DE2945177A1

DE2945177A1 - Kombinierte, feinfokussierende, regelmaessige mikrolinsenanordnung und mikrodeflektoranordnung fuer fliegenaugenartige elektronenstrahlroehren und verfahren zu deren herstellung

Info

Publication number: DE2945177A1
Application number: DE19792945177
Authority: DE
Inventors: John Reynolds Brugess; Sterling Price Newberry
Original assignee: Control Data Corp
Current assignee: Control Data Corp
Priority date: 1978-11-08
Filing date: 1979-11-08
Publication date: 1980-05-29
Also published as: GB2035680A; AU5240779A; AU527227B2; FR2441266A1; GB2035680B; US4200794A; JPS5569942A; CA1147010A; DE2945177C2; FR2441266B1; GB2091938A; GB2091938B

Description

Kombinierte, feinfokussierende, regelmäßige Mikrolinsenanordnung und Mikrodeflektoranordnung für fliegenaugenartigc Elektronenstrahlröhren und Verfahren zu deren Herstellung

Die Erfindung betrifft eine kombinierte, feinfokussierende,
regelmäßige Mikrolinsenanordnung und Mikrodeflektoranordnung aus Silikon-Halbleiterplättchen, die entsprechend dem HaIbleiter-Mikroschaltkreis-Herstellungsverfahren hergestollt
werden, teilweise metallisiert werden und mittels Glasstnben zusammengehalten werden, die mit den Silikonplättchen verschweißt oder anderweitig direkt oder mittels geeigneter Metallbefestigungsringe befestigt sind.

Die mit der Verwendung einer Matrix ntikro-elektronischer optischer Elemente, die fliegenaugenartig angeordnet sind, verbundenen Vorteile sind bekannt und beruhen auf der Tatsache,

030022/0632

daß eine derartige Anordnung eine große Feldüberdeckung ohne die Nachteile bei der Wiederauflösung, einen großen Strahlenstrom, eine genaue Ablenkempfindlichkeit und andere vorteilhafte Eigenschaften aufweist, wie sie in dem Artikel "Electron Beam Memories" von D.E. Speliotis, D.O. Smith, K.J. Harte und F.O. Arntz, der auf der Electro/76 in Boston, Mass. vom 11. bis '14. Mai 1976 veröffentlicht wurde und in dem Artikel "Advances in Fly's Eye Electron Optics" von S.P. Newberry et al in der Zeitschrift Proceedings of the National Electronics Converence, vol. 23, Seiten 746-751, 1967 beschrieben wurden. Während die vorteilhaften Eigenschaften des fliegenaugenartigen elektronischen, optischen Systems bekannt sind, werden die Probleme der Herstellung derartiger fliegenaugenartiger elektronischen Strahlensysteme, die bekannte Materialien und Herstellungsverfahren verwenden, immer schwieriger, da die die Anforderungen an die Anzahl der Kanäle in der Matrix steigt und die linearen Abmessungen der Matrix entsprechend abnehmen sollen, um die Speicherkapazität zu erhöhen und die Größe, die Komplexität und das Gewicht der Ausrüstung zu vermindern.

In den bekannten fliegenaugenartigen,elektronischen,optischen Systemen, wie sie in dem oben erwähnten Artikel der National Electronics Conf. beschrieben sind, werden die Mikrolinsenanordnungen in Form einer "Deckkappen"-Konstruktion hergestellt, wie sie in Fig. 2 des Artikels gezeigt ist. In dieser Ausbildung der Mikrolinsenanordnung besteht das Fokussierelement der Mikrolinse aus einer Reihe in dünnen Metallplättchen angeordneten Löchern. Die dünnen Metallplättchen werden gestreckt und an einem festen Metallring angeschweißt und die Löcher auf verschiedene Arten, wie z.B. Bohren, Stanzen und foto-chemisches Ätzen, um nur einige zu nennen,erzeugt. Die mit diesen bekannten Mikrolinsenanordnungen verbundenen Probleme sind folgende:

030022/0632

1.) Foto-chemisches Ätzen eines Metalls ist: teuer und führt zu dem Ergebnis, daß die Linsenöffnungen nicht die erforderliche Rundheit, Glätte und Gleichförmigkeit zwischen den öffnungen in der Reihe aufweisen.

2.) "Während das Stanzen der Löcher die Herstellungskosten wesentlich herabsetzt, und wenn mittels einer darauffolgenden Endbearbeitung, wie z.B. Schleifen, einheitliche Durchmesser und glatte Oberflächen erzeugt werden, können diese Verfahren jedoch nicht auf eine Matrix mit Löchern (Linsenöffnungen) angewendet werden, in denen der Öffnungsdurchmesser gleich oder in der Nähe des optimalen Verhältnisses zu dem Abstand zwischen den Löchern liegt.

3.) Die Verwendung eines schweren Metallrings zum Halten der dünnen Platten gestattet nicht, daß die Platten eng aneinander angeordnet werden, da der Raum zwischen den Linsenöffnungen (Kanälen) zur Optimierung der Dichte der Kanäle und Minimierung der Größe vermindert ist. Die "Deckkappen"-Konstruktion aus Fig. 2 des National Electronics Conference Artikels gestattet zwar ein dichtes Anordnen der Linsenplättchen, ist jedoch teuer und benötigt wirkungslosen Raum. Der größte Nachteil besteht jedoch darin, daß die Konstruktion ein enges Annähern zu einer Seite der Linsenelemente von den benachbarten Bauteilen des gesamten fliegenaugenartigen,elektronischen, optischen Systems verhindert.

4.) Wenn man den Versuch macht, die oben beschriebenen Schwierigkeiten, die mit der Verwendung dicker Befestigungsringe oder der "Deckkappen"-Konstruktion

030022/0632

durch Verwendung von Metallplättchen, die dick genug sind, daß sie selbsttragend sind, zu überwinden, wird wahrscheinlich der unmögliche Zustand in langen Reihen (z.B. Reihen mit 128 χ 128 Linsenelementen) erreicht, bei denen die für die mechanische Festigkeit erforderliche Plattendicke den für eine optiftiale Elektronen optische Leistung erforderlichen Abstand zwischen den Platten überschreitet. Weiter sind dicke Platten teurer, wenn man die Linsenöffnungen herstellt, stärker in der Gesamtgröße begrenzt und neigen während des Ausbrennens infolge innerer Spannungen zum Verwerfen. Schließlich kann, wie bei dünnen Metallen, das gewünschte optimale Verhältnis von Öffnungsdurchmesser zum Abstand zwischen den öffnungen nicht erreicht werden.

Hinsichtlich der Mikrodeflektorkonstruktion zur Erzielung einer feinen Ablenkung beschreibt der oben erwähnte National Electronics Conference Artikel eine Mikrodeflektorkonstruktion, die erfolgreich in einer fliegenaugenartigen Linse verwendet wurde, die aus zwei Sätzen paralleler leitender Stäbe in hintereinander angeordneter Bauweise besteht. Die Verwendung von Metallplättchen zur Herstellung der Ablenkstäbe war jedoch aus weiter unten beschriebenen Gründen nicht zufriedenstellend. Wurden die Träger von keramischen Blöcken gesägt und metallisiert, erhielt man annehmbare elektronen optische Deflektoren, deren Kosten jedoch unannehmbar und deren Ausbeute sehr gering war. Zusammenfassend kann man aus dem bekannten feinen Deflektoranordnungen folgende Erfahrungen ziehen:

1.) Mikrodeflektorsysterne, die von der Produktion einzelner Defloktorplättchen abhängen, die aufeinanderfolgend mit Abstandshalter aufeinander gestapelt werden,

030022/0632

erfordern untragbare Toleranzüberwachung, da der Lagefehler kumulativ ist. Einzelne klingenförmige Deflektoren sind besser als von einem festen Block gesägte Metalldeflektoren, sind jedoch teuer und zu dünn, um Spannungen standzuhalten, wenn sie nicht in der Anordnung gespannt angeordnet werden.

2.) Dünne Metallplättchen sind bei einigen Resonanzfrequenzen mikrophonisch, wobei die Resonanz durch Aufbringen periodischer Änderungen in der Ablenkspannung, wie z.B. einem Raster abtasten, erregt werden kann.

3.) In Mikrodeflektorsystemen, die von Blöcken gesägte Deflektorstäbe verwenden, müssen keramische Blöcke im gebrannten Zustand (d.h. sehr hart) gesägt werden, wobei sie so abschleifend wirken, daß sogar Diamantwerkzeug sehr schnell verschleißt, und die Abmessungen nur sehr schwierig einzuhalten sind. Dementsprechend sind sie in der Herstellung teuer.

Zu den einzelnen oben aufgeführten Herstellungsproblemen kommt weiter, daß die Gesamtkonstruktion, d.h. die Mikrolinsenanordnung, der Mikrodeflektor und die Fangelektrode weitere Grenzbedingungen aufweist. Da ein einziges Teilchen einer. Verunreinigung die Anordnung für viele Anwendungszwecke verderben kann, muß die Konstruktion entweder zum Reinigen auseinandernehmbar oder so hergestellt sein, daß sie optisch sauber bleibt. Zusätzlich muß die Anordnung eine relative Bewegung der Teile durch äußere Faktoren, wie z.B. Vibration oder thermische Ausdehnung erlauben. Zwei der hauptsächlichen Anwendungsgebiete für fliegenaugenartige Elektronenstrahlröhren sind die Elektronenstrahl abgetasteten Halbleitcrfangelektrodenspeicher für die Verwendung in elektronischen

030022/0632

Rechnern und die Mikroschaltkreismusterherstellung. In diesen Anwendungsgebieten stellt, wenn die von der Fangelektrode bedeckte Fläche groß ist, die Temperaturausdehnung ein schwieriges Problem bei den verschiedenen Konstruktionsmaterialien, wie z.B. Metalle, Keramik und Halbleiterfangelektroden dar, die jeweils einen unterschiedlichen Temperaturausdehnungskoeffizient aufweisen, wodurch eine Verschiebung von einigen Micron infolge normaler Raumtemperaturschwankungen auftreten kann. Hieraus ergibt sich, daß die ausgeführten Anforderungen die Gesamtanordnung eine Mikrolinsenreihe und eines Mikrodeflektors in einer fliegenaugenartigen Elektronenstrahlröhre zu einem schwierigen Problem machen.

Man erkennt hieraus, daß neue Materialien und Verfahren zur Herstellung von Mikrolinsenreihen und Mikrodeflektoranordnungen erforderlich sind, wenn man eine höhere Dichte und größere Reihen anstrebt.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Mikrolinsenanordnung und Mikrodeflektoranordnung für fliegenaugenartige Elektronenstrahlröhren der eingangs genannten Art zu schaffen, die aus Silikon, entweder in der einkristallinen oder der polykristallinen Form, mit größtmöglicher Genauigkeit hergestellt werden, und wobei gewisse Teile nach dem Silikon-Halbleiter-Mikroschaltkreis-Hersteilungsverfahren hergestellt werden,und wobei andere Teile metallisiert sind, und wobei die verschiedenen Teile im zusammengebauten Zustand mittels Glasstäben zusammengehalten werden. Die mit einer derartig hergestellten fliegenaugenartigen elektronischen optischen Anordnung erzielten Vorteile sind folgende:

1.) In Speichern mit Elektronenstrahlzugriff wird der thermische Abgleich zwischen dem aufnehmenden Medium und der Mikrolinsenanordnung und dem Mikro-

030022/0632

deflektor erreicht, da diese Bauteile aus Silikon hergestellt sind und die Glasstäbe, einen Temperaturausdehnungskoeffizienten aufweisen, der in der Nähe des Ausdehnungskoeffizienten des Silikons liegt.

2.) Die hohe Reinheit und Regelmäßigkeit des Materials (einkristallines Silikon) gestattet die Konstruktion von Mikrolinsenelementen mittels bekannter Mikroschaltkreis-Fotoätzverfahren, wodurch man eine bessere Qualität der Öffnungen und geradere Kanten verglichen mit den in Metallen oder amorphen Materialien ausgebildeten Öffnungen erhält.

3.) Die ebene Ausbildung der Materialien bildet ein geringeres Problem.

4.) Es ist nicht notwendig, die Mikrolinsenplättchen an einem Tragring beträchtlicher Dicke zu befestigen, wodurch ein engerer Abstand zwischen den Mikrolinsenplättchen möglich ist.

5.) Wie im folgenden im einzelnen beschrieben, ist es durch geeignete Herstellungsverfahren möglich zweischichtige Linsenelemente ohne bimetallische Thermoeffekte herzustellen, wodurch die Konstruktion hochleittender, pfeilerartiger äußerer Linsenplättchen mit ultradünnen Linsenöffnungen auf einer Silikonlinsenplatte beträchtlicher Dicke möglich ist und man leitende Schichten auf jeder der gegenüberliegenden Seiten anordnen kann.

6.) Die Metallisierung (wenn erforderlich) und das Verschweißen der Silikonplättchen ist bekannt und erprobt.

030022/0632

7.) Beim Brennen kann man für die sich ergebende Konstruktion äußerste Reinheit und Stabilität erzielen.

8.) Polykristallines Silikon ist leichter zu sägen und zu metallisieren als Keramik, wodurch die mit der ■Mikrodeflektorstabherstellung verbundenen Probleme billiger und besser steuerbar sind.

9.) Zusätzlich zu den Vorteilen, daß glattere und gleichförmigere Linsenöffnungen in den Silikonplättchen ausgebildet werden können, gestattet das foto-chemische Ätzen zur Herstellung der Löcher, daß die Lochgröße in bezug auf den Mittelpunktsabstand bei optimalen Werten gesteuert werden kann.

Mit der Erfindung wird eine kombinierte feinfokussierende Mikrolinsenanordnung und eine Mikrodeflektorunteranordnung zur Verwendung in fliegenaugenartigen Elektronenstrahlröhren geschaffen. Die Anordnung umfaßt eine feinfokussierende Mikrolinsenreihenanordnung, die mittels mehreren beabstandeten, aufeinander gestapelten, parallelen, dünnen, ebenen, mit öffnungen versehenen Plättchen ausgebildet wird, von denen jedes aus einem Silikon-Halbleitermaterial hergestellt ist und eine Reihe von darin mittels fotolithographischen-Halbleiter-Mikroschaltkreis-Herstellungsverfahren ausgebildeten öffnungen aufweist. Die mit öffnungen versehenen Silikonlinsenplättchen haben jeweils eine hochleitende Oberfläche und sind an Glasstäben zum Halten der Plättchen in einer gestapelten, parallelen, beabstandeten Beziehung in bezug auf die Längsachse der Glasstäbe befestigt, die sich im rechten Winkel zur Ebene der Silikonplättchen erstrecken. Die öffnungen in allen Silikonlinsenplättchen sind axial parallel mit einer durch die Mitte der Anordnung verlaufende Längs-

030022/0632

achse ausgerichtet und bilden eine Reihe von feinfokussierenden Linsenelementen. Die Anordnung weist weiter eine Mikrodef lektorunteranordnung auf ,die unmittelbar benachbart zu der feinfokussierenden Mikrolinsenanordnung angeordnet ist und aus einer bienenwabenförmigen Matrix von Sätzen von orthogonal angeordneten Mikrodeflektorelementen besteht, wobei ein Satz der orthogonal angeordneten Mikrodeflektorelemente axial mit jedem entsprechenden feinfokussierenden Linsenelement ausgerichtet ist, das mittels axial ausgerichteter öffnungen der gestapelten, parallelen, beabstandeten Silikonlinsenplättchen ausgerichtet ist, um einen durch eine axial ausgerichtete feinfokussierende Mikrolinsenanordnung gelangenden Elektronenstrahl längs orthogonaler x-y-Richtungsachsen der Bewegung in der Ebene senkrecht zur Bahn des Elektronenstrahls abzulenken. Die bienenwabenförmige Matrix von Sätzen von Mikrodeflektorelementen besteht aus zwei orthogonal angeordneten Sätzen paralleler, beabstandeter Deflektorstäbe, die die entsprechenden orthogonalen Sätze des Mikrodeflektorelements ausbilden, wobei alternierende Stäbe jedes Satzes der Deflektorstäbe elektrisch miteinander verbunden sind, um eine gemeinsame Verbindung zu einer entsprechenden Quelle eines feinen x-y-Ablenkpotentials herzustellen. In einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die dünnen, ebenen, mit öffnungen versehenen Linsenplättchen ein dünnes, ebenes Plättchen eines einkristallinen Silikons von ungefähr 2u-Dicke, das eine Matrix von darin ausgebildeten Linsenöffnungen aufweist, die mittels Ätzen von nur einer Seite durch die Dicke des Plättchens hergestellt wurden. In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform weisen die dünnen, ebenen, mit öffnungen versehenen Linsenelemente jeweils ein dünnes, ebenes, einkristallines Silikonplättchen von ungefähr 1/2 Millimeter Dicke auf, das von jeder der gegenüberliegenden Seiten durch öffnungen geätzt wurde, wobei die öffnungen mittels einer Maske

030022/0632

auf beiden ebenen Flächen des Plättchens ausgebildet wurden, die die Flächen überdeckte, an denen keine öffnungen ausgebildet werden sollten, worauf ein geeignetes Ätzmittel beiden Seiten des Plättchens zugeführt wurde. ■:-_,.

In weiteren bevorzugten Ausführungsformen werden die Deflektorstäb'e der Mikrodeflektorunteranordnung aus polykristallinem Silikon mit metallisierten Oberflächen hergestellt. Die zwei orthogonal in Reihe angeordneten Sätze der parallelen, beabstandeten Deflektorstäbe werden im zusammengebautem Zustand im Abstand zueinander parallel mittels entspre— chender Glasstäbe gehalten, deren Längsachsen sich in einer Ebene parallel zur Ebene der Deflektorstäbe, jedoch im rechten Winkel dazu erstrecken, und an denen die Enden der Deflektorstäbe angeschweißt sind.

In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Mikrolinsenunteranordnung und die Mikrodeflektorunteranordnung Glasstäbe auf, mit denen sie thermisch verschweißt sind, und ringförmige äußere Tragringe aus Molybden, Wolfram oder anderen geeigneten Metallen mit rings am Umfang ausgebildete Ausrichtkerben auf, die die Ausrichtung der entsprechenden Unteranordnungen erleichtern. Die äußeren Tragringe sind wiederum mit zusätzlichen Sätzen von Glasstäben verschweißt, deren Längsachsen sich im rechten Winkel zu den Ebenen der mit öffnungen versehenen Silikonplättchen und zu der Ebene der Deflektorstäbe erstrecken, um die zwei Unteranordnungen zusammenzuhalten.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform sind die dünnen, mit öffnungen versehenen Silikonlinsenplättchen thermisch direkt an einem Satz Glasstäbe angeschweißt, deren Längsachsen sich im rechten Winkel zu den Ebenen der Linsenplättchen erstrecken, und an denen die Tragstäbe für die

030022/0632

Mikrodeflektorstäbe ebenfalls thermisch angeschweißt sind.

Die Mikrodeflektorunteranordnung umfaßt Enddeflektorstäbe, die Vorsprünge aus elastisch verformbaren Metall aufweisen, die sich über die Verbindungspunkte der Enden der Enddeflektorstäbe zur Verwendung als Befestigungsstücke an dem äusseren Tragring oder direkt an den Glasstäben, die rechtwinklig zur Ebene der Mikrodeflektorstäbe verlaufen, erstrecken. In Konstruktionen ohne die äußeren Tragringe mit Ausrichtkerben wird die Ausrichtung der Mikrodeflektorelemente durch nichtoptische oder elektronenoptische Ausrichtverfahren und Verschmelzen der verschiedenen Silikonbauteile mit den Glasstäben mittels Elektronenstrahlerwärmen oder Laserstrahlerwärmen und Schmelzverbinden erreicht. In Anordnungen, in denen Befestigungsringe nicht verwendet werden, weisen die Sätze der Glasstäbe, an denen die Mikrolinsenanordnung und die Mikrodeflektoranordnung befestigt sind, geformte Enden auf, in die ein isolierender kugeliger Präzisionssaphir eingepaßt und eingeschmolzen ist, der wiederum in eine in einem Tragring ausgebildete Fassung eingepaßt und eingeschmolzen ist, um die Anordnung in dem Gehäuse einer fliegenaugenartigen Elektronenstrahlröhre zu befestigen. Die so erhaltene Konstruktion umfaßt ebenfalls eine Fangelektrode aus Silikon-Halbleitermaterial, die parallel zu der Mikrolinsenanordnung und den Mikrodeflektorstäben, jedoch im Abstand davon, angeordnet und mittels Einschmelzen mit den gemeinsamen Glasstäben verbunden ist.

Die elektrische Verbindung zumindestens einem der dünnen, mit öffnungen versehenen Silikonlinsenplättchen der Mikrolinsenreihenanordnung wird durch Einklemmen eines vorstehenden Teils eines Leitungsdrahtes zwischen das heiße Glas von mindestens einem der Glasstäbe und der leitenden Oberfläche der entsprechenden Platte während des thermischen

030022/0632

Verschweißens oder Verschmelzens der Plättchen mit den Glasstäben ausgebildet. Der leitende Draht wird darauf mittels gewöhnlicher isolierter Leiter mit einer elektrischen Energiequelle verbunden.

In einer anderen bevorzugten Ausführung weisen die Glasstäbe an ihren thermischen Verschweißpunkten mit den Silikonlinsenplättchen Vorsprünge auf, die sich zur Berührung der Umfangskante der Silikonplättchen an dem Schmelzpunkt nach innen erstrecken, um so mit einem größeren wirksamen Isolatorabstand zwischen den benachbarten Silikonplättchen zu schaffen, während ein minimaler physikalischer Abstand oder ein Plattentrennabstand zwischen den Platten aufrechterhalten wird. Die in mindestens einem der dünnen, mit öffnungen versehenen Silikonlinsenplättchen ausgebildeten öffnungen sind nicht notwendigerweise rund, sondern können von halbelliptischer oder anderer Form zur Verminderung der Aberration dritter Ordnung sein.

