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Dokumentenidentifikation DE102004035012A1 31.03.2005
Titel Thermische Kompensation in der Magnetfeldbeeinflussung eines Elektronenstrahls
Anmelder Leica Microsystems Lithography Ltd., Cambridge, GB
Erfinder Dean, Andrew, Stansted, Essex, GB
Vertreter Reichert, W., Dipl.-Phys.Univ. Dr.rer.nat., Pat.-Ass., 35578 Wetzlar
DE-Anmeldedatum 20.07.2004
DE-Aktenzeichen 102004035012
Offenlegungstag 31.03.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 31.03.2005
IPC-Hauptklasse H01J 37/141
Zusammenfassung Eine Vorrichtung zur Beeinflussung eines Elektronenstahls, beispielsweise eine Strahlablenkvorrichtung in einer Elektronenstrahl-Lithographievorrichtung, umfasst eine Strahlablenkspule (13), die derart betreibbar ist, dass sie einen Elektronenstrahl (EB) in der Nähe der Vorrichtung mithilfe eines Magnetfelds beeinflusst, und eine Wärmeabstrahlungs-Kompensationsspule (14), die derart betreibbar ist, dass sie eine Wärmeabgabe erzeugt, um eine durch den Betrieb der Strahlablenkungspule (13) bedingte Änderung der Wärmeabstrahlung der Vorrichtung auszugleichen - insbesondere bei einem veränderlichen Betrieb zur Veränderung der Feldstärke oder zum Aufbauen und Abbauen eines Feldes - um den Betrag der Änderung zu reduzieren, und vorzugsweise um die Netto-Wärmeableitung auf einem konstanten Wert zu halten. Die Strahlablenkspule (13) ist steuerbar, beispielsweise durch eine Messeinheit (19) zur Messung der Wärmeabstrahlung der Vorrichtung und durch Berechnung in einer Rechenstufe (18, 19) des an die Strahlablenkspule (13) anzulegenden Stroms in Abhängigkeit von der gemessenen Wärmeabstrahlung.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Beeinflussung eines Elektronenstrahls und insbesondere die thermische Stabilisierung in Verbindung mit der Strahlbeeinflussung durch ein Magnetfeld.

Elektronische Spulen zur Erzeugung von Magnetfeldern finden zahlreiche Anwendung, u.a. zur Beeinflussung des Strahlengangs eines Elektronenstrahls in einer Elektronenstrahllithographiemaschine oder anderer Vorrichtungen zur Erzeugung und Verwendung von Elektronenstrahlen für verschiedene Zwecke. Beispielsweise werden Ablenkspulen in Lithographiemaschinen zur kontrollierten Ablenkung eines Strahls verwendet, um ein Muster auf ein Substrat zu schreiben, wie etwa eine integrierte Schaltung. In Lithographiemaschinen werden zudem Fokussierspulen zur Fokussierung des Strahls verwendet, um einen gewünschten Schreibpunkt auf dem Substrat zu erzeugen. Der Betrieb einer derartigen Spule bewirkt eine ohmsche Erwärmung des Spulendrahts und daher eine nennenswerte Wärmeabstrahlung, die zur Ausdehnung der Spule führt. Ein wechselnder Betrieb der Spule zur Erzeugung und Beendigung des Magnetfelds und/oder zur Veränderung der Intensität des Feldes führt zu einer dauernden Veränderung der Wärmeabstrahlung der Spule und demnach zu einer Änderung der Spulenabmessungen, insbesondere der Spulenwicklung und des Spulenkerns sowie des durch die Wicklung erzeugten Magnetfelds. Änderungen des Magnetfelds beinträchtigen die Genauigkeit der Strahlenpunktanordnung auf dem Substrat oder der Empfindlichkeit der Strahlenablenkung oder der Fokussierung, wodurch sich beispielsweise Toleranzen in dem durch den Strahl geschriebenen Muster erhöhen.

Es ist üblich, Schwankungen in den Abmessungen der Spule aufgrund von Änderungen der Wärmeabstrahlung durch passive Lösungen zu minimieren, etwa durch Konstruktion einer Wickelschablone und einer Vergussmasse aus Materialien mit einem niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten, wobei die Wickelschablone und die Vergussmasse die Wärmeausdehnung der Wicklung einschränken. Dieser Ansatz ist innerhalb bestimmter Grenzen wirksam, lässt jedoch Raum für weitere Verbesserungen in der thermischen Stabilisierung von Spulen, die zur Erzeugung von Magnetfeldern in empfindlichen Steueranwendungen verwendet werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte thermische Stabilisierung einer Vorrichtung bereitzustellen, die eine Spule zur Verwendung in der Beeinflussung eines Elektronenstrahls durch ein Magnetfeld und somit eine Verbesserung der Empfindlichkeitsstabilität der Vorrichtung umfasst.

Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden im Zuge der nachfolgenden Beschreibung deutlich.

Nach einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Beeinflussung eines Elektronenstrahls bereitgestellt, die eine Strahlablenkspule zur Beeinflussung eines Elektronenstrahls in der Nähe der Vorrichtung mithilfe eines Magnetfelds und einer Wärmeabstrahlungs-Kompensationsspule umfasst, die derart betreibbar ist, dass sie eine Wärmeabgabe erzeugt und somit eine durch den Betrieb der Strahlablenkspule bedingte Änderung in der Wärmeabstrahlung der Vorrichtung ausgleicht, oder zumindest das Maß der Änderung reduziert.

Im Falle einer erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die Wärmeabgabe der Kompensationsspule – bei der es sich um eine zusätzliche, zu kontrollierende Wärmequelle handelt – dazu dienen, Änderungen der Wärmeabstrahlung der Vorrichtung als Ganzes auszugleichen und somit Änderungen zu reduzieren oder im Wesentlichen ganz zu beseitigen, insbesondere Änderungen, die durch einen variablen Betrieb der Strahlablenkspule bedingt sind. Die resultierende, im Wesentlichen konstante oder zumindest konsistente Wärmeabstrahlung der Vorrichtung führt zu einer verbesserten Wärmestabilität der Vorrichtung und ihrer Umgebung und somit zu einer geringeren Fehlerbeeinflussung des Strahls, sei es in Bezug auf die Strahlablenkung oder Strahlfokussierung, durch das Magnetfeld.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst die Kompensationsspule zwei benachbarte Wärmestrahlungswicklungen, die derart verbunden sind, dass sie Strom in jeweils entgegengesetzte Richtungen leiten, wobei die Wicklungen vorzugsweise so verbunden sind, dass sie Ströme von im Wesentlichen gleiche Wert leiten. Diese Anordnung vermeidet die Einbringung eines zusätzlichen Magnetfelds in das von der Strahlablenkspule erzeugte Feld und einen dadurch bedingten unbeabsichtigten Einfluss auf den Strahl durch in der Kompensationsspule fließenden Strom.

In einer gängigen Konstruktion ist die Kompensationsspule direkt benachbart zur Strahlablenkspule angeordnet. In diesem Fall liegen die Windungen der Kompensationsspule größtenteils oder vollständig in Hohlräumen, die an benachbarten Windungen der Strahlablenkspule ausgebildet sind. Diese Möglichkeit ergibt sich beispielsweise durch Verwendung eines Drahts für die Wicklung der Kompensationsspule, der einen erheblich kleineren Querschnitt als der Draht aufweist, der für die Wicklung der Strahlablenkspule verwendet wird. Benachbarte Windungen des dickeren Drahts der letztgenannten Spulenwicklung erzeugen ungefähr V-förmige Räume in Bereichen, in denen sich die Umfangsflächen der benachbarten Windungen voneinander trennen, wodurch Hohlräume zur potenziellen Aufnahme von dünnerem Draht der Wicklung der Kompensationsspule entstehen. Eine mit der Kompensationsspule ausgestattete Vorrichtung belegt daher kein größeres Volumen oder nennenswert größeres Volumen als eine unkompensierte Standardvorrichtung.

Ein wesentlicher Vorteil durch die Verwendung einer Wärmeabstrahlungs-Kompensationsspule zur Bereitstellung einer zusätzlichen Wärmequelle mit Kompensationseffekt besteht in den verschiedenen Steuerungsmöglichkeiten der Wärmeabgabe zur Optimierung der Kompensation. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst die Vorrichtung eine Steuereinrichtung zur Steuerung des Betriebs der Kompensationsspule und zur Erzeugung einer Wärmeabgabe unter Einstellung der Netto-Wärmeabstrahlung der Vorrichtung auf einen im Wesentlichen konstanten Wert. Die Steuereinrichtung lässt sich zur Berechnung der Wärmeabgabe der Kompensationsspule als Funktion eines Betriebsparameters der Strahlablenkspule anordnen. Der Parameter kann beispielsweise ein Arbeitsstrom der Strahlablenkspule sein, wobei in diesem Fall die Steuereinrichtung so angeordnet ist, dass sie den Arbeitsstrom für die Strahlablenkspule bestimmt, und dass sie einen Arbeitsstrom für die Kompensationsspule als Funktion des für die Strahlablenkspule bestimmten Stroms bestimmt. Der zum Betrieb der beiden Spulen erforderliche Strom lässt sich derart berechnen, dass die Nettowärmeabstrahlung der Spule konstant bleibt, und zwar unabhängig von dem Maß, in dem der Elektronenstrahl durch die Strahlablenkspule beeinflusst wird.

