 auf der Leitung 178 eine Ausgangsspannung abgegeben hat, kann der Zähler 175 wieder zur gleichen Zeit wie der Zähler 151 mit Zählen beginnen. Da die von den monostabilen Kippschaltungen 107 und 157 kommenden Ausgangsimpulse sehr kurz sind, wird r,sr Zähler 175 auf Null zurückgestellt, ehe der Strahl 11 den senkrechten Abschnitt 61 (F i g. 2) der Maske 41 erreicht hat, wie dies bereits im Zusammenhang mit dem Zähler 151 beschrieben wurde.

Die Schaltung arbeitet nun wie folgt Der Strahl 11 befindet sich in der Mitte seines Ablenkfeldes für eine manuelle Korrektur der Fokussierung und des Astigmatismus. Entweder, man legt das Signal zum Entsperren des Monitors an die optische Trennstufe 161 (Fig. 12) an, oder der handbetätigte Schalter 160 wird geschlossen, wodurch die Hochfrequenz an die elektrostatischen Ablenkplatten für die X- und K-Ablenkung 31 bis 34 (F i g. 1) in Phase mit der Schwingung des Oszillators 47 (Fig. 14) angelegt wird. Handregler an der Spaltensteuerung 16 werden zur Nachstellung der Fokussierung des Strahls 11 und eines möglichen Astigmatismus entsprechend der vom Voltmeter 156 gelieferten Anzeige betätigt Die handbetätigten Regler ändern die Widerstände von Potentiometern in der Spaltensteuerung 16.

Ist der Strahl 11 in der Mitte des Feldes ordnungsgemäß von Hand einjustiert, dann wird der Strahl 11 nach den vier Ecken des Feldes ausgelenkt, wobei die Fokussijrungsspule 22 Kinächst einjustiert und die Stigmatorspulen 21/4 und 215 einjustiert werden. Anschließend wird der Strahl 11 in die Mitte jeder der Seiten des Feldes ausgelenkt und die Stigmatorspulen 21A unJ 21S werden erneut von Hand eingestellt, um weiter die Randunschärfe zu beseitigen. Diese maruelle Einstellung muß nur etwa alle jähre vorgenommen werden, es sei denn, daß ein Teil der Elektronenstrahlvorrichtung auseinandergebaut wird.

Für eine automatische Justierung der Fokussierung des Strahls wird das Fokussier-Servosignal, das, wie in Fig. 13 dargestellt, ein positiver Impuls ist, über die optische Trennstufe 44 dem ODER-Glied 45 zugeleitet, so daß die Hochfrequenz auf der Ausgangsleitung 49 der Steuerstufe 48 auftritt Diese Ausgangsleitung 49 liefert diese Spannung Ober die Analögstufe 17 an die X- und K-elektrostatischen Ablenkplatten 31 bis 34 in Phase.

Wie in den Impulsdiagrammen der Fig. 13 gezeigt, nimmt die X-Ablenkspannung für die magnetischen Abienkspulen 23 unJ 24 von einem Kleinstwert bis auf einen Höchstwert zu un<i bewegt damit den Strahl 11 in der + X-Richtung, wie dies in F i g. 2 durch den Pfeil 65

•ίο

angezeigt ist Die K-Ablenkspannung, die an den Ablenkspulen 25 und 26 für die K-Richtung liegt, füllt von einem Höchstwert bis auf einen Kleinstwert dann ab, wenn die -f X-Ablenkspannung ihren Höchstwert erreicht hat Dadurch bewegt sich der Strahl 11 in - y-Richtung, wie dies durch den Pfeil 66 in F i g. 2 angedeutet ist

Zu dem Zeitpunkt, zu dem das Fokussier-Servosignal angelegt wird, trifft das Signal + X-Abtasten, ein positiver Impuls, von der Analogstufe 17 über die Leitung 108 (F i g. 7) ein. Wie in dem Impulsdiagramm der Fi g. 13 gezeigt, bleibt der Impuls +X-Abtasten für die gesamte Zeit bestehen, in der der Strahl 11 in der +X-Richtung sich bewegt, wie dies durch den Pfeil 65 in F i g. 2 angedeutet ist

Der Impuls +X-Abtasten bewirkt, daß der von der monostabilen Kippschaltung 107 kommende Taktimpuls über die Leitung 106 der bistabilen Kippschaltung 102 (vergL F i g. 9) zugeführt wird und deren Zustand ändert Ferner dient dieser Impuls 7ur Taktgabe des 8-Bit-Digital-AnalogwandIers 152 um* des 8-Bit-Digital-Analogwandlers 176, deren Ausgangssignale gleichzeitig von dem 8-Bit-Digital-Analogwandler dem Voltmeter 156 und der Vergleichsstufe 186 und außerdem von dem 8-Bit-Digital-Analogwandler 176 der Vergleichsstufe ISO zugeführt werden. Während der automatischen Einjustierung wird von der Stromdichteverteilung kein Gebrauch gemacht Normalerweise wird außerdem das Voltmeter 156 während der automatischen Einstellung der Fokussierung des Strahls 11 nicht benutzt