In Ausführungsformen, bei denen es aufgrund des Anwendungsgebietes notwendig sein kann, die Anordnung von Zeit zu Zeit auseinanderzubauen, sind ringförmige Metallpuffer aus verträglichem leitenden Material am Umfang der dünnen, mit öffnungen versehenen Silikonplättchen zur Vergrößerung ihrer Dicke verankert und mehrere kugelförmige Isolierabstandsstücke in die ringförmigen Metallpuffer eingesetzt, um die dünnen Silikonplättchen gestapelt, beabstandet, parallel aufzureihen und darauf in einer selbsttragenden Konstruktion zu verspannen. Alternativ können mehrere öffnungen rund um die Umfangskante von mindestens einem der dünnen, mit öffnungen versehenen Silikonplättchen ausgebildet sein und mehrere kleine kugelförmige Isolierabstandsstücke in die öffnungen eingepaßt und eingeschmolzen sein, um eine isolierende Befestigung für die entsprechenden dünnen SiIi-

Θ30022/0632

konlinsenplättchen und Isolierkugeln zu schaffen.

Die so erhaltene kombinierte Mikrolinsenanordnung und Mikrodef lektoranordnung kann mit einer ebenen Fangelektrode aus Silikon-Halbleitermaterial für einen Speicher mit Elektronenstrahlzugriff verwendet werden, die gemeinsam mit der Anordnung in einem vakuumdichten Gehäuse befestigt ist, oder kann alternativ mit einer Fangelektrode eines elektronenempfindlichen Materials (z.B. eine fotoempfindliche Fangelektrode oder eine elektronenätzbare lichtbeständige Fangelektrode, die bei der Herstellung von Mikroschaltkreisen verwendet wird) sein, die mittels einer vakuumdichten Umhüllung in einer Ebene parallel zu dem dünnen, mit öffnungen versehenen Mikrolinsenplättchen und der Ebene der Mikrodeflektorstäbe entfernbar befestigt ist. Bei anderen Anwendungsarten kann die Anordnung mit einem Rohablenkelektrodensystem oder alternativ mit einer abgestuften Feldelektrode, die zwischen der Elektronenkanone der Elektronenstrahlröhre und dem fliegenaugenartigen elektronenoptischen System angeordnet ist, verwendet werden, wodurch neue und bessere fliegenaugenartige elektronenoptische Systeme entweder mit grobabgelenkten Elektronenstrahlen oder einheitlich strömenden Elektronen verwendet werden können.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt der Mikrolinsen- und Mikrodef lektoranordnung für fliegenaugenartige Elektronenstrahlröhren, die Silikonmikrolinsenelemente und Mikrodeflektorplättchen verwenden;

Fig. 2 eine Endansicht der Mikrolinsen- und Mikrodeflektoranordnung von Fig. 1, wobei man durch

COPY

030022/0632

das Eintrittsende in bezug auf einen durch die Anordnung verlaufenden Elektronenstrahl sieht, wobei der in Fig. 1 gezeigte Längsschnitt längs der Ebene 1-1 in Fig. 2 verläuft;

Fig. 3 einen Längsschnitt einer Mikrolinsenanordnung,

die einen Teil der in Fig. 1 gezeigten Anordnung umfaßt;

Fig. 4 eine Endansicht der in Fig. 3 gezeigten Mikrolinsenanordnung;

Fig. 5 eine Endansicht der Mikrodeflektoranordnung, die Teile der gesamten in Fig. 1 und 2 gezeigten Anordnung umfaßt;

Fig. 6 einen Längsschnitt der in Fig. 5 gezeigten Mikrodef lektoranordnung längs der Linie 6-6 in Fig. 5;

Fig. 7 einen Längsschnitt einer Fangelektrode, die

Teile der in Fig. 1 und 2 gezeigten Anordnung umfaßt;

Fig. 8 einen Längsschnitt mehrerer ringförmiger Tragringe mit deren Befestigung an sich axial erstreckenden Glasstäben, wobei die Tragringe zur Befestigung der Mikrolinsenanordnung, der Mikrodef lektoranordnung und der Fangelektrode in gegenüberliegender Beziehung zur Festlegung innerhalb eines evakuierten Gehäuses einer fliegenaugenartigen Elektronenstrahlröhre verwendet werden;

Fig. 9 einen Längsschnitt einer fliegenaugenartigen Elektronenstrahlröhre, der die Mikrolinsenanordnung und die Mikrodeflektoranordnung zeigt, die in Verbindung mit einem elektronenempfindlichen Fangbauteil verwendet wird, das entweder fotoempfindlich ist, oder aus einem Fangbauteil mit einer elektronenempfindlichen fotobeständigen

030022/0632

oder einer anderen Oberfläche besteht, die wahlweise mit einem Elektronenstrahl bei der Herstellung von integrierten Halbleitermikroschaltkreisen und ähnlichem geätzt wird, und wobei die fliegenaugenartige Elektronenstrahlröhre dieser Art einen Rohdeflektor zum wahlweisen aufeinanderfolgenden Zuführen eines Elektronenstrahls durch ausgewählte Mikrolinsen und Mikrodeflektorelemente aufweist;

Fig. 10 eine gegenüber Fig. 9 abgeänderte fliegenaugenartige Elektronenstrahlröhrenkonstruktion, bei der ein abgestufter Rohfelddeflektor verwendet wird, wodurch ein gleichförmiger Elektronenfluß am Eintrittsende der Mikrolinsenanordnung und Mikrodeflektoranordnung zur Herstellung von Mikroschaltkreisstrukturen oder ähnlichem unter Verwendung von elektronenempfindlichen Fangbauteilen zugeführt wird;

Fig. 11 einen Längsschnitt einer anderen Ausführungsform der Erfindung unter Verwendung von Silikonmikrolinsenplättchen und dünnen metallischen Deflektorstäben, die auf Glasstäben in einzelnen Unteranordnungen befestigt sind, wobei jede Unteranordnung mittels ringförmiger metallischer Tragringe mechanisch gehalten wird;

Fig. 12 eine Endansicht einer gegenüber der in Fig. 11 gezeigten alternativen Mikrolinsenanordnung und Mikrodeflektoranordnung;

Fig. 13 eine Längsansicht der Mikrolinsenanordnung, die nur einen Teil der in Fig. 11 und 12 gezeigten Anordnung umfaßt;

Fig. 14 eine Endansicht der in Fig. 13 gezeigten Mikrolinsenanordnung, gesehen von der Elektronenstrahleintrittsseite;

030022/0632

Fig. 15 eine Endansicht der nur in der Anordnung in

Fig. 11 und 12 verwendeten Mikrodeflektoranordnung;

Fig. 16 eine teilweise geschnittene seitliche Längsansicht der Mikrodeflektoranordnung von Fig. 15;

Fig. 17 eine Reihe von Querschnitten durch einen typischen Satz ausgerichteten Linsenöffnungselementen, wie z.B. der Mikrolinsenanordnung von Fig. 3 und 4 oder den Fig. 13 und 14 zur Darstellung der Einzelheiten;

Fig. 18A

bis 18J eine Reihe von Aufsichten mit Schnittansichten, die von einem einkristallinen Silikonplättchen ausgeht und das Herstellungsverfahren des mit öffnungen versehenen Mikrosilikonlinsenplättchens zeigt/ das in der Mikrolinsenanordnung der Ausführungsformen von Fig. 1-10 und den Fig. bis 17 verwendet wird;

Fig. 19 eine teilweise geschnittene Ansicht zur Darstellung der Befestigung des dünnen Silikonplättchens des Mikrolinsenelements an einer Trägerstange aus Glas, wobei zusätzlich die Art und Weise gezeigt wird, in der ein dünner, vorzugsweise flacher, Leitungsdraht zwischen den Enden der leitenden Oberfläche des dünnen Silikonplättchens und dem Glasstab eingeklemmt wird, mit dem das Plättchen thermisch verschweißt wird, wodurch ein gewünschtes elektrisches Erregungspotential dem Silikonplättchen zugeführt werden kann, wobei Fig. 19A eine alternative Form des Glasstabes zeigt, der aus einem Stapel aufeinandergesetzter Glasscheibenelemente hergestellt ist, und wobei eine dünne metallische Zwischenscheibe und eine damit verbundene Leitung zur Aufbringung des ge-

030022/0632 _op_

°*l»INAL INSPECTED

wünschten elektrischen Erregungspotentials auf ' das dünne Silikonplättchen, das zwischen den Glasscheibenelementen eingeklemmt ist, vorgesehen ist;

Fig. 20

und 2OA

bis 2OF die Herstellungsschritte zur Ausbildung der bevorzugten Ausführungsform einer Mikrodeflektoranordnung, beginnend mit einem im wesentlichen flachen kastenförmigen Silikonblock;

Fig. 21

und 21A schematische Darstellungen bevorzugten Ausführungsformen der Mikrolinsenanordnung und Mikrodef lektoranordnung unter Verwendung aller SiIikonlinsenplättchen, Deflektorstäbe und Fangbauteile, wobei nur Glasstäbe ohne Metallringe zur Befestigung der Anordnung verwendet werden;

Fig. 22

und 22A alternative Ausführungsformen der Konstruktion

für die Glasstäbe, wobei die Länge der Isolatoren zwischen den benachbarten Plättchen der Mikrolinsenanordnung beträchtlich gesteigert werden kann, ohne daß es erforderlich ist, den Abstand zwischen den Platten zu steigern;

Fig. 23

und 23A bevorzugte Zusammenbauverfahren und Konstruktionen für die metallisierten Silikonträger oder -klingen der Mikrodeflektoranordnung, die keine Deflektorträger mit Metallenden erfordern;

Fig. 24

und 24A die Art und Weise, in der eine nur Glas verwendende Silikonmikrolinsenanordnung und Mikrodeflektoranordnung, wie z.B. in Fig. 21, zur Befestigung innerhalb eines evakuierten Gehäuses einer fliegenaugenartigen Elektronenstrahlröhre zusammengebaut werden kann, wobei die Anordnung

030022/0632

mit isolierenden Saphirkugeln erreicht wird, die unter Wärme eingepreßt und thermisch mit den Enden der Glasstäbe in der in Fig. 24A gezeigten Weise verschweißt und in geeigneten Tragringen ausgebildeten Löchern eingepaßt werden;

Fig. 25 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Befestigungstechnik für einen metallenen Tragring in Form eines Kragens, der ein aufgeschrumpftes Band oder eine Dichtung rings um den Umfang eines Rohdeflektorkegels für die Verwendung zum Abstützen der Reihenanordnungen aufweist;

Fig. 26,26A

und 26B schematische Darstellungen alternativer Zusammenbauverfahren zur Befestigung aller Glas- und Silikonlinsenanordnungen und Mikrodeflektoranordnungen zur Befestigung innerhalb des evakuierten Gehäuses einer fliegenaugenartigen Elektronenstrahlröhre, wobei die sich ergebende Anordnung darauffolgend leicht ohne irgendein Zerbrechen der Teile auseinandergebaut werden kann, für die Verwendung mit elektronenempfindlichen, lichtbeständigen Fangbauteilen, etc., die bei der Mikroschaltkreisherstellung oder ähnlichem in derartigen Elektronenstrahlröhren verwendet werden;

Fig. 27 eine teilweise Schnittansicht einer anderen Form der Mikrolinsenanordnung und Deflektoranordnung, bei der die Mikrolinsenplatten der Mikrodeflektor mit kleineren Saphirkugeln zusammengebaut sind, die innerhalb von Öffnungen, Fassungen und/oder Abstandselementen eingepaßt sind und für ein darauffolgendes leichtes Auseinanderbauen zusammengeklammert sind;

Fig. 28 eine Aufsicht einer Mikrolinsenplatte mit einer

030022/0632

besonderen Form der öffnungen, zur Korrektur der Elektronenstrahlaberration;

Fig. 29 eine Reihe von Querschnitten einer weiteren

Ausführungsform der Mikrolinsenanordnung, wobei fünf geätzte Halbleiterplättchen in der Reihe angeordnet sind;

Fig. 3Ö eine Aufsicht einer weiteren Ausführungsform

eines geätzten Silikon-Halbleiter-Mikrolinsenplättchens, wobei äußerst dünne Linsenplättchen in der Größenordnung von 2μ-Dicke vorgesehen sind; und

Fig. 31 einen Querschnitt längs der Ebene 31-31 in Fig. 30 des in Fig. 30 dargestellten extrem dünnen Mikroplättchens.

Fig. 1 ist eine Schnittansicht längs der Ebene 1-1 in Fig. einer bevorzugten Ausführungsform der Mikrolinsenanordnung und der Mikrodeflektoranordnung. Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, umfaßt die Anordnung ein Bauteil 11 mit regelmäßig angeordneten Mikrolinsen, ein Mikrodeflektorbauteil 12, ein Fangelektrodenbauteil 13 und mehrere längliche Glastragstäbe 14, von denen zwei dargestellt sind,und die sich alle im wesentlichen im rechten Winkel zur Ebene der Mikrolinsenplatten, die die Mikrolinsenunteranordnung umfaßt und der Ebene der Mikrodeflektorstäbe, aus denen die Mikrodeflektoranordnung besteht, erstrecken. Weiter weist die Anordnung eine Endplatte 15 auf, die einen Teil der Mikrolinsenunteranordnung darstellt, wie dies weiter unten im einzelnen beschrieben wird.

Die Konstruktion der Mikrolinsenunteranordnung ist am besten in Fig. 3 und 4 dargestellt, wobei man in Fig. 3 sieht, daß die Mikrolinsenanordnung aus im wesentlichen einer Mehrzahl von drei (möglicherweise vier, fünf oder mehr, oder, wenn

030022/0632

notwendig weniger) beabstandeten, stapeiförmig angeordneten, parallelen, dünnen, ebenen, mit öffnungen versehenen Linsenplättchen 16,17,18 besteht, von denen jedes aus einem Silikon-Halbleitermaterial hergestellt ist, das vorzugsweise ein einkristallines Silikon ist. Wie im folgenden beschrieben, weist jedes dünne , mit öffnungen versehene Linsenplättchen eine Reihe von darin mittels einem Fotolithographie-Halbleiter-Mikroschaltkreis-Herstellungsverfahren ausgebildete öffnungen auf, wobei die verbleibenden Oberflächen des Plättchens hochleitend sind. Die mit öffnungen versehenen Silikonlinsenplättchen 16,17 und 18 sind mittels thermischem Verschweißen oder auf andere Weise an Glastragstäben 19 befestigt, die regelmäßig rund um ihren Umfang angeordnet sind, um die Linsenplättchen stapeiförmig, parallel im Abstand zueinander zu halten. Wenn die Linsenplättchen 16,17 und 18 mit den Glastragstäben 19 zusammengebaut werden, sind alle Linsenöffnungen der Silikonlinsenplättchen längs der Längsachsen ausgerichtet, die durch die Mitte jeder öffnung und rechtwinklig zu der Ebene der Plättchen verlaufen. Dies wird mittels in den Silikonplättchen, aus denen die mit öffnungen versehenen Linsenplättchen in der weiter unten beschriebenen Weise hergestellt werden, elektronenoptischer oder lichtoptischer Ausrichtverfahren ausgebildeten Ausrichtkerben erreicht. Die axiale Ausrichtung der Linsenöffnungen in jedem der entsprechenden dünnen Silikonplättchen 16,17,18 beginnt mit der Anordnung eines lichtbeständigen Musters, das zur Ausbildung der öffnungen verwendet wird, auf dem unbearbeiteten dünnen Silikonplättchen, wobei die Muster bis zum Zusammenbau der einzelnen Linsenplättchen mit den Glastragstäben 19 verwendet werden. Beim Befestigen der dünnen Silikonplättchen auf den Glastragstäben werden die Umfangskantenabschnitte der dünnen Silikonplättchen thermisch mit den Glasstäben mittels Erwärmen der Glasstäbe bis zu ihrem Schmelzpunkt verschweißt. Bei der Tempera-

030022/0632

Copy

tür, bei der die Glasstäbe erweichen, wird der Glasstab physisch in die Peripherie der stapeiförmig angeordneten und ausgerichteten Plättchen, die mittels einer geeigneten Halterung so zusammengehalten werden, daß die darin ausgebildeten öffnungen miteinander axial ausgerichtet sind, gepreßt, woraufhin man den Glasstab abkühlen läßt. Aus Fig. 19 und Ί9A ist ersichtlich, wie man unterschiedliche Erregerpotentiale den dünnen Silikonplättchen zuführt. Aus Fig. 19 sieht man, daß ein kleiner Leitungsdraht 20, z.B. aus Nikron, ein vorstehendes Ende aufweist, das zwischen der Kante des dünnen Silikonplättchens 17 und dem Glastragstab 19 während des thermischen Verschweißens eingeklemmt wird. Das verbleibende Ende des Drahtes 20 wird, wie mittels gestrichelter Linien 20Agezeigt, zur Verbindung mit einem vorstehenden Ende einer gewöhnlichen Leitung 20B zur Zuführung des Erregerpotentials zu dem Plättchen 17 umgebogen. Fig. 19A zeigt eine kleine Nikronscheibe 2OC, die die äußere leitende Oberfläche des Plättchens 17 berührt und zwischen einem Paar ineinander passender, koaxial ausgerichteter Glasstabisoliersegmente mit zwei zylindrischen Endabschnitten unterschiedlichen Durchmessers eingeklemmt ist. Durch zusanunenklemmen einer geeigneten Anzahl derartiger Isolierelemente und Zuschneiden ihrer Längserstreckung kann man den richtigen Abstand zwischen den Linsenplättchen erhalten. Mittels einer derartigen Anordnung der Mikrolinsenreihe, der entsprechenden,dünnen, mit öffnungen versehenen Linsenplättchen 16,17 und 18, (die eine Dicke in der Größenordnung von 1/2 Millimeter aufweisen und ungefähr 1/2 Millimeter voneinander entfernt angeordnet sind) kann man zwischen den Platten eine Spannungsdifferenz in der Größenordnung von 5 - 10 kV ohne Überschlag und Leitung zwischen den benachbarten Plättchen erreichen. Zur Ausbildung der Kontakte oder 2OC kann statt Nikron ein Metall verwendet werden, das mit Silikon eine Legierung bildet, wodurch ein sicherer elek-

030022/0632

trischer Kontakt des Leiters mit den dünnen Silikonplättchen erreicht wird.

Wenn die stapeiförmig angeordneten, parallelen, mit Öffnungen versehenen Silikonplättchen, die die Linsenreihe darstellen, in der oben beschriebenen Weise an den Glastragstäben 19 befestigt sind, werden die Glastragstäbe wiederum mittels geeigneter Befestigungsstücke 21 an ringförmigen Tragringen 22 befestigt, die ebenfalls die Endplatte 15 festlegen. Die Befestigungsstücke 21 sind allgemein trapezförmig ausgebildet und weisen eine halb-herzförmige Vertiefung an dem mit dem Glastragstab in Eingriff kommenden Ende auf, wodurch eine dauernde feste Befestigung an dem Glastragstab nach dem Abkühlen sichergestellt ist. Die Anordnung der Befestigungsstücke 21 in den Glastragstäben kann natürlich gleichzeitig mit der Befestigung der dünnen, mit Öffnungen versehenen Plättchen 16 bis 18 durchgeführt werden, um zu vermeiden, daß die Glastragstäbe in zwei unterschiedlichen Arbeitsgängen erwärmt werden müssen. Die Befestigungsstücke 21 werden jedoch vor dem Befestigen an den Glasstäben zuerst in den Tragringen 22 verankert oder auf andere Weise festgelegt, wobei die Tragringe 22 aus Molybden, Wolfram oder einem anderen geeigneten Metall zur Schaffung elektronenoptisch reiner Oberflächen nach dem Einbrennen innerhalb eines evakuierten Gehäuses ausgebildet sind.

Die Konstruktion und der Zweck der Endplatte 15 wird im einzelnen in dem Artikel "Computer-Aided Design and Experimental Investigation of an Electron-Optical Collimating Lens" von CT. Wang, K.J. Harte, N. Kurland, R.K. Likuski und E.C. Doherty beschrieben, der in dem Journal of the Vacuum Society Technology Vol. 10, no. 6, vom November/Dezember 1973, Seiten 110 - 113 erschienen ist. Es kann kurz festgestellt werden, daß die Endplatte 15, die manchmal als

030022/0632

"Abstimmplatte" bezeichnet wird, zur Beendigung des in dom Grobablenkungsabschnitt der fliegenaugenartigen Elektronenstrahlröhre vorhandenen elektrischen Feldes verwendet wird, so daß dieses Feld nicht eintritt und das Verholten der Mikrolinsenanordnung und der Mikrodeflektoranordnung ungünstig beeinflußt. Nach der Anordnung der Mikrolinsenanordnung in einer fliegenaugenartigen Elektronenstrahlröhre treten die durch die Unteranordnung verlaufenden Elektronenstrahlen durch die Endplatte 15 ein und durch die Linsenöffnungen des letzten hintersten Silikonplättchens 18 aus. Auf diese Weise ist die Platte 18 physisch benachbart zu der Mikrodef lektorunteranordnung angeordnet und kann dem Einfluß der den entsprechenden Ablenkplatten der Mikrodeflektoranordnung zugeführten Ablenkpotentialen relativ hoher Frequenz (in der Größenordnung von Megahertz oder sogar Gigahertz) unterworfen werden. Damit sichergestellt ist, daß die Platte 18 fest bleibt, ist am äußeren Umfang der untersten dünnen Silikonplatte 18 ein Versteifungsring 23 aus Molybden, Wolfram oder einem anderen geeigneten verträglichen Material mittels zusätzlicher Befestigungsstücken 21A befestigt. Für den besten thermischen Abgleich sollte der Versteifungsring 23 aus polykristallinem Silikon ausreichender Dicke gefertigt sein, um die erforderliche Steifheit aufzuweisen.