In einer alternativen Lösung lässt sich die Steuereinrichtung so anordnen, dass sie die Netto-Wärmeabstrahlung der Vorrichtung misst und den Betrieb der Kompensationsspule in Abhängigkeit von der gemessenen Abstrahlung steuert. In einer anderen Lösung kann die Steuereinrichtung einen entsprechenden Widerstand in einer Arbeitsstromleitung zu jeder Spule beinhalten, wobei die Widerstände im Wesentlichen das gleiche Verhältnis wie die Widerstände der Spulen aufweisen, weiterhin eine Messeinrichtung zur Messung der gesamten Wärmeabstrahlung der Widerstände und eine Einrichtung zur Veränderung des an die Kompensationsspule angelegten Arbeitsstroms, um die gesamte Wärmeabstrahlung der Widerstände auf einem im wesentlichen konstanten Wert zu halten.

Die Vorrichtung kann zudem eine Steuereinrichtung zur Steuerung des Betriebs der Kompensationsspule umfassen, um eine Wärmeabgabe zu erzeugen, die sich umgekehrt zur Veränderung der Netto-Wärmeabstrahlung der Vorrichtung ändert. Die Steuereinrichtung umfasst in diesem Fall beispielsweise Mittel, um ein elektrisches Signal bereitzustellen, das die Netto-Wärmeabstrahlung der Vorrichtung anzeigt, um das Signal umzukehren und die Kompensationsspule derart zu steuern, dass sie eine von dem umgekehrten Signal abhängige Wärmeabgabe erzeugt. Die Wärmekompensation lässt sich somit durch entgegengesetzte und gleiche Reaktion auf eine Änderung in der Netto-Wärmeabstrahlung der Vorrichtung erzielen, die aus dem variablen Betrieb der Strahlablenkspule resultiert.

Was den variablen Betrieb angeht, kann die Strahlablenkspule beispielsweise so betrieben werden, dass das Magnetfeld in einzelnen Intervallen erzeugt wird, und/oder sie kann so betrieben werden, dass sich die Stärke des Magnetfelds verändert, wodurch die Strahlablenkspule erregt/aberregt wird und/oder die Stromzufuhr zu dieser Spule verändert wird. Wie bereits erwähnt, ist die Strahlablenkspule verwendbar, um den Strahl mithilfe des Magnetfelds abzulenken oder um den Strahl zu fokussieren.

In einer bevorzugten Konstruktion umfasst die Vorrichtung eine noch größere Anzahl derartiger Strahlablenkspulen, die symmetrisch um einen gegebenen Strahlengang des Strahls angeordnet sind, sowie entsprechender Kompensationsspulen, die jeweils den Strahlablenkspulen zugeordnet sind. Im Falle einer Vorrichtung zur Ablenkung eines Strahls sind zwei diametral gegenüberliegende Spulenpaare vorhanden, wobei jedes Spulenpaar im Wesentlichen symmetrisch in Bezug auf eine von zwei Ebenen ausgerichtet ist, die zueinander im rechten Winkel verlaufen.

Nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Beeinflussung eines Elektronenstrahls bereitgestellt, das die Schritte zur Beeinflussung des Strahls durch ein von einer Strahlablenkspule erzeugtes Magnetfeld umfasst und das Erzeugen zusätzlicher Wärme zur Kompensation magnetfeldbedingter Änderungen in der Wärmeabstrahlung der Spule oder zumindest zur Reduzierung der Änderung.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst der Schritt zur Erzeugung von Zusatzwärme das Durchleiten von Strom in jeweils entgegengesetzten Richtungen durch zwei benachbarte Wärmestrahlungswindungen, die von der Spule abgesetzt sind, wobei die in diesen Windungen durchgeleiteten Ströme vorzugsweise im Wesentlichen den gleichen Wert aufweisen.