Es sei wiederum darauf hingewiesen, daß die von der monostabilen Kippschaltung 107 und der monostabilen Kippschaltung 157 kommenden Taktimpulse sehr kurz sind im Vergleich mit dem Signal +Jf-Abtasten in F i g. 15. Das heißt aber, da3 die bistabile Kippschaltung 102 ihren Zustand praktisch sofort ändert, wenn das Signal +X-Abtasten eintrifft

Wie in dem Impulsdiagramm der Fig. 13 zu sehen, wird die Kippschaltung 102 eingestellt so daß der Zähler 110 während der Ablenkung des Strahls 11 längs seiner Bahn 60 aufwärts zählt Somit liefert das NAND-Glied 101 (Fig.9) die vom Ausgang des NAND-Glieds 94 kommenden Impulse an den Zähler 110.

Wie ferner dem Impulsdiagramm der Fig. 13 zu entnehmen, wird ein vom Ausgang der monostabilen Kippschaltung 112(Fig.9)dem Hauptrückstelleingang des Zählers 110 zugeführter Impuls dann abgegeben, wenn die Kippschaltung 102 ihren Zustand ändert Somit wird der Zähler 110 unmittelbar nachdem die Kippschaltung 102 ihren Zustand geändert hat auf Null zurückgestellt, so daß die von dem NAND-Glied &4 kommenden Impulse über das NAND-Glied 101 dem Zähler «10 zugeführt werden können.

Während unmittelbar nach Eintreffen des Signals + X-Abtasten mit einer Zunahme der Ablenkspannung in den Spulen 23 und 24 (F i g. 1) der Strahl 11 mit seiner Abtastung in der + X-Richtung beginnt, ändert die Kippschaltung 10? ihren Zustand nicht, bis die negativ gerichtete Flanke des Ausgangssignals der monostabilen Kippschaltung 107 auftritt Wird das Potential am (^-Ausgang der Kippschaltung 102 positiv, dann liefert die monostabile Kippschaltung 112 einen positiven Impuls über die Leitung 113 und stellt den Zähler 110 auf Null zurück. Dies YiJl alle.« ab, bevor der Strahl 11 den senkrechten Abschnitt 61 der Maske 41 während seiner Bewegung in der + ΑΓ-Richtung erreicht.

Nach dem Ende des ersten Ablenkzyklus des Strahls

11 rund um seine Bahn 60 wird von der Analogstufe 17 ein weiterer Impuls + X-Abtasten abgegeben. Der Zähler 110 hat jedesmal dann einen Zählschritt ausgeführt, wenn die Spannung in einer der acht Hüllkurven 10% der positiven oder negativen Spitzenspannung überschritten hat Diese Impulse werden in dem Zähler 110 abgespeichert.

Wenn der Impuls + X-Abtasten zur Einleitung des nächsten Ablenkzyklus des Strahls 11 um seine geschlossene Bahn 60 herum auftritt, dann wird der Zustand der Kippschaltung 102 durch den von der monostabilen Kippschaltung 107 kommenden Impuls geändert, so daß am (^-Ausgang der Kippschaltung 102 ein positives Potential auftritt. Das hat zur Folge, daß die vom NAND-Glied 94 (Fig. 10) kommenden Ausgangsimpule über das NAND-Glied 104 dem Zähler 110 zugeleitet werden. Damit beginnt der Zähler 110, von dem darin gespeicherten Zählwert ausgehend, während d?S Ahlenkiylcliis des Strahls 11 um seine geschlossene Bahn 60 abwärts zu zählen.

Wenn die Abwärtszählung die Aufwärtszählung übertrifft, dann tritt auf der Leitung ill ein negativer Impuls auf, wie dies in der F i g. 13 auf der Zeile »Borge, falsche Richtung auf Leitung 111« angezeigt ist. Dieses negative Signal tritt während oder am Ende der Abwärtszählung in Abhängigkeit davon auf, daß die Abwärtszählung die Aufwärtszählung überschreitet, Überschreitet die Abwärtszählung die Aufwärtszählung nicht, dann tritt auf der Leitung 111 auch kein Signal auf.

Mit dem Beginn des Signals Fokussier-Servo tritt das von der Analogstufe 17 über die Leitung 119 ankommende Signal Fokussier-Servo-Start auf und stellt die Kippschaltung 118 so ein, daß an deren (^-Ausgang ein positives Potential auftritt. Dieses am (^-Ausgang auftretende positive Ausgangssignal wird den NAND-Gliedern 116 und 121 zugeleitet.