Wie man am besten in Fig. 17 sieht, können Linsenöffnungcn (im folgenden als öffnungen bezeichnet) vorgesehen sein, die von höchster Symmetrie (z.B. Rundheit) sind, was in erster Linie durch die Ätzqualitäten des einkristallinen hochreinen Silikons erreicht wird. Durch die Verwendung von Hor-Diffus-ionsmustern zur Schaffung scharfer Ätzumrisse in dom Silikonsubstrat ist es möglich, diese öffnungen höchster Symetrie in den Linsenplättchen für jeden Satz der axial ausgerichteten Mikrolinsenöffnungen zu erreichen, wobei man

030022/0632

dies bei der gesamten Reihe der in einem einzigen dünnen Silikonplättchen ausgebildeten öffnungen (z.B. 128 öffnungen in 128 Reihen) in einem einzigen Arbeitsschritt durchführt. Die Sätze der axial ausgerichteten öffnungen in den entsprechenden dünnen Silikonlinsenplättchen 16/ 17 und 18 sind in bezug auf einen entsprechenden Satz Mikrodef lektorelemente für irgeneinen gegebenen Kanal ausgerichtet. Ein Kanal wird als die Bahn eines Elektronenstrahls definiert, die mittels eines axial ausgerichteten Satzes Mikrolinsenöffnungen und den zusammenwirkenden axial ausgerichteten Mikrodeflektorelementen, wie im folgenden beschrieben, geschaffen wird. Ein bevorzugtes axiales Profil für jeden axial ausgerichteten Satz Mikrolinsenöffnungen, die irgendeinen gegebenen Kanal bilden, ist in Fig. 17 dargestellt. Aus Fig. 17 ist ersichtlich, daß jeder Kanal aus vier Linsenplättchen 16, 17, 18 und 18A besteht. Das vierte Plättchen 18A kann in Abhängigkeit von der gewünschten Speicherdichte wahlweise verwendet werden. Eine sehr kleine öffnung 31 von ungefähr 2 Mikron (2u) Durchmesser ist auf der oberen Fläche des oberen dünnen, mit einer öffnung versehenen Silikonplättchens 16 auf der Elektronenstrahleintrittsseite der Anordnung ausgebildet. Diese kleine öffnung 31 wird in der hochleitenden Oberfläche 33 des Linsenplättchens 16 ausgebildet, die als Ergebnis des Verfahrens ausgebildet wird, indem die öffnung 31 ausgebildet wird. Wie bereits erwähnt, weist die öffnung 31 aufgrund des Herstellungsverfahrens (wird weiter unten beschrieben) eine äußerst hohe Symmetrie um eine Mittelachse auf, die sich durch die Mitte der öffnung 31 erstreckt und senkrecht zu den ebenen Oberflächen des dünnen Silikonplättchens 16 verläuft. Eine zweite oder Austrittsöffnung 32 von ähnlich hoher Symmetrie in bezug auf die Mittelachse der öffnung 31 wird auf der unteren Fläche des Linsenplättchens 16, die ebenfalls eine hochleitende Fläche 34 aufweist, ausgebildet. Dazwischen liegende Teile

030022/0632

des Silkonplättchens erstrecken sich zwischen den Öffnungen 31 und 32 und sind um einen geringen Betrag 35 rückwärts weggeätzt, um sicherzustellen, daß nur die öffnungen 31 und 32 in den hochleitenden Flächen, die genau mit äußester Ebenmäßigkeit und Symmetrie ausgebildet sind ,zur Erzeugung eines elektrischen Feldes wirksam sind, das einen durch das Linsenelement verlaufenden Elektronenstrahl beeinflußt.

Das zweite, mit öffnungen versehene dünne Silikonlinsenplättchen 17 weist öffnungen 36 und 37 auf, die in den entsprechenden oberen und unteren Oberflächen des Plättchens ausgebildet sind, die im wesentlichen einen gleichen Durchmesser aufweisen und ähnlich in den hochleitenden Oberflächen und 34 des dünnen Silikonlinsenplättchens 17 ausgebildet sind. In diesen Linsenplättchen erstrecken sich die nach außen geneigten Seitenflächen 38 und 39 jeder öffnung in den Grundkörper des Halbleiterplättchens 17 von den entsprechenden öffnungen 36 und 37 nach innen und schneiden sich an irgendeinem mittleren Punkt, der im Abstand außerhalb vom Umfang der öffnungen 36 und 37 mit gleichem Durchmesser liegt, so daß der Elektronenstrahl wiederum nicht beeinflußt wird und sichergestellt ist, daß nur die Seiten der öffnungen 36 und 37, die zu diesem Zweck ausgelegt sind, elektrische Felder erzeugen, die den Elektronenstrahl beeinflußen.

Die dritte Platte 18 der stapeiförmig angeordneten parallelen Linsenplatte hat eine öffnung 41 mit größerem Durchmesser in ihrer oberen oder Elektronenstrahleintrittsseite im Gegensatz zu einer Austrittsöffnung 42 mit einem sehr kleinen Durchmesser, die auf ihrer unteren leitenden Oberfläche 34 ausgebildet ist. Die geneigten Seitenflächen 43 des dazwischen liegenden Silikon-Halbleitergrundkörpers der Platte sind wiederum um einen ausreichenden Betrag von den Umfangskanten der Öffnungen 41 und 42 nach hinten weggeätzt,

030022/0632 Copy

29^5177

um sicherzustellen, daß die dazwischen liegende Halbleiterschicht des Silikonplättchens nicht den durch das Plättchen verlaufenden Elektronenstrahl beeinflußt. Das letzte Plättchen 18A in der Reihe (wenn verwendet) entspricht in der Konstruktion dem oberen Plättchen 16. Beim Zusammenbau der stapeiförmig angeordneten parallelen Silikonlinsenplättchen 16, 17, 18'und 18A in der oben beschriebenen Weise bildet die durch die öffnung 31 in dem Linsenplättchen 16 verlaufende entsprechende Längsachse ebenfalls die gemeinsame Achse für alle axial ausgerichteten öffnungen, die aus der öffnung 32 im Plättchen 16, der öffnung 36 und 37 in dem Plättchen 17, den öffnungen 41 und 42 in dem Plättchen 18 und den öffnungen 31 und 32 in dem Plättchen 18A (wenn verwendet) bestehen. Weiter muß man berücksichtigen, daß die gesamte Reihe der axial ausgerichteten Linsenöffnungen mittels der zusammengebauten Mikrolinsenplättchen geschaffen werden, wobei, wenn eine Matrix von 128 χ 128 Linsenelementen in der Reihe vorgesehen ist, Fig. 17 von jeder Seite sich nach außen erstreckt, um die zusätzlichen 127 axial ausgerichteten Linsenelemente längs einer einzigen Ebene auszubilden. Die Mittelachse durch jeden axial ausgerichteten Satz der in Reihe angeordneten Elemente ist wiederum parallel zu allen anderen Mittelachsen und steht wiederum senkrecht auf der Ebene der dünnen Silikonplättchen 16, 17, 18 bzw. 18A.

Die in Fig. 17 gezeigten Linsenplättchen sorgen für Gleichförmigkeit und äußerste Symetrie in der Anordnung von Linsenöffnungen, wie z.B. 31 und 42, mit kleinem Durchmesser in Zonen des in Fig. 17 gezeigten axialen Profils mit kleinem Durchmesser. Es ist ebenfalls notwendig, daß die Platten 16, 17, 18 und 18A große Festigkeit aufweisen, da sie sich im Gebrauch in hohen Feldgradienten befinden und somit großen Ablenkkräften unterworfen sind. Die Ablenkkräfte kön-

030022/0632

nen die Linsenleistung stark beeinflußen, wenn die öffnungen nicht den hohen Grad axialer Symmetrie aufweisen. Dies beruht auf der Tatsache, daß die Linsenplatten unter dem Zug des zwischen den Platten aufgebrachten elektrischen Feldes zur Ablenkung neigen, so daß der Abstand der linsenartigen Elemente in der Nähe der Mitte der Platte geringer als der Abstand der linsenartigen Elemente an ihren Rändern ist. In erster Annäherung bewirkt die Abstandsänderung keine große Störung, da das durch den kürzeren Abstand geschaffene stärkere Feld in der Mitte teilweise durch den kürzeren Abstand, über den das Feld aufgebracht wird, wieder aufgehoben wird. Die äußeren linsenartigen Elemente versuchen sich jedoch zu neigen, als auch sich um einen infinitesimalen Betrag radial zu verschieben, was einen als Comma bekannten Linsenfehler verursacht. Aus diesem Grund ist es erwünscht, daß die Plättchen so ausgelegt sind, daß sie sich so wenig wie möglich während des Betriebs neigen. Mit dem in Fig. 17 gezeigten axialen Profil wird eine hohe Steifigkeit oder Festigkeit bezogen auf das Gewicht für eine optimale Reihendichte gegenüber dem Mittenabstand der Linsenelemente erreicht, wodurch man eine Konstruktion mit einer geringen Masse schafft, die für die Verwendung bei einem Zusammenbau mittels Glasstäben erforderlich ist, die aber auch eine ausreichende Steifigkeit besitzt, um eine übermäßige Ablenkung unter den elektrischen Feldspannungen zu verhindern. Z.B. betragen bei einer Silikonlinsenplatte mit einem Durchmesser von ungefähr 76 mm und einer Dicke von 1/2 mm mit einem Abstand zwischen den Plättchen von ungefähr 1 mm die gesamten nicht ausgeglichenen Kräfte auf dem Plättchen etwa 0,227 kg, wobei die mittlere Verschiebung in der Größenordnung von 50μ liegt, was zu einer maximalen Neigung von weniger als 1/2 Milliradiand führt, welches eine annehmbare Linsenleistung ergibt.

030022/0632

Das erforderliche Profil kann mittels verschiedener, bekannter Fotolithographischer- und Ätzverfahren, die in der Herstellung von Halbleitermikroschaltkreisen verwendet werden, geschaffen werden. Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung von mit öffnungen versehenen, dünnen, Mikrolinsen-Silikonplättchen ist in den Fig. 18A- 18J dargestellt. Als Ausgangsmaterial dient N-artiges einkristallines Silikonplättchen 17 mit einer Dicke von ungefähr 1/2 mm und einer Orientierung von 100. Am Unfang des Plättchens sind zur Erleichterung der Ausrichtung der Fotomaske, die zur Ausbildung der abgedeckten Oberflächenzonen des Silikonplättchens verwendet wird, Ausrichtkerben 51 vorgesehen, die ebenfalls dazu dienen, das Plättchen mit anderen mit öffnungen versehenen Linsenplättchen in der Mikrolinsenanordnung auszurichten. Auf beiden Seiten des Silikonplättchens wird eine feuchte Silikonoxidschicht 52, 52 aufgebaut (siehe Fig. 18B). Nach dem Aufbau der Oxidschichten auf jeder Seite des Plättchens werden auf einer Fläche an den äußeren Kanten mittels dem fotolithographischen Abdeckverfahren und dem Belichten der einen Fläche 52 des Plättchens Chromausrichtpunkte mittels einer Chromdampfatmosphäre aufgebracht, wodurch Chromausrichtpunkte 54 (siehe Fig. 18C) erzeugt werden. Mittels der Chromausrichtpunkte und der Kerben am Umfang des Plättchens werden wiederum mittels des fotolithographischen Verfahrens eine Reihe Silikonoxidpunkte 55 dort erzeugt, wo öffnungen in den Plättchen ausgebildet werden sollen (siehe Fig. 18D). Jeder der Silikonoxidpunkte in der Reihe sollte in Form und Größe den in dem Plättchen auszubildenden öffnungen entsprechen. Nach dem die Oxidschicht zur Ausbildung der Oxidpunkte 55 behandelt wurde, werden die Chromausrichtpunkte entfernt. Während dieses Verfahrens sind die Kerben und Rückseite des Plättchens mit Wachs oder einer anderen geeigneten Schutzbeschichtung geschützt.

030022/0632

Der nächste Schritt bei der Herstellung ist die Erzeugung einer Reihe Oxidpunkte auf der verbleibenden unbehandelten Seite des Plättchens, die, wie in Fig. 17 dargestellt, von gleicher oder unterschiedlicher Größe/bezogen auf die auf der vorher behandelten Seite ausgebildeten Oxidpunkte/sein können. Wenn aus den in Frage stehenden Plättchen eine Endplatte hergestellt werden soll, sind die Oxidpunktc nuf den zwei Seiten des Plättchens von unterschiedlicher Größe, haben jedoch den gleichen Mittelpunkt (z.B. axial ausgerichtet) , wie oben beschrieben. Dies wird mittels Infrarotverfahren erreicht, die eine Ausrichtung der Silikonoxidpunkte auf beiden Seiten des Plättchens während des fotolithographischen Bearbeitens zur Herstellung des zweiten Satzes der Oxidpunkte sicherstellen. Die sich ergebende Reihe von Oxidpunkten 56 auf der verbleibenden Fläche ist in Fig. 18E gezeigt.

Nun wird das Plättchen mit einer Bor-enthaltenden Emulsion schleuderbeschichtet, wobei die Emulsion auf beide Seiten des Plättchens aufgebracht wird. Das mit der Bor-enthaltenden Emulsion beschichtete Plättchen wird dann in einem Ofen bei ungefähr 110O⁰C in einer Stickstoffatmosphäre gebrannt. Hierbei diffundiert der in der Emulsion enthaltene Bor-Dotierstoff in die Oberfläche des Silikonplättchens bis zu einer Tiefe von ungefähr 2μ, worauf an diesem Punkt der Brennvorgang unterbrochen wird (siehe Fig. 18F), wodurch man eine Bor-beschichtete Oberflächenschicht 33 dort erhält, wo keine öffnungen erscheinen sollen, wie dies am besten in Fig. 18h zu sehen ist. Die überschüssige Borbeschichtung wird in einem Hydrofluorbad entfernt, woraufhin mittels eines zweiten Bades mit frischer Hydrofluorsäure die Oxidpunkte oder Vorsprünge entfernt werden. Nach diesem Verfahrensschritt verbleibt eine tiefe feste Boronschicht in den Oberflächenzonen des Plättchens, an denen keine öffnungen ausgebildet

030022/0632

werden sollen, wobei scharf begrenzte nicht dotierte Silikonöffnungszonen 55A und 56A (siehe Fig. 18G) ausgebildet werden, die von gleichmäßiger Symmetrie sind, da die Bor-Diffusion überall äußerst gleichförmig ist. Schließlich wird in einem letzten Verfahrensschritt das Bor-dotierte Plättchen in einem heißen Pyrocatechol und Äthylen-diamin-Bad geätzt, wie dies in Artikel "Ink Jet Printing Nozzle Arrays Etched in Silicon" von E. Bassous, et al. in den Applied Physics Letters, Vol. 31, no. 2 vom 15. Juli 1977, Seiten 135 - 137 beschrieben ist. Diese Lehre soll ausdrücklich Bestandteil dieser Offenbarung sein. In diesem Artikel wird gelehrt, daß die Abhängigkeit der Ausrichtgeschwindigkeit die Ätzwirkung unterbricht, wenn die geneigten Flächen unterhalb der zwei auf den gegenüberliegenden Seiten des Silikonplättchens ausgebildeten öffnungen sich treffen. Entsprechend ist die darunterliegende Silikonunterstützung für die öffnungen, die von der Bor-dotierten Schicht begrenzt werden, die nunmehr die verbleibenden Oberflächenzonen des Silikonplättchens 17 darstellt, etwas unterhalb der Bordotierten Schicht 33 unterschnitten, wie dies in den Fig. 17, 18 und 181 dargestellt ist, wodurch öffnungen von äusserster Symmetrie und Ebenheit hergestellt werden, wie dies in den Fig. 181 und 18J dargestellt ist. In diesem Zusammenhand soll darauf hingewiesen werden, daß das Profil der unter der dünnen Bor-dotierten Schicht 33 liegenden Silikonstützschicht nicht kritisch ist. Das wesentliche ist, daß die dünne, Bor-dotierte Oberflächenschicht 33 die öffnung (oder das Loch) begrenzt, wobei die Schicht nicht von dem Ätzmittel zerstört wird, das zum Wegätzen der Silikonstützschicht zwischen den axial ausgerichteten öffnungen auf beiden gegenüberliegenden Seiten des Silikonplättchens verwendet wird. Es gibt mehrere verschiedene bekannte Verfahren zur Durchführung des oben beschriebenen Differentialätzens, wobei jedoch das beschriebene Verfahren bevorzugt verwendet wird.

030022/0632

Die obige Beschreibung bezog sich auf die Herstellung des mittleren Linsenplättchens, bei dem die Öffnungen auf jeder Seite des Plättchens im wesentlichen den gleichen Durchmesser aufweisen. Das beschriebene Verfahren ist nicht auf die Herstellung von Linsenplättchen dieser Art beschränkt, sondern kann ebenfalls zur Herstellung der Endplättchen verwendet "werden, bei denen die öffnungen auf der einen Seite des Plättchens kleiner als die öffnungen auf der gegenüberliegenden Seite des Plättchens sind. Ebenfalls kann das beschriebene Verfahren zur Ausbildung anderer Formen, wie z.B. in Fig. 28 dargestellt, verwendet werden.

Fig. 5 ist eine Endansicht der Mikrodeflektoranordnung und Fig. 6 eine teilweise geschnittene Ansicht der Deflektoranordnung längs der Ebene 6-6 von Fig. 5. Wie man am besten in Fig. 5 sieht, umfaßt die Mikrodeflektoranordnung zwei orthogonal in Reihe angeordnete Sätze paralleler, im Abstand angeordnete Deflektorstäbe 61 und 62, die im rechten Winkel zueinander so angeordnet sind, daß sie mehrere orthogonaler, in Reihe angeordneter Sätze von Mikrodeflektorelementen ausbilden. Wie im folgenden beschrieben, sind alternierende Stäbe jedes Satzes der orthogonal angeordneten Deflektorstäbe 61 und 62 elektrisch zur gemeinsamen Verbindung mit einer entsprechenden Quelle eines feinen x-y-Ablenkpotentials, wodurch ein Elektronenstrahl, der irgendeins der Mikrodeflektorelemente durchläuft, in einer im wesentlichen rechtwinkligen Richtung zur Bahn des Elektronenstrahls entweder in x-oder y-Richtung abgelenkt wird. Wenn man beispielsweise die in Fig. 5 bezeichneten x- und y-Achsen betrachtet, bewirkt das x-Achsen-Ablenkpotential, das zwischen zwei alternierende Deflektorstäbe 62 aufgebracht wird, daß ein durch eins der Mikrodeflektorelemente verlaufender Elektronenstrahl nach rechts oder links in Fig. 5 längs der x-Achse in Abhängigkeit von der Polarität und

030022/0632 COPY

Größe des feinen x-Deflektions-Potentials, abgelenkt wird. Ähnlich bewirkt das feine y-Deflektions-Potential, das auf alternierende Deflektorstäbe 61 aufgebracht wird, eine Ablenkung eines durch irgendeine der Mikrodeflektorelemente verlaufenden Elektronenstrahl längs der y-Achse in Abhängigkeit der Polarität und Größe des feinen y-Deflektions-Potentials, das den alternierenden Deflektorstäben 61 zugeführt wird. Insofern ist es vorzuziehen, daß der Schnittpunkt der orthogonal angeordneten Sätze der Deflektorstäbe 61 und 62 an ihren Schnittpunkten eine vollständige Reihe einer Deflektorelemente begrenzt, da die Deflektorstäbe voneinander beabstandet angeordnet sind, und wobei an jedem Schnittpunkt der orthogonal angeordneten Stäbe ein im wesentlichen quadratischer, feiner offener Spalt besteht, der das Mikrodeflektorelement innerhalb der Schnittpunkte begrenzt. Dieses Mikrodeflektorelement oder der offene Raum ist so angeordnet, daß er axial mit einem entsprechenden Satz der in der Mikrolinsenanordnung ausgebildeten Mikrolinsenöffnungen ausgerichtet ist. Aus diesem Grund muß ein Zusammenbau der Mikrodeflektoranordnung mit der Mikrolinsenanordnung zur genauen axialen Ausrichtung jedes entsprechenden Mikrodeflektorelements mit den axial ausgerichteten entsprechenden Mikrolinsenöffnungen äußerste Sorgfalt aufgewendet werden.

Jede der Mikrodeflektorstäbe 61 und 62 ist vorzugsweise aus einem polykristallinen Silikon hergestellt, wie es im folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 20, 2OA - 2OF beschrieben wird, wobei die Oberflächen mit einer Platinbeschichtung oder einem anderen hochleitenden metallischen Material beschichtet sein können. Wie man am besten in Fig. 20 sieht, werden die feinen Deflektorstäbe 61, 62 vorzugsweise von einem rechteckigen Block 63 eines polykristallinen Silikons gesägt, der Kerben 64 und 65 aufweist, die eingesägt oder auf andere Weise an jedem Ende des Blocks ausgebildet wurden.

030022/0632

Wie man am besten in der Endansicht von Fig. 2OA sieht, ist die Kerbe 64 von dem Ende des Silikonblocks 63 um einen größeren Abstand "a" als die Kerbe 65 entfernt, die um einen geringeren Abstand "b" von dem Ende des polykristallinen Silikonblocks entfernt ist. Der Grund für die unterschiedlichen Abmessungen "a" und "b" wird im folgenden erläutert. Es soll darauf hingewiesen werden, daß die feinen Deflektorstäbe 62 in der identischen Weise mit im wesentlichen den gleichen Abmessungen "a" und "b" hergestellt werden. Nach dem Ausbilden der Kerben 64 und 65 in dem polykristallinen Silikonblock 63 werden die einzelnen Stäbe 61, 62 von dem Block 63 in der in Fig. 20 gezeigten Weise gesägt. Im Gegensatz zu Aluminiumoxid oder anderen vergleichbaren keramischen Materialien ist Silikon nicht nahezu so hart, so daß das Werkzeug zum Absägen der einzelnen Silikondeflektorstäbe 61, 62 von dem Silikonblock kein besonderes Problem darstellt. An diesem Herstellungsabschnitt werden die Deflektorstäbe 61, 62 mit einer ungefähr 2000 Angstrom dicken Beschichtung eines schweren Metalls, wie z.B. Platin oder Gold vorzugsweise mittels eines Ionenplatierverfahrens, wie es in dem Artikel "Electron Beam Techniques for Ion Plating" von D. Chambers und D.C. Charmichael in Research/ Development, Vol. 22, vom Mai 1971 beschrieben wird, oder alternativ mittels Bedampfen, wie dies in Artikel "Physical Vapor Deposition" von Airco Temescal Staff 1976, R.J. Hill, Director, Seite 60 beschrieben wird, beschichtet. Andere bekannte Metallisierungsverfahren können ebenfalls verwendet werden, um eine Metallschicht mit guter Haftfähigkeit und einer Dicke von etwa 2000 Angström zu schaffen. Vor dem Metallisieren der Flächen der gesägten Deflektorstäbe kann es notwendig sein, jeden Stab einer Endbearbeitung zum Entfernen von Graten und anderen Oberflächenunregelmäßigkeiten zu unterziehen.