In ähnlicher Weise wie der erste Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Verfahren einen Schritt zur Steuerung der Zusatzwärme umfassen, um die Netto-Wärmeabstrahlung der das Magnetfeld erzeugenden Spule auf einem im Wesentlichen konstanten Wert zu halten, wobei sich die Zusatzwärme beispielsweise in Abhängigkeit von einem Parameter der Magnetfelderzeugung berechnen lässt. Dieser Parameter ist vorzugsweise ein Strom, der zur Magnetfelderzeugung dient, und der Berechnungsschritt umfasst das Bestimmen des Stroms und als Funktion des bestimmten Stroms das Bestimmen eines weiteren Stroms zur Verwendung in der Erzeugung der Zusatzwärme. Als ein alternatives Verfahren zur Berechnung der Zusatzwärme kann das Verfahren das Messen der Netto-Wärmeabstrahlung der Spule und das Steuern der Erzeugung der Zusatzwärme in Abhängigkeit von der gemessenen Abstrahlung umfassen.

Das Verfahren kann zudem das Steuern der Zusatzwärme in einer Weise umfassen, dass die Netto-Wärmeabstrahlung der Spule umgekehrt geändert wird. Dies lässt sich erreichen, indem man ein die Netto-Wärmeabstrahlung der Spule anzeigendes elektrisches Signal erzeugt, das Signal umkehrt und die Erzeugung der Zusatzwärme in Abhängigkeit von dem umgekehrten Signal steuert.

Die Erfindung wird im folgenden anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Schnittansicht eines Teils einer erfindungsgemäßen Ablenkvorrichtung zur Darstellung einer möglichen Beziehung der Spulen der Vorrichtung;

2 ein Diagramm zur Darstellung der relativen Anordnung der Spulen in einer derartigen Vorrichtung im Falle einer Spule mit mehreren Windungen und einer Spule mit einer Windung; und

3, 4 und 5 schematische Schaltpläne einer erfindungsgemäßen Ablenkvorrichtung zur Darstellung von jeweils drei verschiedenen Steuerungsschemata der Spulen der Vorrichtung.

1 zeigt einen Teil einer Vorrichtung 10 zur Beeinflussung eines Elektronenstrahls, beispielsweise einer Vorrichtung zum Ablenken eines Elektronenstrahls in einer Musterschreibvorrichtung zur Abtastung einer Substratoberfläche, um eine integrierte Schaltung oder ein anderes Muster auf die Oberfläche zu schreiben. Die für eine derartige Verwendung vorgesehenen Vorrichtungen bestehen aus zwei diametral gegenüberliegenden Spulenpaaren, die auf jeder Seite des Strahlengangs angeordnet sind, wobei jede Spule zur Erzeugung eines Magnetfelds betreibbar ist, und wobei die sich gegenüber liegenden Spulen jedes Spulenpaares gegensätzlich derart steuerbar sind, dass sich bei Erhöhung der Feldstärke auf der einen Seite die Feldstärke auf der anderen Seite verringert, um den Strahl in Richtung des stärkeren Feldes abzulenken. Durch Bereitstellung von zwei Spulenpaaren, die derart angeordnet sind, dass die Spulen jedes Paares symmetrisch in Bezug zu einer von zwei zueinander orthogonal angeordneten Ebenen sind, ist es bei entsprechender Steuerung der vier Spulen möglich, den Strahl aus seinem normalen Strahlengang in eine gewünschte radiale Richtung abzulenken.

Eine derartige Strahlablenkungsvorrichtung 10 umfasst, wie in 1 gezeigt, herkömmlicherweise eine Wickelschablone 11 in Form eines zylinderförmigen Gehäuses aus elektrisch isolierendem Material mit niedrigem Wärmeausdehnungskoeffizienten. Das zylinderförmige Gehäuse der Wickelschablone 11 bildet eine axiale Bohrung 12 zur Durchführung eines Elektronenstrahls EB, der von einer Elektronenpistole oben auf einer Elektronensäule abgestrahlt wird, auf der die Strahlablenkungsvorrichtung 10 angeordnet ist. Die Wickelschablone 11 ist mit Strahlablenkspulen 13 bestückt (von denen in 1 nur eine gezeigt ist), die gemäß der vorausgehenden Beschreibung angeordnet und betreibbar sind. Der Betrieb der Spulen durch den angelegten elektrischen Strom zum Erzeugen der Magnetfelder führt zudem zur Erzeugung einer erheblichen Menge von Abwärme, die von der Vorrichtung abgeführt werden muss. Trotz Auswahl eines entsprechenden Materials für die Wickelschablone 11 und einer Vergussmasse für die Strahlablenkspulen 13 mit niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten unterliegen die Drähte der Spulenwicklung konstanten wärmeausdehnungs- und kontraktionsbedingten Größenänderungen aufgrund des Ein- und Ausschaltens der Spulen und der variablen Steuerung der Spulen zur Änderung der Magnetfeldstärke. Derartige Größenänderungen induzieren Änderungen in den Feldabmessungen und beeinträchtigen daher die Empfindlichkeit der Strahlablenkung und damit die Genauigkeit des mit dem Strahl zu schreibenden Musters.