Wenn dadurch, daß die Kippschaltung 102 ihren Zustand ändert und an ihrem φ-Ausgang ein positives Potential abgibt und dadurch an der monostabilen Kippschaltung 114 ein positiver Ausgangsimpuls abgegeben wird, eine Abwärtszählung eingeleitet wird, dann liefert das NAND-Glied 121, weil beide Eingänge positiv sind, auf der Ausgangsleitung 122 einen negativen Impuls. Daraufhin gibt eines der beiden NAND-Glieder 123, 124, abhängig vom Zustand der Kippschaltung 125, ausgangsseitig einen positiven Impuls an den Zähler 127 ab, wodurch der 8-Bit-Digital-Analogwandler 128 eine Spannungsänderung an die Treiberstufe 130 für die Fokussierspule abgibt und damit den Strom in der Fokussierspule 22 verändert

Wenn die Abwärtszählung des Zählers 110 die Aufwärtszählung überschreitet, dann bewirkt der auf der Leitung 111 auftretende negative Impuls, daß das NAND-Glied 116 (Fig. 10) auf der Leitung 126 einen positiven Impuls abgibt, der den Zustand der Kippschaltung 125 ändert Wenn also der Zähler 110 während des nächsten Ablenkzyklus des Strahls 11 um seine geschlossene Bahn 60 herum über die Maske 41 seine Aufwärtszählung beendet, dann gibt das andere der beiden NAND-Glieder 123 und 124 ein Signal an den Zähler 127 ab, der dadurch seine Zählrichtung umkehrt, wodurch der 8-Bit-Digital-Analogwandler 128 die Richtung umkehrt, in der die Größe der Ausgangsspannung geändert wird. Hat diese Spannungsänderung zur Folge, daß die Abwärtszahlung im Zähler 110 wiederum während des nächsten Abwärtszähizyklus die Auiwärts-

zählung überschreitet, dann ändert die Kippschaltung 125 wiederum ihren Zustand. Dies ist in Fig. 13 durch einen zweiten, auf der Leitung 111 auftretenden, negativen Impuls dargestellt, der bei Beendigung der Abwärtszählung auftritt. Tritt am Ende des dritten Abwärtszähizyklus auf der Leitung 111 ein weiterer negativer Impuls auf, der anzeigt, daß die Abwärtszählung des Zählers 110 dessen Aufwärtszählung wieder überschritten hat, dann hat die Fokussierung ihre beste Einstellung gefunden. Der dreistufige Zähler 135, der jedesmal das Auftreten eines positiven Impulses auf der Leitung 126 gezählt hat, wird daher durch Abgabe eines von der monostabilen Kippschaltung 136 kommenden, dem R-Eingang der Kippschaltung 118 zupeführten negativen Impulses den Zustand der Kippschaltung 118 ändern.

Durch die Änderung des Zustandes der Kippschaltung 118 wird das NAND-Glied 121 daran gehindert • inen weiteren negativen Impuls nh/.iiveben. Außerdem wird das NAND-Glied 116 daran gehindert ausgangsseitig positive Impulse abzugeben, da der Ausgang des NAND-Gliedes 116 auf einem positiven Potential bleibt Das heißt das vom Q-Ausgang der Kippschaltung 118 kommende, am Eingang der NAND-Glieder 116 und 121 liegende Eingangssignal bleibt negativ.

Das Fokussier-Servosignal wird der optischen Trennstufe 44 zugeleitet. Solange die optische Trennstufe 144 ein fcingf ngssignal an das ODER-Glied zur Betätigung der Steuerstufe 48 abgibt, liegt dieses Eingangssignal außerdem über eine Inverterstufe 194 und über eine Leitung 195 an der Analogstufe 17 'ind sperrt damit jede weitere Operation, wie z. B. die Ausriciitkorrektur des Strahls 11.

Obgleich bei der Beschreibung der vorliegenden Erfindung dargelegt wurde, daß eine Änderung der der Treiberstufe 130 für die Fokussierspule zugeführten Spannung nur am Ende der Aufwärtszählung des Zählers 110 auftritt und daß eine Umkehr der Richtung, in der die Amplitude der Spannung geändert wird, nur während der Abwärtszählung oder bei deren Ende durchgeführt wird, so sei doch darauf hingewiesen, daß dies nicht zwingend erforderlich ist Beispielsweise könnte jeder Ablenkzyklus des Strahls 11 längs seiner geschlossenen Bahn mit einem vorherigen Zyklus verglichen werden und die Korrektur der Fokussierung des Strahls könnte nach jedem Zyklus statt nach jedem zweiten Zyklus durchgeführt werden. Dazu würde man allerdings eine etwas andere Schaltung benötigen.