030022/0632

Fig. 20B und 20C sind eine Aufsicht und eine Seitenansicht einer geeigneten Halterung zum Zusammenbau der Mikrodeflektorstäbe in einer beabstandeten parallelen Anordnung. In Fig. 20B wird ein quadratischer oder rechtwinkliger Silikonblock 66 verwendet, der mehrere darin ausgebildete Schlitze 67 aufweist, die mit einer geeigneten Tiefe ausgebildet sind, so daß 'die mechanische Festigkeit der Halterung gewährleistet ist, wenn die metallisierten gemäß Fig. 20 und 20A hergestellten Deflektorstäbe,wie bei Fig. 20C gezeigt, eingesetzt werden. Der mit Schlitzen versehene Silikonblock 66 bildet nach der Fertigstellung eine Befestigung, die wieder zum Zusammenbau der Deflektorunteranordnung verwendet werden kann, wie dies im folgenden beschrieben wird. Da es ebenfalls aus Silikon besteht, ist es thermisch mit den Stäben, die mittels der Halterung gehalten werden, verträglich, wodurch Spannungen vermindert werden, die unter Umständen beim Zusammenbauen auftreten können.

Fig. 20D zeigt ein bevorzugtes Verfahren zum Zusammenbau eines Satzes Deflektorstäbe 61 in einer parallelen, beabstandeten Beziehung mittels Glastragstäben 68. Die metallisierten Silikonstäbe 61 (oder 62) werden mit ihrer Oberseite nach unten in die Schlitze 67 in die Silikonhalterung 66 eingesetzt, wobei die Kerben 64 und 65 nach oben weisen und längs einer Achse ausgerichtet sind, wenn man in die Ebene der Zeichnung sieht. Wenn man die Stäbe so anordnet, werden sie abwechselnd in bezug auf ihr Ende umgekehrt angeordnet, so daß bei alternierenden Stäben die Kerbe 64 mit den Kerben 65 der restlichen der alternierenden Stäbe ausgerichtet ist. Ein Glastragstab 68 wird dann in die axial ausgerichteten alternierenden Kerben 64 und 65, die an jedem Ende der parallen Reihe der Deflektorstäbe ausgebildet sind, angeordnet (siehe Fig. 20D). Ein dünner Leitungsdraht 69 oder ein Band

030022/0632

aus Platin wird dann benachbart zu den länglichen Enden der alternierenden Stäbe, die die Abmessung "a" zwischen den Kerben 64 und den Enden der Stäbe aufweisen, angeordnet und ein Druckkissen 71 aufgebracht, um den Leitungsdraht 69 in festen Eingriff mit den länglichen Enden der alternierenden Stäbe 61 zu bringen. An gegenüberliegenden Seiten 'der Halterung wird eine ähnliche Anordnung verwendet, um einen entsprechenden Leitungsdraht 69 mit den verbleibenden alternierenden Sätzen der Deflektorstäbe 61 zu verbinden. Die Halterung 66 wird von einem Tisch entsprechender Stärke getragen und ein zweites Druckkissen 72 wird über alle zusammenzubauende Deflektorstäbe nach unten gerichtet aufgebracht, wobei gleichzeitig über ein geeignetes Heizwerkzeug Wärme zugeführt wird, wodurch die Glasstäbe 68 bis zu einer Temperatur nahe ihres Schmelzpunktes erwärmt werden, so daß sie erweichen und thermisch mit den einzelnen Deflektorstäben an ihren Berührungspunkten verschweißt werden. Gleichzeitig wird Heizstrom durch die dünnen Platinleitungsdrähte 69 zugeführt, wodurch die thermische Verschweißung der Drähte mit den Enden der metallisierten Silikonstäbe zur Ausbildung eines guten elektrischen Kontakts bewirkt wird. Nach dem Abkühlen des Glasstabs 68 sind alle Deflektorstäbe 61 thermisch mit den Glasstäben verschweißt. Darauf kann die Halterung 66 entfernt und in einer neuen Anordnung eines zweiten Satzes Deflektorstäbe wieder verwendet werden. Da die Halterung 66 aus dem gleichen Material wie die Deflektorstäbe ist, können mechanische Unstimmigkeiten und Spannungen infolge thermischer Unterschiede in den Materialien, die sonst während des Heizens und Abkühlens beim Zusammenbau auftreten können, vermieden werden. Eine ähnliche Anordnung wird beim Befestigen des zweiten Satzes der Deflektorstäbe 62 an ihren entsprechenden Glastragstäben verwendet, wodurch ein zweiter Satz beabstandeter, paralleler Deflektorstäbe 61 und 62 erzeugt wird, der zur Ausbildung der Mikrodeflektor-

030022/0632

;opy

Unteranordnung erforderliche ist, wie sie unter Bezugnahme auf die Fig. 1, 5 und 6 beschrieben wurde.

Fig. 2OD zeigt ebenfalls schematisch eine alternative Art zur Anbringung des erforderlichen Leiters an die alternierenden Deflektrostäbe unter Verwendung eines anders geformten Drahtes 69A. Der andere Leitungsdraht 69A kann einen kreisförmigen Querschnitt, flach oder irgendeinen gewünschten Querschnitt aufweisen, da er in die Kerbe 64 unterhalb des Glasstabs 68 eingepaßt wird und sich längs der oberen Kante erstreckt und" somit mit den alternierenden Stäben 62 verschmolzen wird. Zu diesem Zweck ist es notwendig, die zwei Kerben 64 und 65 mit unterschiedlicher Tiefe auszubilden, statt ihrer Enden unterschiedlich lang entsprechend den Versetzungen "a" und "b" auszubilden und sie dann abwechselnd anzuordnen. Der Leitungsdraht 69A sollte dann von ausreichender Dicke sein, um etwas von dem Glasstab 68 zusammengedrückt zu werden, wenn er mit den Seiten der Kerbe 64 während des thermischen Verschweißens des Glasstabs mit den Stäben 61 mit den Seiten der Kerbe 64 in Eingriff kommt. Mit der anderen Kontaktanordnung unter Verwendung des Leiters 69A ist es nicht notwendig, zusätzliche Druckkissen 71 mit der Ausnahme für die Endausrichtung vorzusehen. Während zwei alternative Verfahren zur Aufbringung der Erregerpotentiale auf die alternierenden Mikrodeflektorerreger beschrieben wurden, ist für den Fachmann selbstverständlich, daß ein quer verlaufender Verbindungsstab quer über die oberen Enden des Satzes der Stäbe verwendet werden kann, wobei alternierende Deflektorstäbe mit dem Querträger verankert oder auf andere Weise verbunden sind und die dazwischen liegenden Stäbe mit einem Isolierspalt versehen sind, so daß keine elektrische Verbindung entsteht. Andere geeignete Anordnungen können gleichfalls verwendet werden und sind für den Fachmann naheliegend.

030022/0632

Zusätzlich zu den metallisierten Silikondeflektorstäben, die in zwei orthogonal angeordneten Sätzen, wie oben beschrieben, und in Fig. 5 gezeigt, hergestellt sind, umfaßt jeder Satz der beabstandet parallel angeordneten Stäbe längliche Endstäbe 61A und 61B , die parallel zu den Deflektorstäben 61 verlaufen und längliche Endstäbe 62Λ und 62B ' f die parallel zu den Deflektorstäben 62 verlaufen. Die länglichen Enddeflektorstäbe 61A, 61B, 62A und 62B bestehen vorzugsweise alle aus einem geeigneten polierten, nicht magnetischen Metall, wie z.B. Molybden, Wolfram oder einem anderen geeigneten Metall, das elektronenoptisch rein gemacht werden kann,und das eine ausreichende Festigkeit aufweist, um als Befestigungseinrichtung zur Befestigung der beabstandeten, parallel angeordneten, metallisierten Silikondeflektorstäbe innerhalb des Gehäuses einer Elektronenstrahlröhre zu dienen. Es ist ebenfalls wünschenswert, daß mindestens die Enden der länglichen Enddeflektorstäbe 61A - 62B plastisch bis zu dem Maß verformbar sind, daß die in Übereinstimmung mit einer Form gebogen werden können, wodurch sie an einem Befestigungsring oder ein anderes Tragteil, das einem besonderen Punkt innerhalb des Gehäuses der Elektronenstrahlröhre angeordnet ist, angeklemmt werden können. Die Mikrodeflektorunteranordnung nach Fig. 5 verwendet jedoch länglich Enddeflektorstäbe 61A, 61B, 62A und 62B, bei denen die Enden der Stäbe über die Glasstäbe 68, an denen sie in gleicher Weise im gleichen Wärmebehandlungsprozeß, mit dem die metallisierten Silikondeflektorstäbe an den Glasstäben befestigt werden, thermisch angeschweißt sind. Die Enden der länglichen Enddeflektorstäbe dienen als Befestigungsstücke zur Festlegung eines ringförmigen metallischen Tragrings 73, wobei jeder der Sätze der orthogonal angeordneten, parallelen, beabstandeten metallisierten Silikondef lektorstäbe 61 und 62 beabstandet und einander gegenüberliegend befestigt werden kann. Um den Abstand zwischen den

030022/0632

zwei Sätzen der Deflektorstäbe 61 und 62 auf einem Minimum zu halten, werden die Enden der länglichen Enddeflektorstäbe 61A und 61B an der oberen Fläche des Stützrings 73 befestigt, während die Enden der länglichen Enddeflektorstäbe 62A und 62B der Unterseite des Tragrings befestigt werden (siehe Fig. 5). Fig. 6 zeigt einen Querschnitt der Mikrodeflektorunteranordnung, wobei man sieht, daß zwei Sätze der orthogonal in Reihe angeordneten, beabstandeten, parallel verlaufenden Deflektorstäbe 61 und 62 in bezug auf die Breite der Stäbe um einen kleinen Abstand voneinander entfernt angeordnet sind, wobei der Abstand nur in der Größenordnung von einigen Millimetern liegt.

Fig. 7 zeigt einen Querschnitt einer Fangelektrodenunteranordnung, die zusammen mit der gesamten Mikrolinsenanordnung und der Mikrodeflektoranordnung von Fig. 1 verwendet wird. Die Fangelektrodenanordnung 13 umfaßt einen Metalloxidhalbleiterspeicherkondensator, entsprechend dem, der in der US-PS 4 079 358 beschrieben ist. Die Lehre dieser Patentschrift wird hiermit Bestandteil dieser Offenbarung. Das MOS-Speicher-Kondensator-Fangelektrodenbauteil 13 ist zur Abstützung auf einem massiven, augenförmigen keramischen Befestigungselement 81 befestigt, wobei das MOS-Speicher-Kondensator-Fangelektrodenbauteil 13 von einer mittleren öffnung 13A abgestützt wird. Das Vorspannpotential, als auch die während des Ablesens des MOS-Speicher-Kondensator-FangelektrodenbauteiIs ankommenden Signale werden über einen isolierenden Anschluß (nicht gezeigt) zur Aufbringung auf die obere (die der Mikrodeflektorunteranordnung am nächsten liegende) leitende Fläche des MOS kapazitiven Fangelektrodenbauteils, wie in der oben erwähnten US-PS 4 079 358 beschrieben, zugeführt. Das verstärkte Bauteil 81 und eine kugelförmige Abdeckplatte 83 sind an einem ringförmigen äußeren Ring 84 zur Befestigung der axial sich erstrecken-

030022/0632

den gemeinsamen Glasstützstäbe 14 befestigt.

Wie man am besten aus Fig. 1 in Verbindung mit Fig. 8 erkennt, ist der metallische Befestigungsring 22 für die Mikrolinsenunteranordnung verankert oder anderweitig mit der inneren Umfangskante eines becherförmigen äußeren Tragrings 85 befestigt, der wiederum mittels trapezförmiger Befestigungsstücke 86 an den sich axial erstreckenden, am Umfang angeordneten Glasstäben 14 festgelegt ist. In einer ähnlichen Weise ist der äußere Stützring 73 für die Mikrodeflektorunteranordnung mit seiner äußeren Umfangskante verankert oder anderweitig mit der inneren Umfangskante eines scheibenförmigen, metallischen äußeren Tragrings 87 befestigt, der wiederum an den sich axial erstreckenden, am Umfang angeordneten Metallstäben 14 mittels Befestigungsstükken 88 festgelegt ist. Schließlich ist der Stützring 84 für die Fangelektrodenanordnung 13 an seinem äußeren Umfang an dem inneren Umfang eines zweiten ringförmigen, scheibenförmigen metallischen Befestigungsring 89 verankert oder anderweitig befestigt, der wiederum an den sich axial erstreckenden Tragstäben 14 mittels Befestigungsstücken 90 festgelegt ist. Während der Anordnung jedes der Mikrolinsenbauteile an den sich axial erstreckenden Tragstäben 14 aus Glas mittels Verankern oder Befestigen des Tragrings 22 an dem äußeren Tragring 85, wird die genaue Ausrichtung der öffnungen relativ zu den Linsenelementen der Mikrodeflektoranordnung 12 und zu der Fangelektrode 13 mittels Einsetzen von Ausrichtstäben in Ausrichtkerben oder öffnungen 91 in den entsprechenden Befestigungsringen 22 (siehe Fig. 4), Kerben 92 in dem Befestigungsring 73 (siehe Fig. 5) und nicht dargestellte Befestigungskerben in dem Befestigungsring 84 erreicht. Je nach Wunsch kann ein elektronenoptisches und/oder ein lichtoptisches Ausrichtverfahren statt, oder zusätzlich, zu dem oben beschriebenen mechanischen Aus-

030022/0632

richtverfahren verwendet werden.

Nach dem Zusammenbau in der oben beschriebenen Weise erhält man eine Mikrolinsenanordnung und eine Mikrodeflektoranordnung zusammen mit einer Endplatte für den Grobablenk-Abschnitt und eine Pangelektrode, die aus Silikon, entweder in der einkristallinen oder polykristallinen Form und Glas bis zum größtmöglichen Ausmaß hergestellt sind, so daß alle Teile der Anordnung vergleichbare thermische Eigenschaften und im wesentlichen bis zum größtmöglichen Maß den gleichen thermischen Ausdehnungskoeffizient aufweisen. Eine Anzahl von Teilen werden entsprechend dem Halbleiter-Mikroschaltkreis-Herstellungsverfahren hergestellt, welches eine ausgezeichnete Rundheit, Symmetrie und Ebenmäßigkeit der in den Mikrolinsen angeordneten öffnungen mit ausgezeichneter Symmetrie im Raum zwischen den öffnungen schafft. Die gesamte Anordnung wird mittels Glasstäben oder einem anderen ähnlichen Material so weit wie möglich zusammengehalten. Die Vorteile der mittels diesen Herstellungsverfahren hergestellten Anordnung liegen in der Verminderung der Kosten und der sonst erforderlichen Maßnahmen zur überwachung der schnellen Temperaturänderungen zwischen den verschiedenen Teilen der elektronenoptischen Anordnung, da Glas-und Silikonteile im wesentlichen den gleichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen. Das bei der Herstellung der meisten Teile verwendete Silikon hat eine größere Steifigkeit und eine bessere Abmessungsstabilität und kann ohne Verwendung von Stützringen oder Bändern verwendet werden, wodurch es möglich wird, irgendeine gewünschte Linsenplattendicke oder irgeneinen Abstand von Linsenplatte zu Linsenplatte zu verwirklichen. Es ist viel einfacher,Silikon zu schneiden und zu metallisieren, als gebranntes Keramikmaterial oder ein anderes früher verwendetes Material zu schnei-

030022/0632

den, wodurch die Herstellung der feinen Deflektorstäbe billiger wird und besser gesteuert werden kann. Es soll jedoch darauf hingewiesen werden, daß die Verwendung von keramischen Deflektorstäben nicht ausgeschlossen ist. Das hier beschriebene Herstellungsverfahren hat eine elektronenoptische reine Konstruktion zur Folge und gestattet zusätzlich eine Flexibilität in der Ausbildung der Deflektorstäbe, so daß der spätere Zusammenbau und die Verbindung des Ablenkpotentials mit den Stäben erleichtert wird.

Fig. 9 und 10 zeigen die neue verbesserte Mlkrolinsenreihe und Mikrodeflektoranordnung, die in Verbindung mit einem anderen Fangelektrodenbauteil, verglichen mit dem in Fig. 1 gezeigten, verwendet werden. Die in Fig. 1 gezeigte Anordnung ist für die Verwendung mit Elektronenstrahl-Zugriffspeichern, die in Elektronenrechnern verwendet werden, geeignet.Die in den Fig. 9 und 10 gezeigte Anordnung ist für die Verwendung bei der Halbleiter-Mikroschaltkreis-Herstellung oder andere vergleichbare mit Elektronenstrahlen arbeitende Verfahren geeignet. Aus diesem Grund umfaßt die in Fig. 9 gezeigte Anordnung ein elektronenempfindliches Fangelektrodenbauteil 91, das unmittelbar benachbart zur Mikrodeflektoranordnung auf der Elektronenstrahlaustrittsseite angeordnet ist, damit die Elektronen nach der Ablenkung des Elektronenstrahls mittels der Mikrodeflektorunteranordnung 12 darauf auftreffen. Das elektronenempfindliche Fangelektrodenbauteil 91 kann eine lichtempfindliche Platte aufweisen, wenn die Vorrichtung zur Abbildung oder Ausrichtung oder ähnlichem verwendet wird, oder kann alternativ ein elektronenempfindliches, lichtbeständig beschichtetes Plättchen, dessen elektronenempfindliche Fläche gegenüber der Austrittsseite der Mikrodeflektoranordnung 12 angeordnet ist, umfassen. Das elektronenempfindliche Bauteil 91 ist an einem Plättchenhalter 92 mittels Klammern 93, die rings um

030022/0632

den Umfang des Plättchens oder Bauteils 91 angeordnet sind. Aufgrund des innerhalb des Gehäuses 94 mittels einer Vakuumvorrichtung (nicht gezeigt), die mit dem Gehäuse zum Absaugen der Atmosphäre des Gehäuses auf ein niedriges Vakuumniveau verbunden ist, erzeugten Vakuums wird das elektronenempfindliche Plättchen oder Bauteil 91 zusammen mit dem Plättclienhalter 92 über dem Ende der evakuierten Röhre angeordnet. Um den Austausch der elektronenempfindlichen Plättchen zu erleichtern, ist ein Schieber vorgesehen, der eine mittlere öffnung in der Endwand 95 des Röhrengehäuses 94 verschließen kann. Während des Betriebs der Röhre wird die mittlere öffnung in der Endwand 95 mittels des Plättchenhalters 92 und des elektronenempfindlichen Bauteils 91, das durch die Kraft des Vakuums und des äußeren atmosphärischen Drucks auf der öffnung gehalten wird, geschlossen. Um das elektronenempfindliche Plättchen 91 nach seiner Bearbeitung auszutauschen, ist ein linear verschiebbarer Schieber 96 vorgesehen, der über die mittlere öffnung in der Endwand 95 gleiten kann und diese mittels O-Ringen 97 abdichtet, wenn er mittels der Sperrnocken 98 betätigt wird. Wenn der Schieber 96 über der zentralen öffnung in der Endwand 95 angeordnet ist, können das elektronenempfindliche Bauteil 91 und der Plättchenhalter 92 entfernt werden, ohne daß das Vakuum innerhalb des Röhrengehäuses 94 vollständig zusammenbricht. Nach dem Austausch des elektronenempfindlichen Bauteils 91 kann der Schieber 96 mittels geeigneter Betätigung der Nocken 98 in die in Fig. 9 gezeigte Stellung verschoben werden, nachdem ein neues elektronenemfpindliches Bauteil 91 und der Plättchenhalter 92 wieder so angeordnet sind, daß sie dem Inneren des Gehäuses ausgesetzt sind, wenn der Schieber 96 weggezogen ist und das Gehäuse wieder auf ein geeignetes Vakuum gebracht wurde.

Die Mikrolinsenanordnung 11 und die Mikrodeflektoranordnung

0 3 0 0 2 2/0632

29A5177

12 werden mittels einem Tragring 99 an einem Glasring oder Band 101 mit dem äußeren Umfang des Grob-Deflektrokegels

100 an einem Punkt benachbart zum Ende 95 der Röhre 94
thermisch verschweißt. Der Tragring 99 bildet eine Dichtung mittels einer dünnen Schürze, die in dem Glasbefestigungsring

101 während des thermischen Verschweißens eingebettet ist. Zwischen dem äußeren Umfang des Tragrings 99 und dem inneren Umfang des äußeren Gehäuses 94 ist ein O-Ring als Dichtung angeordnet. Mit dieser Konstruktion wird die innerhalb des Gehäuses 94 enthaltene Metallmenge aus den oben erwähnten
Gründen auf ein Minimum reduziert, wodurch das Gesamtgewicht der Anordnung und der Einfluß unterschiedlicher thermischer Expansionskoeffizienten des Konstruktionsmaterials auf ein Minimum reduziert wird.

In der in Fig. 9 gezeigten Ausführungsform ist der Roh-Deflektorabschnitt 102 des Roh-Deflektorkegels 100 zwischen
einer Elektronenkanone 103 zur Erzeugung eines feinen, stiftartigen Elektronenstrahls und der Mikrolinsenanordnung und der Deflektoranordnung angeordnet. Der Roh-Deflektorabschnitt

102 ist vorzugsweise nach der Lehre der US-Patentanmeldung Serial No. 812 981 vom 5. Juli 1977 konstruiert, die hiermit Bestandteil dieser Offenbarung sein soll. Der von der
Elektronenkanone 103 durch den Roh-Deflektro 102 ausgesendete Elektronenstrahl wird wahlweise mittels des Roh-Defloktors abgelenkt, um durch eine ausgewählte Öffnung der Matrix der 128 χ 128 ausgerichteten Öffnungen in der Endplatte 15 zu gelangen. Der Elektronenstrahl verläuft dann durch die
entsprechend axial ausgerichteten Linsenöffnungen in der
Mikrolinsenunteranordnung 11 und das axial ausgerichtete
Mikrodeflektorelement in der Mikrodeflektorunteranordnung 12, um darauf wahlweise auf das elektronenempfindliche Bauteil 91 an einem Punkt aufzutreffen, der mittels der feinen x-y-Ablenkspannungen,die der Mikrodeflektrounteranordnung zugc-

0 3 0 0 2 2/0632

führt werden, bestimmt wird. Hierdurch ist eine äußerst feine Steuerung des Auftreffpunktes des Elektronenstrahls auf das elektronenempfindliche Bauteil 91 möglich.