Um derartigen Größenänderungen entgegenzuwirken und vorzugsweise im Wesentlichen vollständig zu unterbinden, indem man die Wärmeabstrahlung der Vorrichtung auf einen konstanten Wert einregelt, wird eine zusätzliche Wärmeabgabe bereitgestellt, um Änderungen auszugleichen, die durch das Ein- und Ausschalten der variablen Steuerung der Strahlablenkspulen 13 entstehen. Zu diesem Zweck umfasst die Strahlablenkungsvorrichtung 10 zusätzlich eine entsprechende Wärmeabstrahlungs-Kompensationsspule 14, die jeder Strahlablenkspule 13 zugeordnet ist, wobei die Kompensationsspulen 14 (von denen in 1 nur eine gezeigt ist) so betreibbar sind, dass sie eine zusätzliche Wärmeabgabe erzeugen, die zu einer konstanten Wärmeabstrahlung der Vorrichtung führt.

Wie in 1 gezeigt, kann jede Kompensationsspule 14 aus einer Wicklung eines Drahts mit deutlich kleinerem Querschnitt im Vergleich zu dem Draht bestehen, der für die Wicklung jeder Strahlablenkspule 13 verwendet wird.

Dadurch lässt sich die Wicklung der Kompensationsspule 14 in Hohlräumen zwischen benachbarten Windungen der Wicklung der Strahlablenkspule 13 anordnen, insbesondere in den Lücken, die in den Bereichen gebildet werden, in denen sich die Umfangsflächen des Kreisquerschnitts des Drahts der letzten Wicklung voneinander trennen. Die Bereitstellung der Kompensationsspulen 14 ist daher nicht notwendigerweise mit einer Zunahme des Volumens der Wickelschablone 11 einschließlich der gewickelten und vergossenen Strahlablenkspulen 13 verbunden. 1 zeigt eine bevorzugte Ausrichtung der Stromfließrichtung in der Kompensationsspule 14 in Bezug zu der in der Strahlablenkspule 13, wobei die schraffierten Bereiche die Fließrichtung zum Betrachter anzeigen und die nicht schraffierten Bereiche die Fließrichtung weg vom Betrachter.

Jede unerwünschte Beeinflussung der Magnetfelder der Strahlablenkspulen 13 durch Magnetfelder, die durch die Kompensationsspulen 14 induziert werden, lässt sich durch eine Bifilarspulenkonstruktion beseitigen, wie in 1 gezeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Kompensationsspule zwei sich parallel erstreckende und eng benachbarte Wicklungen 14a und 14b, die jeweils Strom in einer von zwei entgegengesetzten Richtungen führen. Dies vermeidet größtenteils die Bildung eines Magnetfelds durch die Wicklungen 14a, 14b der Kompensationsspulen, so dass es zu keiner Beeinflussung des Netto-Magnetfelds der benachbart angeordneten Wicklungen der Strahlablenkspule kommt.

Eine geeignete Steuerung der Kompensationsspulen 14 zur Erzeugung einer zusätzlichen Wärmeabgabe zwecks Kompensation von Änderungen in der Wärmeabstrahlung der Strahlablenkungsvorrichtung 10 lässt sich durch eine Vielzahl verschiedener Prozeduren erzielen, je nachdem, ob die Kompensation direkt auf der Einhaltung eines konstanten Wertes der Netto-Wärmeabstrahlung beruht oder auf einer umgekehrten Reaktion auf eine Änderung in der Wärmeabstrahlung.