Ferner sei darauf hingewiesen, daß zwar bei der hier beschriebenen Ausführungsform der Erfindung der Strahl 11 über eine quadratische Bahn 60 geführt drd, dies ist jedoch keine zwingende Voraussetzung. Der Strahl 11 könnte genausogut in jeder geschlossenen Bahn, wie z.B. über einen Kreis oder ein Rechteck geführt werden. Es ist dabei nicht einmal notwendig, daß der Strahl 11 in einer geschlossenen Bahn bewegt wird oder daß sich der Strahl während jedes Bewegungszyklus über die gleiche vorbestimmte Bahn bewegt

Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Fokussierung eines Ladungsträgerstrahls automatisch einjustiert werden kann. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Qualität der Fokussierung des Strahls an einem Instrument oder einer Anzeige ablesbar ist Ferner ist es bei der Erfindung vorteilhaft, daß die Qualität der Stromdichteverteilung des Strahls in einer Sichtanzeige abzulesen ist

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche;

1. Verfahren zum Korrigieren der Verzerrungen eines quadratischen Ladungsträgerstrahls, der durch Fokussiermittel und Ablenkeinrichtungen beeinflußt wird, bei dem der Strahl über eine Grenze des empfindlichen Bereichs eines Strahlstromdetektors bewegt wird und bei dem die Dauer des Anstiegs bzw. Abfalls des dabei vom Strahlstromdetektor abgegebenen Stroms als Maß für die Güte des Strahls in der Auftreffebene verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Räche des Strahlstromdetektors Grenzen des empfindlichen Bereichs parallel zu den beiden Richtungen verlaufen, die durch die Seiten des den Querschnitt des Strahls bestimmenden Quadrats festgelegt sind, daß der Strahl auf einer geschlossenen Bahn über die in verschiedenen Richtungen verlaufenden Grenzen mit konstanter Geschwindigkeit geführt wird, daß der Sahnbewegung des Strahls eine periodische Schwingung überlagert ist, die eine Komponente in Richtung der jeweiligen Bahnbewegung aufweist, wodurch dem Anstieg bzw. Abfall eine Wechselspannung mit derselben Frequenz wie die Schwingung überlagert wird und daß die Dauer des Anstiegs bzw. des Abfalls durch Abzählen der dem Anstieg bzw. Abfall überlagerten Schwingungen erfolgt

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzen des empfindlichen Bereichs des Strahlstromdetektors durch eine Maske gebildet werden, die die Form eines Kreuzes, dessen Balkenbreite größer als die Breite des Strahls ist, aufweist, und daß der Ladungsträgerstrahl während jedes Umlaufs um die geschlossene Bahn für jede Ablenkrichtung je einen der vier Abschnitte dieses Kreuzes überfährt

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Feststellen der durch den Elektronenstrahl zum Auflaufen auf einen und zum Ablaufen von einem bestimmten Bereich benötigten Zeit gezählt wird, wie oft die durch die überlagerte Schwingung erzeugte Spannung einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet und daß die Korrektur der Aberration des Strahls über einen Vergleich des während eines Umlaufs des Strahls um seine vorbestimmte Bahn ermittelten Zählwertes mit dem bei einem früheren Umlauf des Strahls um seine vorbestimmte Bahn ermittelten Zählwert vorgenommen wird.

4. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einem Strahlerzeugungssystem und Mitteln zur Fokussierung und Ablenkung des Strahls, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahl (II) durch Ablenkmittel (23, 24, 25, 26) in einer vorgegebenen Bahn (60) mit konstanter Geschwindigkeit über einen Strahlstromdetektor (4!) führbar ist, daß zum Zählen der dem Anstieg bzw. dem Abfall überlagerten Schwingungen eine Zähleinrichtung (100,102,110) vorgesehen ist und daß eine Steuerschaltung (117, Fig. 12; 171, Fig. 13) vorgesehen ist. Ober die durch Vergleich der aus zwei verschiedenen Zyklen stammenden Zählwerte die Verzerrung des Strahls Ober eine entsprechende Änderung der Steuerströme korrigierbar ist

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hochfrequenzoszillatpr vorgesehen ist, dessen Ausgangssignal steuerbar (48) einer Ablenkanordnung (31, 32, 33, 34) derart zuführbar ist, daß sich die dadurch verursachte Schwingung des Strahls der Bahnbewegung des Strahls auf der geschlossenen Bahn (60) in der Weise überlagert, daß die überlagerte Schwingung eine Komponente in Richtung der jeweiligen Bahnbewegung aufweist