Die in Fig. 10 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der in Fig. 9 dadurch, daß sie eine andere Elektronenkanone 103 verwendet. Die Ausführungsform gemäß Fig. 10 verwendet eine Feldemissionselektronenkanone zur Erzeugung eines Elektronenflusses, der durch eine abgestufte Feldkonstruktion 104 gelangt, die vollständig die Innenfläche des Roh-Deflektorkegels 90 umgibt, und die statt des Roh-Deflektors 102 in Fig. 9 verwendet wird. Die abgestufte Feldkonstruktion 104 ist zur Erzeugung eines gleichförmigen Elektronenflusses ausgelegt, der die gesamte Fläche der Endplatte 15 bedeckt, wodurch gleichförmig und gleichzeitig Elektronenstrahlen vermindeter Strahlenstärke durch alle Mikrolinsen in der Anordnung 11 und die entsprechenden Mikrodef lektorelemente in der Mikrodeflektoranordnung 12 gelangen. Nach dem Durchlaufen der Mikrodeflektoranordnung erhält man eine Vielzahl von im wesentlichen parallelen Elektronenstrahlen, die alle gleichförmig mittels des Mikrodef lektors 12 auf getrennte Flächen des elektronenempfindlichen Bauteils 91 abgelenkt werden. Nimmt man beispielsweise an, daß die Mikrolinsenanordnung eine Matrix von 128 χ Linsen aufweist, wird eine entsprechende Anzahl Fangzonen auf dem elektronenemfpindlichen Bauteil 91 im Rahmen der Ablenkung der entsprechenden Mikrodeflektorelemente abgetastet, wodurch es möglich wird, gleichmäßig die Herstellung von bis zu 128 χ 128 (15 384) Mikroschaltkreisanordnungen zu überwachen.

In den Fig. 11-16 ist eine andere Ausführungsform einer Mikrolinsenanordnung und Mikrodeflektoranordnung gezeigt,

0 3 0 0 2 2/0632

29A5177

die sich von der in Verbindung mit den Fig. 1 - 10 beschriebenen etwas unterscheidet. Die Ausführungsform gemäß den Fig. 11 - 16 verwendet Metalltragringe und becherförmige äußere Stützen, um die verschiedenen Bauteile in einer gesamten Konstruktion zusammenzuhalten. Die in Fig.11 gezeigte Mikrolinsenanordnung besteht aus mehreren, stapeiförmig -angeordneten, parallelen, dünnen Silikonplättchen 16, 17 und 18, die etwa in der gleichen Weise wie in bezug auf die Fig. 17 und 18 beschrieben, hergestellt werden. Das erforderliche Linsenöffnungsprofil, wie in Fig. 17 gezeigt, kann bei der in den Fig. 11 - 14 gezeigten Linsenanordnung durch verschiedene bekannte fotolithographische und Ätzverfahren hergestellt werden, die in der Herstellung von HaIbleiter-integrierten-Mikroschaltkreisen verwendet werden. Beispielsweise kann ein N-Typ Plättchen eines einkristallinen Silikons von ungefähr 1/2 mm Dicke und einer Orientierung von 100 mit einem periodischen Oxidmuster auf seinen beiden Oberflächen (siehe Fig. 18E) in ähnlicher Weise hergestellt werden, wie dies in den Fig. 18A- 18J gezeigt ist. Das Muster ist das Negativ des gewünschten Lochmusters und wird mittels bekannter Oxidationsverfahren und Verfahren, die mittels Lichtbeständigkeit arbeiten, hergestellt. Die Muster auf den beiden Seiten des Silikonplättchens können entweder von gleicher oder von unterschiedlicher Größe sein, wenn die in Fig. 17 gezeigten Endplättchen hergestellt werden. Bei den Endplättchen ist es wesentlich, daß die kleineren öffnungen den erforderlichen Öffnungsdurchmesser aufweisen, während die größeren öffnungen auf den gegenüberliegenden Seiten so groß wie erforderlich gemacht werden, ohne daß die darunterliegende Silikontragschicht der Öffnung während des Ätzens vollständig unterschnitten wird. Wenn das Oxidmuster aufgebaut wurde, wird ein P+ Dotiermittel mit thermischer Diffusion in die ausgesetzten Oberflä-

030022/0632

chen des Silikonplättchens durch die Oxidmaske diffundiert, wie dies in Fig. 18E gezeigt ist. Das Plättchen wird dann mittels einem orientierungsempfindlichen Ätzmittel, z.E. einem heißen Pyrocathecol und Äthylen-diamin-Bad geätzt, so daß ein unterschiedliches Fortschreiten der Ätzwirkung von den beiden Seiten des undotierten Silikons erreicht wird, wie dies in den Fig. 18H und 18J dargestellt ist. Der geometrisch vollkommene Umriß der öffnung wird mittels der Vollkommenheit der Kristallebenen des Silikons bestimmt, welches Pyramiden mit quadratischer Grundfläche erzeugt, wie dies aus den Fig. 181 und 18J ersichtlich ist. Fig. 18J ist eine Ansicht des Bodens von Fig. 181 und zeigt die zwei kreisförmigen begrenzten öffnungen 36 und 37, in der dünnen P+ Bor-dotierten Schicht mit den pyramidenartigen öffnungen in den dazwischen liegenden undotierten N-Typ Silikonplättchen, die sich zur Ausbildung im wesentlichen quadratischer öffnungen in der Mitte des Silikonplättchens schneiden. Hat man die richtige Ausbildung der öffnung in dem dünnen SiIikonplättchen erreicht, kann die gesamte Form mit einem Metall überzogen werden, um sie leitend zu machen. Dabei können bekannte Metallisierungsverfahren verwendet werden, sofern ein geeignetes Metall verwendet wird, um den Elektronenstrahl vollständig zu unterbrechen. Ionenplattierverfahren, wie sie in den Artikeln "Electron Beam Techniques For Ion Plating" und "Physical Vapor Deposition" beschrieben werden, werden bevorzugt verwendet, da das plattierte Metall die inneren Flächen erreicht und gut haftet. Für eine 10 Kilovolt-Linse ist eine Dicke eines schweren Metalls, wie z.B. Gold oder Platin, von 2 000 Angström geeignet. Der Hauptpunkt, der bei den öffnungen beachtet werden muß, ist das Profil der kleinen kreisförmigen öffnungen (siehe Fig. 17). Das Profil der dazwischenliegenden Silikonstützschicht ist nicht kritisch. Der weitere Hauptpunkt ist dann die dünne Oberflächenbeschichtung 33, die die Zonen der differentiellen Ätzwirkung zur

030022/0632

Herstellung der öffnungen begrenzt und die von dem Ätzmittel, das zur Ausbildung der öffnungen verwendet wird, nicht zerstört werden darf.

Es gibt eine Reihe verschiedener, bekannter Verfahren, um das obenbeschriebene differentielle Ätzen durchzuführen, die sich von dem oben in Verbindung mit den Figuren 18Λ bis 18J beschriebenen Verfahren unterscheiden. Beispielsweise kann die dünne Oberflächenschicht mittels Epitaxie einer P+ Schicht auf einem N-Typ Silikonplättchen hergestellt werden. Die gesamte Ausbildung wird mittels Ionenimplantation des N-Typ Materials durch eine Oxidmaske mit öffnungen ausgebildet, an denen die Implantation gewünscht wird, oder kann mittels thermischer Diffusion des N-Typ Materials durch die öffnungen erzeugt werden. Darauf kann das in Verbindung mit den Figuren 18A bis 18J beschriebene Ätzen folgen. Zur Ausbildung der gewünschten Löcher kann man, da die Form der dazwischenliegenden nichtdotierten Silikonstützschicht nicht kritisch ist, das orientierungsabhängige Ätzmittel durch ein isotropisches Ätzmittels ersetzen, wodurch die Silikonstützschicht nicht pyramidisch, sondern halbkugelförmig ausgebildet wird. Zur Ausbildung des mittleren Linsenplättchens 17 (siehe Fig. 17) muß weiter die Bedingung beachtet werden, daß die Symmetrie der dazwischenliegenden Silikonstützschicht aufgrund der Tasache, daß die öffnungen 36 und 37 auf beiden Seiten des Plättchens einen gleichen Durchmesser aufweisen, einen hohen Genauigkeits grad aufweisen muß. Da das obenbeschriebene orientierungsempfindliche Ätzverfahren eine Vierfachsymmetrie der dazwischenliegenden Silikonstützschicht erreicht, wird dieses Verfahren bevorzugt, da es so ausgerichtet werden kann, daß es das Vierfachmuster der gegenseitigen Beeinflussung zwischen benachbarten Linsen in einer Reihe Mikrolinsen berichtigen kann. Mittels alternierendem ausrichtungsempfindlichen Ätzen und anderen Ätzverfahren ist es möglich, verschiedene Formen

030022/0632

COPY

innerhalb der dazwischenliegenden Silikonstützschicht auszubilden, wodurch jedoch das Herstellungsverfahren schwieriger wird und eine größere Erfahrung und Sorgfalt bei der Durchführung erfordert.

In der in den Figuren 11 bis 16 gezeigten Ausführungsform ist die Mikrolinsenreihe als eine selbständige Unteranordnung ausgebildet und zu diesem Zweck mit oberen und unteren Stützringen 111, 112 versehen (siehe Figuren 13 und 14). Die Stützringe 111 und 112 sind an den sich axial erstreckenden Glasstäben 19 zusammen mit den mit öffnungen versehenen dünnen Silikonlinsenplättchen 16, 17 und 18 (und wenn vorhanden 18A) thermisch verschweißt oder anderweitig befestigt, wobei der untere Stützring 112 das Linsenplättchen 18A berührt und physisch verankert, um zu verhindern, daß Mikrofoneffekte mittels der Ablenkfrequenzfeider, die von der benachbarten Mikrodeflektoranordnung erzeugt werden, in die Linsenplättchen induziert werden. Die in den Figuren 13 und 14 gezeigte Mikrolinsenanordnung wird dann in die gesamte Vorrichtung mittels eines mittleren, ringförmigen, becherartigen Befestigungsbauteils 113 befestigt. Das becherartige Befestigungsbauteil 113 dient zum Zusammenhalten der gesamten Anordnung mit der Endplatte 15, die am äußersten Endabschnitt des Bauteils 113 angeordnet ist, wobei ihre öffnungen axial mit den entsprechenden öffnungen der Mikrolinsenunteranordnung ausgerichtet sind. Erregerpotentiale von ungefähr 5 bis 10 Kilovolt werden den inneren dünnen Silikonlinsenplättchen 17 mittels eines isoliert angeordneten Leiters zugeführt, der über eine Leitung mit der leitenden oberen Fläche des mittleren Linsenplättchens 17 verbunden ist. Die Endplättchen 16 und 18 können im wesentlichen mit Massepotential betrieben werden, wozu geeignete Leiter mit den Plättchen 16 und 18 verbunden sind.

030022/0632

Die in der in den Figuren 11 und 12 gezeigten Ausführung.=; form verwendete Mikrodeflektoranordnung ist in den Figuren 15 und 16 gezeigt. In dieser Mikrodeflektoranordnung bestehen die feinen Deflektorstäbe aus einzelnen Molybdänstäben, die von einem Molybdänblock gesägt oder alternativ aus einem Blattstapel ausgestanzt wurden, die abwechselnd mit Abstandsstükken aufeinandergestapelt und dann mit ihren Enden mit den Glasstäben 114 und 115 verschweißt werden. Die sich ergebenden Sätze paralleler, im Abstand angeordneter feiner Deflektorstäbe sind mit längeren Endstäben 61A, 61B, 62A und 62B versehen, die sich über die Verbindungspunkte mit den Glasstäben 114 und 115 hinaus erstrecken. Die längeren Endabschnitte 61A bis 62B sind an einem äußeren Stützring 116 für die Mikrodef lektoranordnung verankert oder anderweitig befestigt. Aus Fig. 11 ist ersichtlich, daß der äußere Stützring 116 an dem mittleren becherförmigen Befestigungselement 113 befestigt ist, um die Mikrodeflektoranordnung im Abstand, parallel zur Mikrolinsenanordnung zu halten, wobei die einzelnen Mikrodeflektorelemente der Anordnung axial mit den einzelnen Linsenöffnungen der Mikrolinsenreihe ausgerichtet sind.

Die vollständige Deflektor/Linsenkombination der fliegenaugenartigen Elektronenstrahlröhre wird mittels Punktschweißen der Befestigungsstücke, der Mikrolinsenanordnung und der feinen Deflektoranordnung an den mittleren, ringförmigen, becherartigen Befestigungsteil 113 zusammengebaut. Um eine gute Lagegenauigkeit und axiale Ausrichtung der entsprechenden Linsen und Mikrodeflektorbauteile sicherzustellen, sind an der Umfangskante der Befestigungsringe V-förmige Kerben angeordnet, die mit runden Ausrichtstiften bei jedem Schritt des Herstellungsverfahrens und Zusammenbaus, beginnend mit der Fotomaskenausrichtung während der Herstellung der dünnen, mit öffnungen versehenen Silikonlinsenplättchen 16, 17 und 18, ausgerichtet sind. Die V-förmigen Kerben und die runden Ausrichtstifte

030022/0632

oder Stäbe 117, 118, 119 und 121 sieht man am besten in Fig. 12. Fig. 15 in Verbindung mit Fig. 12 zeigt die Art und Weise der Verbindung der Ablenkpotentiale mit abwechselnden Sätzen beabstandeter, paralleler Deflektorstäbe 61M und 62M. In Fig. 15 wird das +X Ablenkpotential über einen querverlaufenden Stableiter 122, der mit alternierenden Mikrodeflektorstäben 62M punktverschweißt ist, und das -X Ablenkpotential über einen Leiter 123 auf die restlichen alternierenden Mikrodef lektorstäbe 62M aufgebracht. In ähnlicher Weise ist das +Y Ablenkpotential über einen querverlaufenden Stableiter 124, der mit den Oberseiten alternierender Mikrodeflektorstäbe 61M punktverschweißt ist, aufgebracht, während das -Y Ablenkpotential über einen querverlaufenden Stableiter 125, der mit der Oberseite der restlichen alternierenden Reflektorstäbe 61M punktverschweißt ist, aufgebracht wird. Mittels dieser Konstruktion werden allen Mikrodeflektorelementen gleichzeitig geeignete Ablenkpotentiale zur entsprechenden feinen Ablenkung eines durch irgendeines der Elemente verlaufenden Elektronenstrahls zugeführt.

Während des Endzusammenbaus werden die Ausrichtstäbe in genaubearbeiteten Löchern in dem mittleren, ringförmigen, becherartigen Befestigungselement 113 gehalten, während der Zusammenbau stattfindet. Nach dem Punktverschweißen der Befestigungsstücke der Mikrolinsenreihe und der Mikrodeflektorunteranordnungen mit dem zentralen Befestigungselement werden die Ausrichtstäbe entfernt, da sie sonst eine überflüssige Behinderung darstellen, und, wenn sie metallisch sind, die elektrischen Elemente kurzschließen würden. Es ist ebenfalls möglich, elektronenoptische oder lichtoptische Ausrichtverfahren statt der beschriebenen Kerben und Ausrichtstäbe zu verwenden, um eine bessere Ausrichtung zu erhalten. Wie bereits erwähnt, ist es zur Ausbildung einer selbständigen Linsenreihenanordnung notwendig, zwei Versteifungsringe hinzuzufügen, die,

030022/0632

294S177

wie bereits ausgeführt, aus Molybdän bestehen. Es ist ebenfalls möglich, metallbeschichtetes Keramikmaterial, metallbeschichtetes polkristallines Silikon, Wolfram oder metallbeschichteten amorphen Kohlenstoff zu verwenden. Von den Metallen liegt der thermische Ausdehnungskoeffizient von WoJ fram dem von Silikon am nächsten; für einen äußersten thermischen Ausgleich ist jedoch polykristallines Silikon mit einer metallisierten Oberfläche am besten geeignet. Das polykristalline Silikon wird bevorzugt für die Verwendung als Versteifungsbauteil, nicht nur wegen der billigeren Herstellungskosten, sondern ebenfalls aufgrund seiner besseren Festigkeit gegenüber einkristallinem Silikon verwendet, das dazu neigt, leicht in bestimmten Richtungen zu brechen.

Im Betrieb arbeitet die in den Figuren 12 bis 16 gezeigte Ausführungsform in der gleichen Weise wie die in Verbindung mit den Figuren 1 bis 10 beschriebene Ausführungsform. Es soll jedoch darauf hingewiesen werden, daß aufgrund der Verwendung des sehr massiven mittleren, ringförmigen, becherartigen Befestigungselements die Anordnung der Figuren 11 bis 16 mehr Metall erfordert, deren thermischer Ausdehnungskoeffizient sich beträchtlich von dem des Silikons und Glases unterscheidet. Daher besteht bei der Ausführungsform nach den Figuren 11 bis 16 gegenüber der Ausführungsform gemäß den Figuren 1 bis 10 eine größere Wahrscheinlichkeit, daß thermische Spannungen auftreten. Aus diesem Grund ist die Ausführungsform gemäß den Figuren 1 bis 10 bevorzugt, die zusätzlich beträchtlich billiger und leichter ist.

Fig. 2OE zeigt eine alternative Ausführungsform der Mikrodeflektoranordnung, die von der in Verbindung mit den Figuren 20-20D und den Figuren 1 und 11 beschriebenen unterschiedlich ist. In Fig. 2OE ist ein Satz beabstandeter, paralleler metallisierter Silikondeflektorstäbe 61 dauernd in einem Silikon-

030022/0632 ^COPY

block 66 eingesetzt, der eine durchgehende Öffnung 66A (siehe Fig. 20B) und Schlitze 67 zur Aufnahme der Deflektorstäbe aufweist. Dies wird in der gleichen Weise wie in Verbindung mit Fig. 20C beschrieben, erreicht. In Fig. 2OE ist der Block 66 jedoch isolierend ausgebildet, indem man eine Silikonoxidschicht aufgebracht hat und die Deflektorstäbe 61 sind auf Dauer in dem Silikonblock 66 mittels einer Glasschmelze 131 oder thermischem Verschweißen befestigt. In ähnlicher Weise sind die metallisierten Silikondeflektorstäbe 62 dauernd in einem isolierten Block 132 befestigt, der eine Form aufweist, die der in Fig. 2OB gezeigten ähnlich ist, jedoch aus keramischem Material, oder silikonoxidbeschichtetem Silikon besteht, so daß er elektrisch isolierend ist. Die metallisierten Silikondeflektorstäbe 62 sind wiederum auf Dauer in den Schlitzen im Block 132 mittels einer Glasschmelze, thermischem Verschweißen oder auf andere Weise befestigt. Alternierenden Deflektorstäben 61 und 62 werden, wie oben beschrieben, Ablenkpotentiale über Leiter 133, 134, 135 und 136 zugeführt. Die gesamte Anordnung kann mittels thermischem Verschweißen der oberen Flächen des zweiten isolierenden Blocks 32 mit den unteren Kanten der Deflektorstäbe 61 zusammengehalten werden und ein geeigneter Befestigungsring kann mittels Befestigungsstücken, wie oben beschrieben, daran befestigt werden, wodurch die Konstruktion benachbart zu einer Mikrolinsenanordnung ähnlich wie in Fig. 1 oder 11 befestigt werden kann. Während die in Fig. 2OE gezeigte Mikrodeflektorkonstruktion gewisse Vorzüge aufweist, ist sie insofern kostspieliger, als die Silikon- und keramik- oder oxidbeschichteten Silikonblöcke 6 0 und 132 nicht wiederverwendbar sind und daher das Bauteil eine beträchtliche Menge sehr teuren Materials benötigt. Aus diesem Grund wird die in Fig. 2OD gezeigte Ausführungsform bevorzugt, bei der entsprechende Sätze orthogonal in Reihe angeordneter Deflektorstäbe 61 und 62 thermisch mit transversal sich erstreckenden Glasstäben 68 an deren Enden verschweißt

030022/0632

werden, wie dies oben beschrieben wurde. Die Silikonblöcko 66 mit den ausgesägten Schlitzen 67 können dabei als Halterungen wiederverwendet werden, was vom Standpunkt des Materialvorbrauchs sehr wirtschaftlich ist.

Fig. 2OF zeigt eine weitere abgeänderte Ausführungsform der Mikrodeflektoranordnung. In Fig. 2OF werden die orthogonal in Reihe angeordneten Sätze beabstandeter, parallelverlaufender Mikrodeflektorstäbe im zusammengebauten Zustand mittels Glasstäben 68 gehalten, die sich rechtwinklig zu den Stäben erstrecken und mit ihnen an entsprechenden Enden der Stäbe, wie oben in Verbindung mit Fig. 2OD beschrieben, verbunden sind. In Fig. 2OF sind die länglichen Enden 61Λ, 61B, 62Λ und 62B statt an einem ringförmigen Tragring zur Befestigung an den sich axial erstreckenden Glasstäben 14 aus einem plastisch verformbaren Material, wie z.B. Wolfram hergestellt, so daß sie im wesentlichen rechtwinklig gebogen werden können, um direkt die sich axial erstreckenden Glasstäbe 14 in der in Fig. 2OF und 21 gezeigten Weise zu berühren und mit ihnen thermisch verschweißt zu werden. Wenn die Mikrodeflektoranordnung an dem sich axial erstreckenden Hauptglasstab 14 befestigt wird, können die Umfangskanten der dünnen Silikonlinsenplättchen 16, 17, 18 und 18A (wenn benötigt) gleichzeitig direkt mit dem sich axial erstreckenden Hauptglasstab 14 thermisch verschweißt werden, wie dies in den Figuren 21 und 21A gezeigt ist. Die auf diese Weise aufgrund der Abwesenheit von Befestigungsringen sehr vereinfachte Konstruktion wird mittels direktem thermischem Verschweißen der Umfangskanten der Fangelektrode 13 mit dem sich axial erstreckenden Hauptglasstab 14 fertiggestellt, wobei die Endplatte 15 ähnlich mit dem Hauptglasstab 14 direkt thermisch verschweißt wird. Die so zusammengebaute Anordnung kann dann mit der inneren Umfangskante eines geeigneten Befestigungsrings, wie in Fig. 25 gezeigt, innerhalb des Gehäuses oder der äußeren Umhüllung

030022/0632

einer fliegenaugenartigen Elektronenstrahlröhre befestigt werden. Diese Anordnung enthält im wesentlichen nur Silikon- und Glasbauteile und vermindert bis zum größtmöglichen Maß die Verwendung von Materialien, die einen von Silikon und Glas unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizient haben. Zusätzlich zu diesem wesentlichen Vorteil werden die Herstellungskosten der Bauteile, ihr Gewicht, als auch die Größe der Gesamtanordnung vermindert.