Die Steuerschaltungen für drei derartige Prozeduren sind schematisch in 3, 4 und 5 dargestellt, von denen jede die Wickelschablone 11 zeigt, die zu Beispielzwecken mit einer der Strahlablenkspulen 13 und einer der zugehörigen Kompensationsspulen 14 bestückt ist. Der Strom für den Betrieb der Strahlablenkspule 13 wird von einer ersten Stromquelle 15 geliefert, während der Strom für den Betrieb der Kompensationsspule 14 von einer zweiten Stromquelle 16 geliefert wird. Die Höhe des von der ersten Stromquelle 15 angelegten Stroms wird von einer ersten Rechenstufe 17 bestimmt, die einen Wert des an die Strahlablenkspule 13 angelegten Stroms berechnet, der über das von der Spule erzeugte Magnetfeld eine augenblicklich erforderliche Ablenkung des Elektronenstrahls zu erzeugen vermag. Das Maß der Ablenkung kann zwischen null und einem vorbestimmten Maximalwinkel variieren, und der Stromwert kann entsprechend zwischen null und einem vorbestimmten Maximalwert variieren. Die Höhe des Stroms von der zweiten Stromquelle 16 wird von einer zweiten Rechenstufe 18 bestimmt, die einen Wert des an die Kompensationsspule 14 angelegten Stroms berechnet, damit diese eine zusätzliche Wärmeabgabe erzeugt, die die Veränderung der Wärmeabgabe der Strahlablenkspule 13 und somit die Veränderung der Netto-Wärmeabstrahlung der Vorrichtung ausgleicht.

Im Falle der Schaltung aus 3 spricht die zweite Rechenstufe 18 auf den Strom an und berechnet die Stromhöhe für die Kompensationsspule 14 in Abhängigkeit von dem von der ersten Rechenstufe 17 berechneten Stromwert. Die Änderung in der Wärmeabstrahlung der Vorrichtung mit der Wickelschablone 11 und den Spulen 13 und 14 lässt sich empirisch ermitteln, so dass die Menge der zusätzlichen Wärme von der Kompensationsspule 14, die erforderlich ist, um die Netto-Wärmeabstrahlung der Vorrichtung im Wesentlichen konstant zu halten, bekannt ist und als Grundlage für die Berechnung des von der zweiten Rechenstufe 18 an die Kompensationsspule 14 anzulegenden Stromwerts verwendet werden kann. Die normalerweise erforderliche hohe Ablenkung des Elektronenstrahls erfordert eine schnelle Einstellung des von der Strahlablenkspule 13 erzeugten Magnetfelds und somit eine schnelle Einstellung der Wärmeabgabe der Kompensationsspule 14. Die Stromwertberechnung lässt sich durch einen Steuerungscomputer der die Ablenkvorrichtung beinhaltenden Maschine durchführen, wobei die Rechenstufen 17 und 18 in Form von Software auf dem Computer ausgebildet sein können.

Im Falle der in 4 gezeigten Steuerschaltung ist eine Messeinheit 19 vorhanden, um die Netto-Wärmeabstrahlung der die Wickelschablone 11 und die Spulen 13 und 14 beinhaltenden Vorrichtung zu messen. Ein Messsignal, das die gemessene Netto-Wärmeabstrahlung anzeigt, wird von der Messeinheit 19 an die zweite Rechenstufe 18 angelegt, die den Arbeitsstrom für die Kompensationsspule 14 in Abhängigkeit von dem Wert des eingegebenen Messsignals berechnet. In diesem Fall kann das Messsignal umgekehrt und vor dem Anlegen an die zweite Rechenstufe 18 verstärkt werden, so dass die Stufe den Arbeitsstrom auf der Basis des Umkehrwerts einer Änderung in der Netto-Wärmeabstrahlung der Vorrichtung berechnet.

In der in 5 gezeigten Steuerschaltung sind die beiden Stromquellen 15 und 16 in Reihe geschaltet, wobei sich Widerstände 20 bzw. 21 in den Zuleitungen zu den Spulen 13 und 14 befinden. Die Widerstandswerte der Widerstände 20 und 21 stehen im gleichen Verhältnis zueinander wie die Widerstände der Wicklungen der Spulen 13 und 14. Den Widerständen 20 und 21 ist eine Messeinheit 22 zugeordnet, die die Netto-Wärmeabstrahlung der Widerstände misst und ein Messsignal, das die gemessene Wärmeabstrahlung der Widerstände anzeigt, an die zweite Rechenstufe 18 anlegt. Die zweite Rechenstufe 18 berechnet dann einen Stromwert für die Kompensationsspule 14 als Funktion des eingegebenen Messsignalwerts, wobei der Stromwert einen Ausgleich der Änderung der Netto-Wärmeabstrahlung der Widerstände derart bewirkt, dass diese Abstrahlung im Wesentlichen konstant bleibt. Da die Widerstandswerte der Widerstände das gleiche Verhältnis aufweisen wie die Widerstände der Spulenwicklung, ist die Wärmeabgabe der Kompensationsspule 14 derart, dass die Netto-Wärmeabstrahlung der die Wickelschablone 11 und die Spulen 13 beinhaltenden Vorrichtung auf einem im Wesentlichen konstanten Wert bleibt.