In der Absicht, die Größe der kombinierten Mikrolinsen- und Mikrodeflektoranordnung in der in Fig. 21 und 21A gezeigten Weise zu vermindern, kann der Abstand zwischen den dünnen, mit öffnungen versehenen Silikonplättchen 16, 17 und 18 kritisch werden. Um dieses Problem zu überwinden und dennoch dabei gleichzeitig einen entsprechenden Isolator zwischen den benachbarten Kanten der beabstandet angeordneten Linsenplättchen beizubehalten, wodurch die Plättchen in der Lage sind, Potentialdifferenzen in der Größenordnung von 5 bis 10 Kilovolt oder sogar größer standzuhalten, können die Plättchen an modifizierten Glasstäben befestigt werden, wie sie in den Figuren 22 und 22A gezeigt sind. In jeder der Figuren sind die Glasstäbe mit geeigneten, sich nach innen erstreckenden Vorsprüngen versehen, die die Umfangskanten der Silikonplättchen an dem Punkt der thermischen Verschweißung berühren, wodurch ein wirksamer Isolatorabstand zwischen den benachbarten Silikonplättchen größer als der Trennabstand der Plättchen gemacht werden kann. Zu diesem Zweck sind die sich axial erstreckenden Hauptglasstäbe, wie zum Beispiel 14A in Fig. 22, mit sich nach innen erstreckenden Stegen 137 versehen. Alternativ können die sich axial erstreckenden Hauptglasstäbe, wie z.B. 14B in Fig. 22A, mit sich nach außen erstreckenden Bögen 138 versehen sein, deren Abstand dem Abstand zwischen den benachbarten Linsenplättchen entspricht.

030022/0632

Fig. 23 und 23A zeigen ein weiteres Verfahren zum Befestigen der orthogonal angeordneten metallisierten Silikonmikrodeflektorstäbe 61 und 62, deren Enden an den Glasstäben 68Λ unc 68B befestigt sind, wie dies bereits beschrieben wurde. In Fig. 23 und Fig. 23A erstrecken sich die Glasstäbe 68Λ und 68B, mit denen die entsprechenden Enden der Mikrodeflektorstäbe 61, 62 thermisch verschweißt sind, ausreichend so, daß sie einander schneiden und so an ihrem Schnittpunkt thermisch verschweißt werden können. Eine kleine isolierende Saphirkugel 139 kann zwischen den sich schneidenden Glasstäben 68Λ und 68b an ihrem Schnittpunkt angeordnet und mit ihnen thermisch verschweißt sein, um den Abstand zwischen den Sätzen der Deflektorstäbe einzustellen. Mit der in den Figuren 23 und 23A gezeigten Konstruktion ist es möglich, den kleinstmög liehen Abstand zwischen den orthogonal angeordneten metallisierten Silikondeflektorstäben 61, 62 zu erreichen, ohne daß es erforderlich ist, verlängerte, mit Metallenden versehene Deflektorstäbe vorzusehen, wie es bei den obenbeschriebenen Ausführungen notwendig ist. Zur Befestigung der Mikrodeflektoranordnung können sich die Glasstäbe 68A und 68B ausreichen erstrecken, damit einer oder beide an einem Befestigungsring befestigt werden können. Alternativ kann ein sich axial erstreckender Glasstab 14 direkt mit dem Schnittpunkt der Stäbe 68A und 68B zur Befestigung innerhalb einer Elektronenstrahlröhre thermisch verschweißt werden, wie dies mittels gestrichelten Linien bei 14 in Fig. 23 gezeigt ist.

Wie oben in Verbindung mit Fig. 1 und Fig. 11 beschrieben, kann man zum Zusammenhalten der Mikrolinsenanordnung und Mikrodef lektoranordnung oder zur Befestigung der Anordnung in einer fliegenaugenartigen Elektronenstrahlröhre irgendwelche Befestigungsmöglichkeiten, wie z.B. Punktschweißen, Verlöten oder Zusammenschrauben, verwenden, wie sie bei bekannton

030022/0632

CCPY

Vorrichtungen verwendet werden. Beispielsweise ist es nicht ungewöhnlich, zum Zusammenbau Punktschweißung und Schrauben zu verwenden.

Das Punktschweißen der Bauteile einer fliegenaugenartigen Elektronenstrahlröhre hat den Nachteil, daß es auf die Verbindung leitender Materialien begrenzt ist. Es müssen daher zur Verbindung von Silikon, keramischen Bauteilen oder Glas zusätzliche Befestigungsstücke oder Flansche vorgesehen werden. Weiter erzeugt das Punktschweißen Schlacke, und ist nicht für eine leichte Demontage zur erneuten Ausrichtung oder Erneuerung von Bauteilen geeignet. Weiter führt Punktschweißen zum Seigern von Legierungen, wodurch Instabilität und magnetische Kombinationen während des Punktschweißens in den magnetisierbaren Metallteilen ausgebildet werden. Schließlich erzeugt Punktschweißen Spannungen an bestimmten Punkten der Metallverbindungen, wodurch Spannungen und rauhe Oberflächen entstehen, die eine Korona und ein Überspringen während des Betriebs der Elektronenstrahlröhre erzeugen können.

Das Verlöten der Bauteile zur Befestigung der Mikrolinsen und Mikrodeflektoranordnung innerhalb der Elektronenstrahlröhre hat den Nachteil, daß eine aufwendige Befestigung zur Ausrichtung der Bauteile bei einer hohen Temperatureinwirkung erforderlich ist, die zum Zusammenlöten der Teile notwendig ist. Weiter erfordert das Löten Flußmittel, die nach dem Löten schwierig entfernt werden können, um die Anordnung elektronenoptisch rein zu machen. Es ist schwierig, das Lot an die gewünschten Stellen zu bringen, an denen die Verbindungen hergestellt werden sollen und schließlich kann die fertige Konstruktion nicht leicht ohne Zerstören auseinandergebaut werden.

Zusammenschrauben der Vorrichtung mittels Schrauben, hat den

030022/0632

Nachteil, daß die Schrauben im allgemeinen Leiter sind und in soweit eine aufwendige Isolierhülse, Abstandshalter usw. erfordern, um einen Kurzschluß zwischen den einzelnen Teilen der Anordnung zu verhindern. Das Anziehen der Schrauben führt dazu, daß die Anordnung aus ihrer letzten ausgerichteten Position bewegt wird, wenn nicht sehr aufwendige Einrichtungen wie Klammern und Halterungen verwendet werden, um die Klemmkräfte von den Rotationskräften, die die Kraft erzeugen, zu trennen. Weiter haben die zur Verfügung stehenden Schrauben einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten, der nicht nahe genug an den thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Silikons und der keramischen Isolatoren heranreicht, um die Anordnung während des Brennens einstückig zusammenzuhalten. Schrauben aus speziellen Materialien, wie z.B. Wolfram, würden den Kostenvorteil der Verwendung gewöhnlicher Schrauben aufheben.

Bei den hier beschriebenen Produkten wird zum Zusammenbau der verschiedenen Bauteile zu Unteranordnungen und darauf zum Zusammenbau und Verbinden der Unteranordnungen zu einer vollständigen Anordung Glasstäbe verwendet, da die Kosten und Integrität der fertigen Konstruktion zufriedenstellend sind und die Verfahren zur Herstellung des Glasgestänges bekannt und erprobt sind. Wenn ein Fehler beim Zusammenbau infolge des Zerbrechens des Glases auftritt, können die teuren Teile der Anordnung, wie zum Beispiel die dünnen Silikonlinsenplättchen und die Mikrodeflektorstäbe im allgemeinen wiederverwendet werden. Da das Glasgestänge nicht zu teuer ist, ist dieses Verfahren zum Auseinanderbauen und erneutem Ausrichten und Ersetzen von Bauteilen ebenfalls annehmbar.

Wie oben erwähnt, führt der Zusammenbau mittels Glasstäben nicht zu einer leichten Demontage ohne Zerstörung. In den Anwendungsbereichen bei fliegenaugenartigen Elektronenstrahlröhren, bei denen die Demontage sehr wichtig ist, wie z.B.

0 3 0 0 2 2/0632

bei der Verwendung von fliegenaugenartigen Elektronenstrahlröhren zur Herstellung von Mikroschaltkreisen und ähnlichem, wird ein Zusammenbauverfahren verwendet, das mit genauen Saphirkugeln arbeitet, die in konischen Aussparungen befestigt sind. Dieses grundlegende Verfahren zum Zusammenbauen ist in den Figuren 24, 24A, 26, 26A, 26B und 27 gezeigt. Die dünnen,, mit öffnungen versehenen Silikonlinsenplättchen sind erwartungsgemäß zu spröde, um sie zwischen den Saphirkugeln ohne besondere Maßnahmen einzuspannen, um diese Zusammenbautechnik zu ermöglichen. Wie in Fig. 24 gezeigt, besteht eine Möglichkeit darin, die Umfangskanten der dünnen Silikonlinsenplättchen 16, 17 und 18 an sich axial erstreckenden Glasstäben 14 anzuschmelzen. Die so erhaltene Mikrolinsenanordnung kann dann getrennt an einem Befestigungsring 141 mit einer kreisförmigen öffnung 142 befestigt werden. Eine kleine isolierende Saphirkugel 143 wird in die öffnung 142 in dem Befestigungsring 141 eingesetzt und das Ende des Glasstabs wird dann thermisch so ausgebildet, daß es Fassungen zum Einpassen der isolierenden Saphirkugel 143 ausbildet. Fig. 24A zeigt ein Verfahren zur Herstellung der in Fig. 24 gezeigten Konstruktion, bei dem man ein Vakuumspannfutter und eine Gasflamme zum Erwärmen der Glasstäbe 14 bis in die Nähe ihrer Schmelztemperatur verwendet. Die dünnen, mit öffnungen versehenen Silikonlinsenplättchen 16, 17 und 18 werden dann mit den Glasstäben 14 mittels geeigneter Halterungen (nicht gezeigt) in Eingriff gebracht und entweder gleichzeitig, oder darauffolgend werden die isolierenden Saphirkugeln, die in geeigneten Halterungen 145 und 146 befestigt sind, in Eingriff mit den erwärmten Enden der Glasstäbe 14 gebracht, um auf diese Weise einfach einen Kugelsitz in den Enden der Glasstäbe auszubilden. Die Glasstäbe 14 werden langsam genug abgekühlt, so daß die Kugelfassungen alle in einem Arbeitsgang ausgebildet werden können, unmittelbar nachdem der Glasstab in die geeignete Befestigungsstellung in Bezug auf die Kugeln und

030022/0632

die dünnen Silikonplättchen 16 bis 18 gebracht wurde. Die ein zelnen Arbeitsschritte sind wie folgt: 1. Der Glasstab 14 wird nach rechts bewegt, um mit den Enden der dünnen, mit öff nungen versehenen Silikonplättchen 16, 17 und 18 in Eingriff zu kommen, nachdem er mittels der Gasflamme erwärmt wurde. 2. Die Abwärtsbewegung des Saphirkugelhalterung 145 und dio Aufwärtsbewegung der Saphirkugelhalterung 146, angezeigt mit den Bewegungen 3 und 6, können gleichzeitig mit Bewegung 1 durchgeführt werden, wobei auf diese Bewegungen die Abläufe 2, 4 und 5 folgen, um die Heizung und die Halterungen von der mittels Glasstäben zusammengesetzten Unteranordnung zu entfernen (siehe Fig. 24). Die sich ergebende Konstruktion wird dann an einem Befestigungsring 141 mit Öffnungen 142 zur Aufnahme der kleinen isolierenden Saphirkugeln 143 befestigt (siehe Fig. 24). Anstelle einer Gasflammenheizung können Heizverfahren verwendet werden, die Elektronenerwärmung, Lasererwärmung oder elektromagnetische Erwärmung der Glasstäbe bewirken, bevor die dünnen, mit Öffnungen versehenen Silikonlinsenplättchen und die Saphirkugeln an ihren Stellen in die Stäbe eingepreßt werden. Die billigen, künstlich hergestellten, als Isolierkugeln 143 verwendete Saphierkugeln sind als Formwerkzeug zur Herstellung nach diesem Verfahren ideal geeignet.

Fig. 25 zeigt ein bevorzugtes Verfahren zum Anbringen eines Flansches an dem Grob-Deflektorkegel für fliegenaugenartige Elektronenstrahlröhren, bei denen der Grob-Deflektorkegel 90 eine Grob-Deflektorelektrode 102 aufweist, die darin mittels irgendeiner bekannten Glasmetallisierungstechnik ausgebildet wurde. Die Enden des Grob-Deflektorkegels 90 sind auf den Außenflächen so ausgebildet, daß sie ein metallenes Befestigungsband 147 aufnehmen, das einen sich nach außen erstrekkenden Flansch 148 aufweist, an dem die geeigneten Glasstabbefestigungsstücke 86, 88 und 89 befestigt sind, wie dies in

030022/0632

GOP/

Verbindung mit Fig. 1 beschrieben wurde. Das angeflanschte Metallband 147, 148 ist an den Enden der Glasröhrenumhüllung mittels Wärmeaufschrumpfen des Bandes 147 auf das Ende der Glasröhre befestigt. Das Metallband 147, 148 kann vor dem Aufschrumpfen vorbearbeitet, oder nach der Befestigung an den Seiten der Glasrohre endbearbeitet werden. Die in Fig. 24 gezeigte -Konstruktion kann an einem Befestigungsflansch ähnlich dem in Fig. 25 befestigt werden, der dem Befestigungsring 141 in Fig. 24 entspricht. Zum Erwärmen des Metallbandes 147 kann elektromagnetische Feldenergie oder elektronische Energie oder Laserenergie als auch ein gasbeheizter Ofen verwendet werden, während die Glasumhüllung 90 der Röhre im wesentlichen bei Raum- oder Umgebungstemperatur gehalten wird. Die Abmessungen des Metallbandes 147 sind so, daß es nach dem Erwärmen über die Enden der Glasumhüllung 9 4 gleiten kann und nach dem Abkühlen zu einer festen Verbindung aufschrumpft.

Die Figuren 26, 26A und 26B zeigen eine weitere Ausführungsform der Erfindung zur Vorwendung in fliegenaugenartigen Elektronenstrahlröhren der Art, bei denen eine leichte Demontage möglich ist. In der in Fig. 26 gezeigten Ausführungsform ist die mittlere dünne, mit öffnungen versehene Silikonlinsenplatte 17 mit einem Satz relativ dicker Kissen 151, 152 versehen, die an beiden Seiten einer äußeren Umfangskante des Plättchens befestigt sind. Jedes der Kissen 151 und 152 hat eine pyramidenartige oder konisch ausgebildete öffnung 153 zur Aufnahme einer kleinen, isolierenden Saphirkugel 143 und 143A. Die Saphirkugel 143 selbst sitzt in einer kreisförmigen, in der Umfangskante eines der äußeren dünnen, mit öffnungen versehenen Silikonlinsenplättchen 16. Die Saphirkugel 143 sitzt ebenfalls in einer pyramidenartigen oder kegelförmigen Ausnehmung 153 in einem dicken Zwischenstück 154, das an einer Umfangskante der Endplatte 15 befestigt ist. Die Saphirkugel 143A sitzt in einer pyramidenartigen oder kegelförmigen

030022/0632

294517"

öffnung 153 in dem unteren Zwischenstück 152 und sitzt andererseits in einer in der Umfangskante des unteren dünnen, η it öffnungen versehenen Silikonlinsenplättchens 18. Das untere Ende der unteren isolierenden Saphirkugel 143A sitzt wiederum in einer kreisförmigen öffnung in dem ringförmigen Befestigungsring 87 einer Mikrodeflektoranordnung 12, die so wie in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben, hergestellt werden kann. Die gesamte Anordnung, bestehend aus der Endplatte 15 und dem Befestigungsring 87, kann dann innerhalb eines Gehä ises einer Elektronenstrahlröhre z.B. in der in Verbindung mit Fig. 27 beschriebenen Weise befestigt werden. Man sieht, daß mit der Anordnung gemäß Fig. 26 eine Demontage der Bauteile der Mikrolinsenanordnung zum erneuten Ausrichten usw. möglich ist, ohne daß die Glasstäbe oder ähnliches zerbrochen werden müssen.

Fig. 26A und 26B zeigen geänderte Konstruktionen für Einset; scheiben, die zwischen den dünnen, mit öffnungen versehenen Silikonlinsenplättchen zur Einstellung des Abstandes zwischt η den Plättchen angeordnet werden und gleichzeitig eine geeignete Dicke schaffen, um die Verwendung der kleinen Saphirkugeln, die beim Zusammenbau der Elemente in der in Fig. 26 gezeigten Weist? verwendet werden, zu erleichtern. In Fig. 26A ist der Einsatz als eine relativ dicke, flache, ringförmige Scheibe 155 dargestellt, der als Abstandshalter dient und eine mittlere· öffnung ausreichender Abmessung aufweist, um die Enden der kleinen ..solier enden Saphirkugeln 143 aufzunehmen. In der /.usführungi;form nach Fig. 26B ist der zusätzliche Unterlegscheiben - ähnliche Abstandshalter 156 mit abgesetzten Kantenabschnitten versehen, um die Umfangsflachen der Öffnungen in den dünnen, mit öffnungen versehenen Silikonplcittchen aufzunehmen. In jedor dieser Ausführungsformen sind lie Abstandshalter 155 und 15(>, wenn die beabstandeten Linsenola'ttchen auf unterschiedlichen Potentialen gehalten werden,

030022/0632

aus einem elektrisch isolierenden Material wie z.B. Glas, Aluminiumoxid oder Silikondioxid beschichtetem Silikon oder einem ähnlichen, geeigneten Material hergestellt. Wenn die benachbarten, beabstandeten Plättchen das gleiche Potential aufweisen, können die Abstandshalter aus einem geeigneten Metall, wie z.B. Molybdän oder Wolfram gefertigt sein. Die leicht.demontierbare "kugelausgerichtete" Konstruktion kann für Silikonplättchen verwendet werden, wenn die Plättchentrennung groß genug ist, um die Potentialdifferenz über die Kugeloberfläche zu halten. Beispielsweise ist es im allgemeinen erforderlich, zwischen benachbarten Plättchen ein Potential von mindestens 5 Kilovolt anzuordnen. Der kleinste Durchmesser der Saphirkugeln liegt entsprechend der Auslegung im Schallbereich in einem Bereich von 4 - 5 mm. Bei der "kugelausgerichteten" Konstruktion besteht eine Beschränkung darin, daß die Kugeln zueinander ausgerichtet sein müssen und sich nicht berühren dürfen. Diese Forderung bedingt wiederum, die Verwendung von zusätzlichen dicken Zwischenstücken oder Abstandselementen zwischen den benachbarten Silikonplättchen. Der Berührungswinkel der Kugeln mit den Umfangskanten der öffnungen in den Silikonplättchen, die zur Aufnahme der Kugeln ausgelegt sind, muß ungefähr an dem Punkt der gleichen Verteilung zwischen der horizontalen und vertikalen Belastung liegen. Zum Beispiel sind typische Werte: Kugeldurchmesser = 5 mm, Berührungswinkel = 45°, Plattenabstand = 3,54 mm, Kriechstrecke - 3,93 mm und minimale Plättchendicke = 1,46 mm.

Fig. 27 zeigt eine Mikrolinsenreihe und eine Mikrodeflektoranordnung ähnlich der in den Figuren 23 oder 24 gezeigten,die an den Enden des Grob-Deflektorkegels 90 einer Elektronenstrahlröhre zusammen mit der Endplatte 15 und dem Fangelektrodenbauteil 13 angeordnet ist, um eine leicht demontierbare und montierbare Anordnung zu schaffen, die sowohl das "kugelausgerichtete" und das "mittels Glasstäben arbeitende" Verfah-

030022/0632

ren verwendet. Aus Gründen der einfacheren Darstellung isL nur eine Seite der Konstruktion gezeigt, wobei das Ende de:; Grob-Def lektorkegels 90 in einem aufgeschrumpten Metal Iflanso 147 endet, der einen sich nach außen erstreckenden Steg 148 entsprechend Fig. 25 aufweist. Der Steg 148 des Flansches 147 besitzt eine Lippe, in die die Endplatte 15 mit öffnungen zur Aufnahme von Ausrichtkugeln 143 eingepaßt ist, wobei die Kugeln 143 die unteren Enden der Stäbe 14 der Mikrolinsenanordnung 11 tragen. Die Mikrolinsenanordnung 11 kann gemäß Fig. 24 hergestellt sein, wobei ihre oberen Saphirkugeln die unteren Enden der sich axial erstreckenden Glasstäbe 14 einer Mikrodeflektoranordnung 12 nach Fig. 23 tragen. Eine in der Oberseite der axial ausgerichteten Glasstäbe 14 der Mikrodeflektoranordnung angeordnete Ausrichtkugel 143 sitzt wiederum in der pyramidenförmigen Öffnung eines Satzes Abstandshalter 151 und 152, die beabstandet auf jeder Seite des Fangelektrodenbauteils 13 in der Weise angeordnet sind, wie dies in Verbindung mit Fig. 26 beschrieben wurde. Die in die Öffnung auf der Oberseite des Abstandshalters 151 eingepaßte Kugel 143 sitzt wiederum in einer Öffnung einer ringförmigen Druckplatte 157, die als einstückiges Bauteil mit der Becherko;istruktion 158 zur Anordnung der optischen Bauteile ausgebildet sein kann. Die kombinierte Endabdeckung und die Druckplatte 157, 158 sind mit einem äußeren Befestigungsflansch 159 versehen, der Öffnungen aufweist, die Fassungen für Ausrichtkugeln 143 aus Saphir ausbilden. Die gesamte Konstruktion, bestehend aus der Druckplatte 157, der Abdeckung 158 und dem Befestigungsflansch 159 kann aus Glas oder einem elektronenoptischen reinen Material, wie z.B. Wolfram oder Molybdän, Keramik oder einem anderen geeigneten Material bestehen, das die erforderliche Undurchdringbarkeit gegenüber Gasen und mechanische Festigkeit aufweist. Der Befestigungsflansch 159 weist rings um seinen äußeren Umfang eine gekerbte Fläche auf, in der die Saphirkugeln 160 in dem oberen Flansch 161

030022/0632

eines äußeren Gehäuses 162 für die Mikrolinsenanordnung und die Mikrodeflektoranordnung sitzen. Das Gehäuse 162 weist ebenfalls einen unteren Flansch 163 auf, der mit dem Rand 148 des Metallbandes 147 zusammenwirkt, um die Saphirkugeln 164 aufzunehmen. Die Flansche 159, 161, 163 und 148 werden gegen die Saphirkugeln 160 und 164 mittels eines Satzes Inconel-Stahldruckfedern 165 zusammengedrückt, die mittels eines Spannwerkzeugs 166 eingesetzt werden. Nach dem Einsetzen mit dem Spannwerkzeug halten die Klemmfedern 165 die gesamte Konstruktion fest zusammen.

Als alternative Anordnung zu der in Fig. 27 gezeigten Anordnung können die kombinierte Mikrolinsenanordnung und Mikrodef lektoranordnung einschließlich des Fangelektrodenbauteils 13 (siehe Fig. 21) als ganzes angeordnet werden, wenn die fliegenaugenartige Elektronenstrahlröhre keine Demontage zum Austausch der Fangelektroden 13 erfordert, wie dies z.B. bei der Verwendung mit einem Speicher eines elektronischen Rechners, der einen Elektronenstrahlzugriff aufweist, der Fall ist. Bei einer solchen Anordnung würden die Enden der axial ausgerichteten Glasstäbe 14 (siehe Fig. 21) zur Aufnahme der Ausrichtkugeln 143, die beim Zusammenbau der Mikrolinsenanordnung und Mikrodeflektoranordnung zwischen der Druckplatte und der Endplatte 15 der in Fig. 27 gezeigten Konstruktion zusammengedrückt werden. Es ist nicht notwendig zu erwähnen, daß die in Fig. 21 gezeigte Endplatte 15 in irgendeiner derartigen Abänderung nicht erforderlich ist, da sie hinsichtlich der Verwendung der Platte 15 als Druckelement in der in Fig. 27 gezeigten Konstruktion überflüssig ist.

Das Verfahren und die Vorrichtung zur Herstellung dünner, mit öffnungen versehener Silikonlinsenplättchen für Mikrolinsenreihen führt zu verbesserten Verfahren zur Verminderung der sphärischen Aberration dritter Ordnung der Objektive (die sich

030022/0632

mit der dritten Potenz des Radius oder Winkels der Linsenöffnung ändert). Es wurde festgestellt, daß Aberrationen dritter Ordnung in Elektronenobjektiven mittels einem der drei folgenden Verfahren korrigiert werden können:

1. Verwendung von einigen unrunden öffnungen

2. Anordnung einer Ladungsquelle in der Niiho der Objrktivachse

3. Veränderung der Objektivenergie in Abhängigkeit von der Zeit.

Das letzte Verfahren erfordert unangemessene hohe Veränderung= geschwindigkeiten. Das zweite Verfahren verliert immer mehr an Bedeutung, wenn die Strahlenergie vermindert wird und ist am besten bei Elektronenstrahlenergien über 30 Kilovolt geeignet. Das vorteilhafteste Verfahren ist die Verwendung von unrunden öffnungen, da es bei jeder Spannung arbeitet und nicht auf höhere Strahlenenergien beschränkt ist. Die doppelte dünne leitende Beschichtung der Silikonlinsenplattchen 16, 17 und 18 ist zur Ausbildung von unrunden Linsenöffnungen auf beiden Seiten der Plättchen geeignet, wie dies in den Figuren 28 und 28A dargestellt ist. Gemäß Fig. 28 wird ein oberes Silikonlinsenplattchen 16 mit einer öffnung 171 kleinen Durchmessers auf seiner oberen Fläche versehen und eine elliptische oder halbelliptische öffnung 172 auf seiner unteren leitenden Fläche ausgebildet. Von unten betrachtet erscheint die Ebene des Linsenplättchens so, wie dies in Fig. 28 dargestellt ist, wobei unrunde öffnungen 172 zur Korrektur der ungewünschten Aberration dritter Ordnung vorgesehen sind. Die unrunden (elliptischen oder haltelliptischen) öffnungen 172 können natürlich mittels geeigneter Auslegung des lichtbeständigen Musters hergestellt werden, das zur Begrenzung der undotiorten Silikonflächen, die mittels des Ätzmittels geätzt werden, verwendet werden, wie dies oben in Verbindung mit den Figu-

030022/06 3 2

CCPY

ren 18A bis 18J beschrieben wurde. Fig. 29 ist ein Querschnitt durch eine der in Fig. 28 gezeigten unrunden Öffnungen. Ein weiterer Vorteil bei der Herstellung der dünnen, in Fig. 28 und 29 gezeigten Linsenplättchen besteht darin, daß mit der Verwendung derartiger unrunder Öffnungen die Anzahl der erforderlichen Plättchen in der gestapelten parallel angeordneten Reihe von Linsenplättchen möglicherweise um den Faktor 2 vermindert werden kann.

In den obenbeschriebenen Ausführungsformen soll unterstellt werden, daß die dünne leitende Beschichtung 33 auf jeder Seite des dünnen, mit Öffnungen versehenen Silikonlinsenplättchens (bei zweiseitigen Linsenplättchen) oder auf der einzigen Seite des extrem dünnen Linsenplättchens (siehe Fig. 30 und 31) die hochleitende dotierte Silikonschicht aufweisen, die zu Beginn der Herstellung des Silikonplättchens aufgebracht wurde, ohne daß es erforderlich ist, eine weitere leitende Beschichtung oder metallisierte Schicht aus Platin, Gold, Silber oder einem anderen schweren Metall auf den restlichen Flächen des dünnen, mit Öffnungen versehenen Silikonlinsenplättchens anzuordnen. Die Erfindung wurde zwar in erster Linie in Bezug auf Anordnungen mit drei oder vier Linsenplättchen beschrieben, ist jedoch auf derartige Konstruktionen nicht beschränkt. Fig. 29 der Zeichnung zeigt das bevorzugte axiale Profil eines einzigen Kanals einer Mikrolinsenanordnung, die fünf Ubereinandergestapelte Linsenplättchen aufweist. In Fig. 29 hat das oberste Plättchen 16 eine Öffnung 32 mit grossem Durchmesser in der hochleitenden, Bor-dotierten Beschichtung 33, die dem eintretenden Elektronenstrahl ausgesetzt ist, wobei die Öffnung 31 kleineren Durchmessers zur Begrenzung des Elektronenstrahls auf der Austrittsseite des Plättchens angeordnet ist. Ein zweites Eintrittslinsenplättchen 16A ähnlicher Konstruktion ist in der gleichen Weise wie das Plättchen 16 angeordnet. Die mittlere Platte 17, an die das hoch

030022/0632

" ⁹³ " 2 9 A 51 7

fokussierende Potential angelegt wird, weist Öffnungen 36 und 37 mit gleichem Durchmesser auf, die in den beiden gegenüberliegenden Seiten in der gleichen Weise, wie in Verbindung mit Fig. 17 beschrieben, ausgebildet sind. Die zwei AustriLLsplät chen 18 und 18A weisen die Begrenzungsöffnungen 3 1 kleinen Durchmessers auf ihren oberen Flächen auf, die dem eintretenden Elektronenstrahl zugewandt sind, wohingegen die Öffnungen 32 mit großem Durchmesser auf der Elektronenstrahlaustrittsseite der Plättchen angeordnet sind.

Fig. 30 und 31 stellen eine etwas abgeänderte Form der Linsenplättchen der Mikrolinsenanordnung im Querschnitt dar, wobei ein äußerst feiner Abstand zwischen den Plättchen erreicht werden kann. Das Ausgangsmaterial ist ein Plättchen 181 eines einkristallinen Silikons mit einem Durchmesser von etwa 7 - 9 cm und einer Dicke von 1/2 mm. Das Plättchen 181 wird in ähnlicher Weise behandelt, wie dies in Verbindung mit den Fig. 18A- 18J beschrieben wurde, wobei jedoch völlig unterschiedliche Abdeckmuster für die beiden Seiten des Plättchens verwendet werden. Auf einer Seite, die dem eintretenden Elektronenstrahl zugewandt sein kann) wird eine vergleichsweise große rechtwinklige Öffnung 182 zur Einwirkung des Ätzmittels offen gelassen und eine Reihe feiner Öffnungen 31 mit einem Durchmesser von etwa 1 - 2μ wird in der unteren Bor-dotierten Fläche 33 des Plättchens ausgebildet. Die Bor-dotierte Fläche erstreckt sich um die Kanten und über einen wesentlichen oberen Umfangsteil des Plättchens, wie dies bei 182 gezeigt ist, um eine ausreichende Festigkeit zur Befestigung des fertigen Linsenp]ältchens zu gewährleisten. Die Ätzwirkung durch die Oberflächenöffnung 182 schreitet durch die Dicke des Plättchens bis zur unteren Bor-dotierten Fläche 33, die die Linsenöffnungen 31 begrenzt fort. Dies hat die Ausbildung geneigter Seitenflächen 184 zur Folge, die sich zwischen der Matrix der öffnun-

030022/0632

gen 31 auf der unteren Fläche und dem oberen Umfangsabschnitt 183 erstrecken. Das fertige Linsenplättchen hat in der wirksamen Zone des Elektronenstrahls eine Dicke von 1 - 2μ, während die Linsenöffnungen einen Durchmesser von 1 - 2u aufweisen, wodurch die Anzahl der datentragenden Kanäle, die in einer Speicherröhre, die einen Elektronenstrahlzugriff aufweist, 'angeordnet werden können, somit bis zum höchstmöglichen Maß maximiert wird. Die in den Fig. 30 und 31 gezeigte Linsenplattenkonstruktion kann in irgendeiner der Mlkrolinsenanordnungen verwendet werden, die oben beschrieben wurden, und macht praktische Anordnungen möglich, die nur eine einzige Mikrolinsenplatte in der Mikrolinsenanordnung verwenden. In derartigen Konstruktionen wird die in den Fig. 30 und 31 gezeigte einzige Linsenplatte statt der Mikrolinsenanordnung 11 in den Fig. 1, 11, 21, 24 usw. verwendet. Es ist zwar möglich, eine einzige Linsenplatte, die entsprechend dem Plättchen 16 in den Fig. 18A- 18J hergestellt wurde, in einer Mikrolinsenanordnung zu verwenden, die Konstruktion gemäß Fig. 30 und 31 wird jedoch für einzige Linsenplättchenkonstruktionen bevorzugt.

Aus der Beschreibung ist ersichtlich, daß die Vollkommenheit der Silikonätzsymmetrie und die genaue geometrische Steuerung in drei Dimensionen, die mittels der Bor-Diffusion und der Pyrocatechol und A'thylin-diamin-A'tzwirkung zur Begrenzung des Ätzens auf vorbestimmte Zonen möglich ist, die Herstellung neuer und unterschiedlicher Linsenplättchen zur Verwendung in Mikrolinsenelementen ermöglicht. Die einzelnen Arbeitsschritte zur Herstellung des Linsenplättchens sind in Fig. 18 gezeigt. Das verwendete Verfahren macht die Herstellung von zweischichtigen Strukturen möglich, bei denen die öffnung auf einer Seite des Linsenplättchens eine unterschiedliche Form von der öffnung auf der anderen Seite des Plättchens aufweist, wie dies in Verbindung mit Fig. 28

030022/0632

beschrieben wurde. Unterschiedlich geformte, übereinander angeordnete öffnungen in einem einzigen Linsenplättchen wurden bereits früher mit fotogeätzten Metallplättchen versucht. Das damit verbundene Problem bestand jedoch darin, daß die dünnen Metallplättchen keine ausreichenden runden Löcher lieferten, nicht eben waren und (aus verschiedenen Metallen zur Erzeugung der gewünschten ÄtzeigenschafLon bestanden) als Bimetallplättchen thermischem Verformen unterworfen waren. Die dotierten Silikonlinsenplättchen schaffen unterschiedliche Ätzfähigkeiten, wodurch unterschiedlich geformte öffnungen auf gegenüberliegenden Seiten des Plättchens ausgebildet werden können, ohne daß die bi-thermischen Eigenschaften auftreten. Wenn weiter die öffnungen unterschiedlicher Form übereinander in einem einzigen Linsenplättchen angeordnet sind, ist es schwierig, das Plättchen ausreichend dick zu machen, damit die öffnung außerhalb des Randfeldes der Linse angeordnet werden kann. Mittels der Bor-Dotierung und dem Differenzialätzen zur Begrenzung der öffnung können öffnungen ausreichend hoher Qualität übereinander andgeordnet oder "Huckepack" ausgebildet werden wodurch ihre Verwendung praktisch verwertbar wird, wodurch weniger Linsenplättchen erforderlich sind, verglichen mit. einer größeren Anzahl, die in Mikrolinsen aus Metallplättchen erforderlich sind. Dies wird durch die Steuerung der

Anordnung der öffnungen, ihrer Symmetrie und Größe ermöglicht. "

Es soll ebenfalls darauf hingewiesen werden, daß die feinen Mikrodeflektorstäbe oder -klingen von einem festen Silikonblock gesägt werden und anschließend metallisiert werden. Dieses Verfahren ist ebenfalls für Stäbe aus Aluminiumoxid, Keramik oder glasartigem Kohlenstoff als Ausgangsmaterial möglich. Das Sägen der einzelnen Stäbe und das darauffolgende Metallisieren der Stäbe erfordert eine einzelne Be-

030022/0632

arbeitung dieser Teile und steigert daher die Kosten der Mikrodeflektoranordnung. Für eine Verwendung in großem Maßstab können die Kosten pro einer Deflektoreinheit vermindert werden und die Vorteile einer einheitlichen Konstruktion erreicht werden, d.h. reine Materialien, keine Brennbegrenzungen, Spannungsfreiheit, und keine Vakuumtaschen, wenn mittels pyrolitischer Ausbildung polykristallines Silikon aus einem Halogendampf in eine Graphitform gebracht wird, die der Form der gewünschten Mikrodeflektorsätze von stabartiger Konstruktion entspricht. Das Verfahren einer derartigen pyrolitischen Silikonausbildung großer Gegenstände ist bei der Herstellung von polykristallinen Silikon- Ofenrohren und Booten bekannt, wie dies in dem Artikel "The Preparation and Properties of CVD-Silicon Tubes and Boats for Semiconductor Device Technology", Journal of the Electrochemical Society, Vol. 121 (1974), Seiten 112 - 115, von W. Dietnze, L.P. Hunt und D.H.Sawyer, beschrieben wird. Für eine Herstellung von feinen Deflektoranordnungen im großen Maßstab ist es daher möglich, vier einzelne Sätze der Stäbe anfänglich in einer Form herzustellen, wie dies in dem obigen Artikel beschrieben wird, statt die einzelnen Stäbe zu sägen und sie dann in zwei getrennten Sätzen von sich schneidenden, orthogonal angeordneten, beabstandeten, parallel verlaufenden Stäben, wie oben beschrieben, zu befestigen. Die zwei Sätze können dann parallel geschaltet und für eine x-Achsen-Ablenkung und die verbleibenden zwei Sätze parallel geschaltet und für eine y-Achsen-Ablenkung befestigt werden. Die zwei Sätze der parallel geschalteten Stäbe aus polykristallinem Silikon werden dann im rechten Winkel zueinander in Reihe angeordnet und alternierende der parallel geschalteten Sätze der Träger in geeigneter Weise elektrisch in der oben beschriebenen Weise verbunden, um die -x, +x und -y, +y-Ablenkung zu erreichen.

030022/0632

2 9 A 5 1 7

Es wird eine kombinierte feinfokussierende Mikrolinscnanordnung und Mikrodeflektoranordnung zur Verwendung in einer fliegenaugenartigen Elektronenstrahlröhre beschrieben. Die Anordnung umfaßt eine feinfokussierende Mikrolinsenanordnung, die aus einer Mehrzahl beabstandeter, stapelartig angeordneter, parallel verlaufender, dünner, ebener, mit öffnungen versehener Linsenplättchen ausgebildet ist, wobei jedes Plättchen aus einem Silikon-Halbleitermaterial hergestellt ist und eine Reihe von Mikrolinsenöffnungon darin mittels einem fotolithographischen-Halbleiter-Mikroschaltkreis-Herstellungsverfahren ausgebildet wird. Die mit öffnungen versehenen Silikonlinsenplättchen haben jeweils hochleitende Oberflächen und sind an Glasstäben befestigt, die die Plättchen stapeiförmig, parallel verlaufend, im Abstand halten, wobei die öffnungen aller mit öffnungen versehenen Linsenplättchen parallel mit einer Längsachse ausgerichtet sind, die durch die Mitte der Anordnung verläuft, um eine Reihe feinfokussierender Linsenelemente auszubilden. Die Anordnung umfaßt weiter eine Mikrodeflektoranordnung, die unmittelbar benachbart zu der feinfokussierenden Mikrolinsenanordnung angeordnet ist und eine bienenwabenähnliche Matrix von Sätzen orthogonal angeordneter Mikrodeflektorelemente begrenzt. Ein Mikrodeflektorelement ist mit jedem entsprechenden feinfokussierenden Linsenelement, das mittels der axial ausgerichteten öffnungen der stapeiförmig angeordneten, parallel verlaufenden, beabstandeten Silikonplättchen ausgebildet wird, axial ausgerichtet und dient zur Ablenkung eines durch die entsprechend axial ausgerichtete feinfokussierende Mikrolinsenanordnung verlaufenden Elektronenstrahls längs orthogonaler x-y-Achsen in einer Ebene senkrecht zur Bahn des Elektronenstrahls. Die bienenwabenförmige Matrix der Sätze der Mikrodeflektorelemente besteht aus zwei orthogonal angeordneten Sätzen parallel verlaufender, beabstan-

030022/0632

CO⁰Y

deter Deflektorstäbe, die die entsprechenden Sätze der Mikrodeflektorelemente bilden, wobei alternierende Stäbe jedes Satzes der Deflektorstäbe elektrisch untereinander zur gemeinsamen Verbindung mit einer entsprechenden Quelle eines feinen x-y-Ablenkpotentials, verbunden sind. In einer bevorzugten Ausführungsform bestehen die dünnen, mit öffnungen versehenen Linsenplättchen aus einem dünnen, ebenen Plättchen eines einkristallinen Silikons von ungefähr 2u-Dicke mit einer Reihe darin ausgebildeter öffnungen, die mittels Ätzen von nur einer Seite durch die gesamte Dicke des Plättchens darin ausgebildet werden. Das Ätzen wird an genau begrenzten Punkten durchgeführt. Die Begrenzung wird durch Abdecken von Zonen der Oberfläche des Plättchens erreicht, an denen keine öffnungen entstehen sollen, wobei die abgedeckten Zonen für das Ätzmittel zur Ausbildung der öffnungen undurchlässig sind. In einer anderen Ausführungsform besteht das dünne, ebene, mit öffnungen versehen Linsenelement aus einem dünnen, ebenen, einkristallinen Silikonplättchen von etwa 1/2 mm-Dicke, das von jeder der gegenüberliegenden Seiten durch öffnungen geätzt wird, die durch Abdecken beider ebenen Flächen des Plättchens begrenzt werden, und zwar durch Abdecken der Stellen, an denen keine öffnungen ausgebildet werden sollen, und durch Aufbringen eines geeigneten Ätzmittels auf beide Seiten des Plättchens. In beiden Ausführungsformen weist die verbleibende ebene Fläche des Plättchens nach dem Ätzen der öffnungen in das dünne einkristallene Silikonplättchen hochleitende Eigenschaften infolge der starken Diffusion eines Dotiermittels, wie z.B. Bor, in die verbleibenden ebenen Flächen des Plättchens auf.

Die dünnen, ebenen, mit öffnungen versehenen Linsenplättchen, die die Mikrolinse darstellen, werden stapeiförmig, parallel verlaufend mittels beabstandeter Glasstäbe zu-

030022/0632

29Α5Ί77

sammengebaut, deren Längsachsen sich im rechton Winkel /. u dem Plättchen erstrecken,und an denen die ebenen Silikonplättchen an ihrem Umfang befestigt sind. Die zwei orthogonal, angeordneten Sätze paralleler, beabstandetor Defloktionsstäbe, die die Sätze der Mikrodeflektorelemcnto bilden, umfassen ähnlich zwei parallele Platten oder Stäbe aus polykristallinen! Silikon, mit einer hochleitenden, metallisierten Oberfläche. Die Mikrodeflektorstäbe worden ähnlich im zusammengebauten Zustand beabstandet, parallel verlaufend mittels entsprechender Sätze beabstandeter, parallel verlaufender Glasstäbe gehalten, deren Längsachse sich in einer Ebene parallel zur Ebene der Deflektorstäbe, jedoch im rechten Winkel dazu, erstreckt, und an denen eile Enden der Deflektorstäbe thermisch verschweißt sind. Die feinfokussierende Mikrolinsenanordnung und Deflokt.ronnordj nung wird mittels weiterer Glasstäbe, die am Umfang der Mikrolinsen- und Mikrodeflektoranordnung angeordnet sind,' zusammengehalten und mit den Stäben mittels thermischem Verschweißen, wie z.B. Schmelzen, verbunden. Die mit öffnungen versehenen Silikonlinsenplättchen können an weiteren Glasstäben entweder direkt oder mittels eines äußeren Tragrings aus geeignetem Material, wie z.B. Molybden oder Wolfram,befestigt werden. Die Enddeflektorstäbe weisen voj zugsweise plastisch verformabare Metallvorsprünge auf, die zur Berührung der zusätzlichen Glasstäbe entweder direkt oder mittels des äußeren Tragrings geformt sind. Die Mikrolinsenöffnungen sind in dünnen Silikonplättchen mittels bekannter Silikon-Halbleiter-Herstellungsverfahren zur·Herstellung integrierter Schaltkreise ausgebildet. Der artige Verfahren verwenden vorzugsweise ein Dotiermi.ttel , wie z.B. Bor, zur Erzeugung der Abdeckung der Oberflächen des Silikonplättchens an Stellen, an denen keine Öffnungen ausgebildet werden sollen und ein Ätzmittel, wie z.B. Pyro. catechol und Äthylen-diamin, das die undotierte Silikon- j|

0300 2 2/063 2 ^Οθρ/

^ι:ι·'^: ^r

oberflächenzone angreift, wodurch Linsenöffnungen von äußerst feiner Toleranz, Regelmäßigkeit und Symmetrie erzeugt werden.