Obwohl die Ausführungsbeispiele der Strahleinflussvorrichtung und die Verfahrensbeispiele zur Beeinflussung eines Strahls unter Bezug auf eine Strahlablenkung beschrieben worden sind, ist die Erfindung gleichermaßen auf die Beeinflussung des Strahls im Sinne einer Fokussierung oder in einer anderen Weise anwendbar, in der der Strahl auf ein elektrisch erzeugtes Magnetfeld anspricht. Die Bereitstellung einer zusätzlichen Wärmeabgabe zur Kompensation von Änderungen der Wärmeabstrahlung der Spule, ob zur Beseitigung einer Änderung oder zu einer wesentlichen Reduzierung einer Änderung, trägt zur Stabilität der Vorrichtung während des Betriebs bei und kann Fehler verringern, beispielsweise Musterschreibtoleranzen, die auf eine thermische Instabilität der Vorrichtung zurückzuführen sind.

10Strahlablenkungsvorrichtung 11Wickelschablone 13Strahlablenkspule 14Kompensationsspule 15erste Stromquelle 16zweite Stromquelle 17erste Rechenstufe 18zweite Rechenstufe 19Messeinheit 20Widerstand 21Widerstand 22Messeinheit

Anspruch[de]
  1. Vorrichtung (10) zur Beeinflussung eines Elektronenstrahls mit einer Strahlablenkspule (13) zur Beeinflussung eines Elektronenstrahls in der Nähe der Vorrichtung (10) mithilfe eines Magnetfelds und einer Wärmeabstrahlungs-Kompensationsspule (14), die derart betreibbar ist, dass sie eine Wärmeabgabe erzeugt und somit eine durch den Betrieb der Strahlablenkspule (13) bedingte Änderung in der Wärmeabstrahlung der Vorrichtung (10) ausgleicht oder zumindest das Maß der Änderung reduziert.
  2. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationsspule (14) zwei benachbarte Wärmestrahlungswicklungen umfasst, die zur Führung von Strom in jeweils entgegengesetzten Richtungen verbunden sind.
  3. Vorrichtung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Wicklungen zur Führung von Strömen von im Wesentlichen gleichem Wert verbunden sind.
  4. Spulenanordnung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationsspule (14) unmittelbar zur Strahlablenkspule (13) benachbart angeordnet ist.
  5. Vorrichtung (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Windungen der Kompensationsspule (14) im Wesentlichen in Hohlräumen liegen, die durch benachbarte Windungen der Strahlablenkspule (13) gebildet werden.
  6. Vorrichtung (10) nach einem der vorausgehenden Ansprüche mit einer Steuereinrichtung zur Steuerung des Betriebs der Kompensationsspule (14) und zur Erzeugung einer Wärmeabgabe zur Einhaltung der Netto-Wärmeabstrahlung der Vorrichtung (10) auf einem im Wesentlichen konstanten Wert.
  7. Vorrichtung (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung zur Berechnung der Wärmeabgabe der Kompensationsspule (14) als Funktion eines Betriebsparameters der Strahlablenkspule (13) angeordnet ist.
  8. Vorrichtung (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Parameter ein Arbeitsstrom der Strahlablenkspule (13) ist, wobei die Steuereinrichtung so angeordnet ist, dass sie den Arbeitsstrom für die Strahlablenkspule (13) bestimmt, und dass sie einen Arbeitsstrom für die Kompensationsspule (14) als Funktion des für die Strahlablenkspule 13 bestimmten Stroms bestimmt.
  9. Vorrichtung (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung zur Messung der Netto-Wärmeabstrahlung der Vorrichtung (10) und zur Steuerung des Betriebs der Kompensationsspule (14) in Abhängigkeit von der gemessenen Abstrahlung angeordnet ist.
  10. Vorrichtung (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung einen entsprechenden Widerstand (20, 21) in einer Arbeitsstromleitung zu jeder Spule (13, 14) beinhaltet, wobei die Widerstände (20, 21) im Wesentlichen das gleiche Verhältnis wie die Widerstände der Spulen aufweisen, weiterhin eine Messeinrichtung (19, 22) zur Messung der gesamten Wärmeabstrahlung der Widerstände (20, 21) und eine Einrichtung zur Veränderung des an die Kompensationsspule (14) angelegten Arbeitsstroms, um die gesamte Wärmeabstrahlung der Widerstände (20, 21) auf einem im Wesentlichen konstanten Wert zu halten.
  11. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit einer Steuereinrichtung zur Steuerung des Betriebs der Kompensationsspule (14) zur Erzeugung einer Wärmeabgabe, die sich umgekehrt zur Änderung der Netto-Wärmeabstrahlung der Vorrichtung (10) ändert.
  12. Vorrichtung (10) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung Mittel umfasst, um ein elektrisches Signal bereitzustellen, das die Netto-Wärmeabstrahlung der Vorrichtung (10) anzeigt, das Signal umzukehren und die Kompensationsspule (14) derart zu steuern, dass sie eine von dem umgekehrten Signal abhängige Wärmeabgabe erzeugt.
  13. Vorrichtung (10) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlablenkspule (13) zur Erzeugung des Magnetfelds in einzelnen Intervallen betreibbar ist.
  14. Vorrichtung (10) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlablenkspule (13) zur Veränderung der Magnetfeldstärke betreibbar ist.
  15. Vorrichtung (10) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlablenkspule (13) zur Ablenkung des Strahls mithilfe des Magnetfelds betreibbar ist.
  16. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlablenkspule (13) zur Fokussierung des Strahls mithilfe des Magnetfelds betreibbar ist.
  17. Vorrichtung (10) nach einem der vorausgehenden Ansprüche mit einer gleichen Anzahl der Strahlablenkspulen (13), die im Wesentlichen symmetrisch um einen gegebenen Strahlengang des Strahls angeordnet sind, wobei eine jeweils entsprechende Kompensationsspule (14) einer jeden Strahlablenkspule (13) zugeordnet ist.
  18. Verfahren zur Beeinflussung eines Elektronenstrahls mit folgenden Schritten:

    – Beeinflussen des Strahls durch ein von einer Strahlablenkspule (13) erzeugtes Magnetfeld; und

    – Bereitstellen zusätzlicher Wärme zur Kompensation von magnetfeldbedingten Veränderungen der Wärmeabstrahlung der Spule oder zumindest zur Reduzierung der Veränderung.
  19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zur Bereitstellung zusätzlicher Wärme das Leiten von Strom in jeweils entgegengesetzten Richtungen durch zwei benachbarte Wärmestrahlungswicklungen umfasst, die von der Spule abgesetzt sind.
  20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Wicklungen geleiteten Ströme im Wesentlichen den gleichen Wert aufweisen.
  21. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20 mit folgendem Schritt:

    – Steuern der zusätzlichen Wärme derart, dass die Netto-Wärmeabstrahlung der Spule auf einem im Wesentlichen konstanten Wert gehalten wird.
  22. Verfahren nach Anspruch 21 mit folgendem Schritt:

    – Berechnen der zusätzlichen Wärme in Abhängigkeit von einem Parameter zur Erzeugung des Magnetfelds.
  23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Parameter ein Strom ist, der zur Magnetfelderzeugung dient, und dass der Berechnungsschritt das Bestimmen dieses Stroms und als Funktion des bestimmten Stroms das Bestimmen eines weiteren Stroms zur Verwendung in der Erzeugung der Zusatzwärme umfasst.
  24. Verfahren nach Anspruch 21 mit folgendem Schritt:

    – Messen der Netto-Wärmeabstrahlung der Spule und Steuern der Bereitstellung der zusätzlichen Wärme in Abhängigkeit von der gemessenen Wärmeabstrahlung.
  25. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20 mit folgendem Schritt:

    – Steuern der zusätzlichen Wärme derart, dass sich die Netto-Wärmeabstrahlung der Spule umgekehrt ändert.
  26. Verfahren nach Anspruch 25 mit folgendem Schritt:

    – Bereitstellen eines die Netto-Wärmeabstrahlung der Spule anzeigenden elektrischen Signals, Umkehren des Signals und Steuern der Erzeugung der zusätzlichen Wärme in Abhängigkeit von dem umgekehrten Signal.
  27. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 26 mit folgendem Schritt:

    – Erzeugen des Magnetfelds in einzelnen Intervallen.
  28. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 27 mit folgendem Schritt:

    – Verändern der Magnetfeldstärke.
  29. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 28 mit folgendem Schritt:

    – Ablenken des Strahls mithilfe des Magnetfelds.
  30. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 28 mit folgendem Schritt:

    – Fokussieren des Strahls mithilfe des Magnetfelds.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen






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