030022/0632

Claims

Kombinierte, feinfokussierende, regelmäßige Mikrolinsenanordnung und Mikrodeflektoranordnung für fliegenaugenartigo Elektronenstrahlröhren und Verfahren zu deren Herstellung Patentansprüche

1. Kombinierte, feinfokussierende, regelmäßige Mikrolinsenanordnung und Mikrodeflektoranordnung für fliegenaugenartige Elektronenstrahlröhren, gekennzeichnet durch,

- eine feinfokussierende, regelmäßige MirkoLinsenanordnung aus mindestens einer dünnen, ebenen, mit öffnungen versehenen Linsenplatte (16) aus einem Silikon-Halbleitermaterial mit einer regelmäßigen Anordnung von mittels einem Fotolithographie-Halbleiter-Mikroschaltkreis-Herstellungsverfahren gefertigten Mikrolinsenöffnungen (31 , 32;36 , 37;41,42) und hochlcitendon Oberflächen (33,34), wobei die Linsenplatte an (Uas-

GOPY

30022/0632

stäben (14) befestigt ist, um sie parallel beabstandet relativ zur Mikrodeflektoranordnung (12) zu halten, wobei die Ebene der Linsenplatte (16) im wesentlichen rechtwinklig in bezug auf einen durch die Anordnung verlaufenden Elektronenstrahl verläuft, und wobei die öffnungen in der Silikonlinsenplatte (16) axial längs entsprechenden, durch die Mitte der entsprechenden öffnungen parallel zur Bahn des Elektronenstrahls verlaufenden Längsachsen ausgerichtet sind und eine regelmäßige Anordnung feinfokussierender Linsenelemente aufweisen, eine unmittelbar benachbart zur feinfokussierenden Mikrolinsenanordnung (11) angeordneten Mikrodeflektor Unteranordnung, bestehend aus einer bienenwabenförmigen Matrix von Sätzen orthogonal angeordneter Mikrodeflektorelementen, wobei ein Satz der orthogonal angeordneten Mikrodeflektorelemente mit jedem entsprechenden feinfokussierenden Linsenelement längs einer entsprechenden Längsachse zum Ablenken eines durch die entsprechende feinfokussierende Linsenanordnung verlaufenden Elektronenstrahls längs orthogonaler x-y-Achsen der Bewegung in einer zur Bahn des Elektronenstrahls senkrechten Ebene angeordnet ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die feinfokussierende Mikrolinsenunteranordnung (11) mehrere, beabstandet angeordnete, parallele dünne Ebene, mit öffnungen versehene Linsenplatten (16) aus einem Silikon-Halbleitermaterial aufweist und jede Platte eine regelmäßige Anordnung von öffnungen (31,32;36,37;41,42) aufweist, wobei die entsprechenden öffnungen in jeder Linsenplatte (16) axial längs entsprechenden Längsachsen mit den entsprechenden öffnungen in den übrigen Linsenplatten ausgerichtet sind.

030022/0632

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die bienenwabenförmige Matrix der Sätze der Mikrodeflektorelementen aus regelmäßig angeordneten orthogonalen, parallel geschalteten Sätzen parallel beabstandeter Deflektorstäben besteht, die die entsprechenden regelmäßig orthogonal angeordneten Sätze der Mikrodeflektorelemente ausbilden, wobei alternierende Stäbe jedes Satzes der Deflektorstäbo zur gemeinsamen Verbindung mit einer entsprechenden Quelle eines feinen x-y Deflektionspotentials elektrisch miteinander verbunden sind.

4. Anordnung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede der dünnen, ebenen, mit Öffnungen versehenen Linsenplatte (16) aus einem dünnen ebenen Plättchen eines einkristallförmigen Silikons von 1-2n-Dicke besteht und eine Matrix von darin ausgebildeten Öffnungen von ungefähr 1-2u-Durchmesser aufweist, die mittels Ätzen von einer Seite her durch die gesamte Dicke des Plättchens an genauen Punkten ausgebildet werden, wobei die Punkte mittels einer Maske auf der Oberfläche des Plättchens an Stellen, wo keine Öffnungen vorhanden sein sollen, ausgebildet werden, wobei die Maske für das zur Ausbildung der Öffnungen verwendete Ätzmittel undurchlässig ist.

5. Anordnung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dünnen, ebenen mit Öffnungen versehenen Linsenelemente jeweils ein dünnes, ebenes, einkristallines Silikonplättchen von ungefähr 1/2 Millimeter Dicke aufweisen, daß von jeder der gegenüberliegenden ebenen Seiten durch Öffnungen, die mittels einer auf beiden ebenen Seiten des Plättchens angeordneten abgedeckten Fläche, wo keine Öffnungen ausgebildet werden sollen, und durch Aufbringen eines Ätzmittels auf beiden Seiten des Plättchens geätzt wird.

030022/0632

6. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der dünnen, ebenen, mit Öffnungen versehenen Linsenplättchen dünne, einkristalline Silikonplättchen mit Öffnungen aufweisen, die mittels eines geeigneten Ätzmittels durch die nicht dotierten Zonen eingeätzt wurden, wobei das Ätzmittel die nicht dotierten Zonen des Plättchens, in denen die öffnungen ausgebildet werden sollen,angreift, und die hochdotierten Oberflächenzonen des Plättchens, an denen keine Öffnungen ausgebildet werden sollen, nicht angreift, wobei die hochdotierten Oberflächenzonen mittels Diffusion eines geeigneten Dotiermittels in die Oberfläche des Plättchens von einer geeigneten Dicke in der Größenordnung von 2-4u je nach Dicke des Plättchens und darauffolgendem Einwirkenlassen des Ätzmittels auf das Plättchen, ausgebildet werden, wodurch eine regelmäßige Anordnung feinfokussierender Linsenöffnungen mit genauen Abmessungen und außerordentlicher Symetrie auf jedem Plättchen ausgebildet werden.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß nach vollständigem Ätzen der Matrix Öffnungen in jedem der dünnen einkristallinen Silikonplättcheng durch die gesamte Dicke des Plättchens die verbleibende Oberfläche des Plättchens Hochleitungseigenschaften infolge der Diffusion des Dotiermittels, wie z.B. Bo r, in die verbleibende ebene Oberfläche aufweist, wodurch die gewünschten differenziellen Ätzeigenschaften, die während des Ausbildens der Öffnungen mittels Ätzen erforderlich sind, geschaffen werden.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der dünnen ebenen mit Öffnungen versehenen Plättchen ein dünnes, ebenes Plättchen aus einkristallinem Silikon von 2y-Dicke mit einer darin mittels Ätzen von einer Seite ausgebildeten Öffnungs-Matrix aufweist, wobei nur von einer Seite durch die Dicke des Plättchens an genauen Punk-

030022/0632

ten geätzt wird, die mittels einer auf der Oberfläche des Plättchens angeordneten abgedeckten Fläche, wo keine Öffnungen ausgebildet werden sollen, ausgebildet werden, wobei die abgedeckte Fläche für das Ätzmittel zur Ausbildung der Öffnungen undurchlässig ist.

9. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die dünnen, ebenen, mit Öffnungen versehenen Linsenplättchen jeweils ein dünnes, ebenes, einkristallines Silikonplättchen von ungefähr 1/2 Millimeter Dicke aufweisen, daß von jeder gegenüberliegenden, ebenen Seite durch geeignet ausgebildete Öffnungszonen, die mittels geeignetem Abdecken der Oberfläche des Plättchens, wo keine Öffnungen gewünscht werden, hergestellt werden und durch Aufbringen eines Ätzmittels auf beiden Seiten des Plättchens geätzt werden.

10. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Dotiermittel Bor und das Ätzmittel ein Pyrocatecholäthylen-diamin ist.

11. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die regelmäßig orthogonal angeordneten Sätze parallel beabstandeter Deflektorstäbe aus länglichen, flachen Stäben eines polykristallinen Silikons mit einer metallisierten Oberfläche bestehen.

12. Anordnung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ebenen, mit Öffnungen versehenen Linsenplättchen eine Mikrolinsenanordnung aufweisen, die mittels beabstandeter Glasstäbe in paralleler beabstandeter Beziehung zueinander zusammengehalten werden, wobei sich die Längsachsen der Glasstäbe im rechten Winkel zu den Plättchen erstrecken, und wobei die ebenen Silikonlinsenplattchen an ihrem Umfang befestigt sind.

030022/0632

13. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die ebenen, mit Öffnungen versehenen Silikonlinsenplattchen, die die Mikrolinsenanordnung darstellen, mittels beabstandeter Glasstäbe in beabstandeter paralleler Beziehung zusammengehalten werden, wobei sich die Längsachsen der Glasstäbe im rechten Winkel zu den Plättchen erstrecken, und die ebenen Silikonlinsenplattchen an ihrem Umfang befestigt sind, und wobei die zwei orthogonal angeordneten Sätze parallel beabstandeter Deflektorstäbe, aus denen die Sätze der Mikrodeflektorelemente bestehen, mittels entsprechenden Sätzen beabstandeter parallel angeordneter Glasstäbe in beabstandeter paralleler Beziehung zueinander gehalten werden, wobei sich die Längsachsen der Glasstäbe in einer zur Ebene der Deflektorstäbe parallelen Ebene, jedoch im rechten Winkel dazu, erstrecken, und wobei die Enden der Deflektorstäbe mit den Glasstäben thermisch verschweißt sind.

14. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß für die Mikrolinsenanordnung und die Mikrodeflektoranordnung entsprechende ringförmige äußere Tragringe aus Molybden, Wolfram oder irgendeinem anderen geeigneten Material vorgesehen sind, an denen die entsprechenden Glasstäbe der entsprechenden Anordnungen mittels thermischem Verschweißen oder auf andere Weise befestigt sind.

15. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß für die Mikrolinsenanordnung und für die Mikrodeflektoranordnung ringförmige äußere Tragringe aus Molybden, Wolfram oder irgendeinem anderen geeigneten Material vorgesehen sind, die mit den Glasstäben der entsprechenden Anordnungen mittels Schmelzen oder auf andere Weise verbunden sind.

16. Anordnung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektrisch leitende, parallel zu der SiIi-

030022/0632

konlinsenplatte befestigte Endplatte mit darin ausgebildeten öffnungen vorgesehen ist, wobei die öffnungen mit den mittels öffnungen ausgebildeten Mikrolinsenelementen in der dünnen Silikonlinsenplatte und den Mikrodeflektorelementen axial ausgerichtet sind, und wobei die Endplatte an der Eintrittsseite der Mikrolinsenanordnung relativ zur Richtung des durch die Anordnung verlaufenden Elektronenstrahls angeordnet ist.

17. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß elektrisch leitende Endplatten parallel zu den parallel beabstandetet angeordneten Silikonplatten angeordnet sind und öffnungen aufweisen, die axial mit den mittels den ausgerichteten öffnungen in den parallel angeordneten dünnen Silikonplatten ausgebildeten Linsenelementen und mit den Mikrodeflektorelementen ausgerichtet sind, wobei die Endplatte auf der Eintrittsseite der Mikrolinsenanordnung relativ zur Richtung des durch die Anordnung verlaufenden Elektronenstrahls befestigt ist, und daß die Endplatte an dem äußeren Tragring gemeinsam mit der Mikrolinsenanordnung zur Befestigung der Endplatte und der Mikrolinsenanordnung im zusammengebauten Zustand mit dem Mikrodeflektor befestigt ist.

18. Anordnung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine ebene Fangelektrode aus einem Silikon-Halbleitermaterial in einer Ebene befestigt ist, die parallel zu den mit öffnungen versehenen Silikonplättchen und zur Ebene der Deflektorstäbe verläuft und von diesen Ebenen in einer Richtung längs der Bahn eines Elektronenstrahls angeordnet ist, der die Anordnung durchlaufen hat.

19. Anordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine ebene Fangelektrode aus Silikon-Halbleitermaterial

030022/0632

vorgesehen ist, die in einer Ebene befestigt ist, die zu den dünnen mit öffnungen versehenen Silikonplättchen und zur Ebene der Deflektorstäbe parallel verläuft und von diesen Ebenen in einer Richtung längs der Bahn eines Elektronenstrahls beabstandet angeordnet ist, nachdem der Elektronenstrahl die Anordnung durchlaufen hat, wobei die Fangelektrode an ihrer äußeren Umfangskante an einem äußeren Tragring befestigt ist, der zur Befestigung der Fangelektrode im zusammengebauten Zustand mit der Mikrolinsenanordnung und der Mikrodeflektoranordnung verwendet wird.

20. Anordnung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die feinfokussierende Mikrolinsenanordnung und die Mikrodeflektorunteranordnung im zusammengebauten Zustand mittels axial sich erstreckender Glasstäbe befestigt sind, deren Längsachsen sich im rechten Winkel zur Ebene der Mikrolinsenanordnung und der Ebene der Mikrodeflektorunteranordnung erstrecken.

21. Anordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragring, der gemeinsam mit der Endplatte und der feinfokussierenden Linsenanordnung befestigt ist, der Tragring, der an der Mikrodeflektoranordnung befestigt ist und der Tragring, der an der Fangelektrode befestigt ist, gemeinsam an ihrer äußeren Umfangskante mit zusätzlichen sich axial erstreckenden Glasstäben verbunden sind, deren Längsachsen sich am rechten Winkel zu den Ebenen der Endplatte, der Mikrolinsenanordnung, der Mikrodeflektorunteranordnurtg und der Fangelektrode erstrecken.

22. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmigen äußeren Tragringe für die feinfokussierende Mikrolinsenanordnung und dem Mikrodeflektor geeignete

030022/0632

Führungskerben an ihrem Umfang zur axialen Ausrichtung der Linsenöffnungen in den dünnen Silikonlinsenplättchen beim Zusammenbau und zur axialen Ausrichtung der Mikrodeflektorelemente in bezug auf die feinfokussierenden Mikrolinsenöffnungen beim Zusammenbau der beiden Anordnungen aufweisen.

23. Anordnung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmigen äußeren Tragringe für die feinfokussierende Mikrolinsenanordnung und die Mikrodeflektoranordnung geeignete Führungskerben an ihrem Umfang zum axialen Ausrichten der Linsenöffnungen in den dünnen Silikonlinsenplättchen beim Zusammenbau und zum axialen Ausrichten der Mikrodeflektorlinsenelemente mit den entsprechenden feinfokussierenden Mikrolinsenöffnungen beim Zusammenbau der zwei Anordnungen aufweisen, wobei die Tragringe für die Endplatte und die Fangelektrode ebenfalls Führungskerben zum axialen Ausrichten dieser Bauteile mit der Mikrolinsenanordnung und dem Mikrodeflektor aufweisen.

24. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die richtige axiale Ausrichtung der öffnungen in dem dünnen Silikonlinsenplättchen der Mikrolinsenanordnung und der entsprechenden ausgerichteten Sätze der Mikrodeflektorelemente mittels optischer oder elektronenoptischer Ausrichtverfahren durchgeführt wird.

25. Anordnung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die richtige axiale Ausrichtung der öffnungen in den dünnen Silikonlinsenplättchen der Mikrolinsenanordnung und der entsprechenden ausgerichteten Sätze der Mikrodeflektorelemente mittels optischer oder elektronenoptischer Ausrichtverfahren zusammen mit der richtigen axialen Ausrichtung der öffnungen in der Endplatte und mit der Fangelektrode durchgeführt wird.

030022/0632

26. Anordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die dünnen, ebenen, mit Öffnungen versehenen Silikonlinsenplättchen und die feinen Deflektorstäbe thermisch mit Glasstäben mittels Elektronenstrahlerwärmen oder Laserstrahlerwärmen und Schmelzverbinden miteinander verschweißt werden.

27. Anordnung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die dünnen, ebenen, mit Öffnungen versehenen Silikonlinsenplättchen und die feinen Deflektorstäbe thermisch mit den Glasstäben mittels Elektronenstrahlerwärmen oder Laserstrahlerwärmen und Ausbilden einer Schmelzverbindung verschweißt werden.

28. Anordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die parallel aufeinander gestapelt angeordneten dünnen, mit Öffnungen versehenen Silikonlinsenplättchen, die die Mikrolinsenanordnung darstellen, parallel beabstandet mittels eines gemeinsamen Satzes sich axial erstreckender Glasstäbe gehalten werden, an denen die Linsenplättchen direkt befestigt sind, und deren Längsachse sich im rechten Winkel zur Ebene der Linsenplättchen erstreckt, wobei die Mikrodeflektorunteranordnung im zusammengebauten Zustand mittels entsprechender Sätze von Glasstäben gehalten wird, deren Längsachse sich in einer Ebene parallel zur Ebene der Deflektorstäbe, jedoch im rechten Winkel dazu, erstrekken und an denen die Enden der entsprechenden Sätze der Deflektorstäbe thermisch verschweißt sind, wobei die Deflektorstäbe aus länglichen ebenen Stäben aus polykristallinem Silikon mit einer metallisierten Oberfläche bestehen und die Glasstäbe, an denen die Deflektorstäbe befestigt sind, wiederum gemeinsam mit dem gleichen Satz sich axial erstrekkender Glasstäbe befestigt sind, die die mit Öffnungen versehenen Linsenplättchen halten, wodurch die Mikrodeflektorunteranordnung gegenüberliegend parallel zu der Mikrolinsen-

030022/0632

anordnung festgelegt wird.

29. Anordnung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Enddeflektorstäbe in jeden Satz Deflektorstäbe aus einem plastisch verformbaren Metall, wie z.B. Wolfram,bestehen und Erstreckungen aufweisen, die sich über den Verbindungspunkt mit den Glasstäben, die die Deflektorstäbe im zusammengebauten Zustand tragen, erstrecken, und so geformt sind, daß sie Befestigungsstücke zum Befestigen der Mikrodeflektorunteranordnung an den sich axial erstreckenden Glasstäben mit der Mikrolinsenanordnung in gegenüberliegenden parallelen Beziehung dazu, ausbilden.

30. Anordnung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden des gemeinsamen Satzes sich axial erstreckender Glasstäbe so geformt sind, daß sie mit einer Präzisionsisoliersaphirkugel zusammenpassen und mit ihr thermisch verschweißt sind, wobei die Saphirkugel wiederum in einer im ringförmigen Tragring ausgebildeten Fassung eingepaßt und mit ihr thermisch verschweißt ist, um die Anordnung in dem Gehäuse einer fliegenaugenartigen Elektronenstrahlröhre zu befestigen.

31. Anordnung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektrisch leitende Endplatte parallel zu den dünnen, mit öffnungen versehenen Silikonlinsenplättchen angeordnet ist und öffnungen darin ausgebildet sind, die axial mit den Mikrolinsenelementen, die durch axial ausgerichtete öffnungen in den parallel beabstandeten Silikonlinsenplättchen ausgebildet sind, und den Mikrodeflektorelementen ausgerichtet sind, daß die Endplatte direkt an dem gemeinsamen Satz sich axial erstreckender Glasstäbe, die die kombinierte Mikrolinsen- und Mikrodeflektoranordnung im zusammengebauten Zustand halten, an der Eintrittsseite der Anordnung, bezogen auf die Rich-

030022/0632

tung eines durch die Anordnung verlaufenden Elektronenstrahls, befestigt ist, und daß weiter eine ebene Fangelektrode an dem gemeinsamen Satz sich axial erstreckender Glasstäbe parallel zu den dünnen, mit öffnungen versehenen Silikonlinsenplättchen und der Ebene der Deflektorstäbe im Abstand davon in einer Richtung längs der Bahn eines aus der Vorrichtung austretenden Elektronenstrahls, der die Vorrichtung durchlaufen hat, befestigt ist.

32. Anordnung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß man eine elektrische Verbindung mit mindestens einer der dünnen, mit öffnungen versehenen Silikonlinsenplättchen der Mikrolinsenanordnung mittels Einklemmen eines vorstehenden Teils eines leitenden Drahtes zwischen das heiße Glas mindestens eines der Glasstäbe und der leitenden Fläche des entsprechenden Plättchens während des thermischen Verschweissens der Plättchen mit den Glasstäben und dem leitenden Draht erhält, der darauf mittels gewöhnlicher isolierter Leiter mit einer elektrischen Energiequelle verbunden ist.

33. Anordnung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß der vorstehende Teil des leitenden Drahtes aus einem Material besteht, das mit Silikon eine Legierung eingeht.

34. Anordnung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß man eine elektrische Verbindung mit den dünnen, mit öffnungen versehenen Silikonlinsenplättchen der Mikrolinsenanordnung durch Einklemmen eines vorstehenden Teils eines leitenden Drahtes zwischen dem heißen Glas mindestens eines der Glasstäbe und der leitenden Fläche der entsprechenden Linsenplatte während des thermischen Verschweißens der Linsenplatten mit den Glasstäben erhält und die elektrische Verbindung mit den entsprechenden Stäben der Mikrodeflektoranordnung mittels thermischem Verschweißen eines dünnen, flachen, lei-

030022/0632

tenden Drahtes mit den Enden alternierender Deflektorstäbe an entsprechenden Enden jedes Satzes der Deflektorstäbe erhält.

35. Anordnung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Verbindung mit den dünnen, mit Öffnungen versehenen Silikonlinsenplättchen der Mikrolinsenanordnung mittels Einklemmen eines vorstehenden Teils eines leitenden Drahtes zwischen dem heißen Glas mindestens eines der Glasstäbe und der leitenden Fläche der entsprechenden Linsenplatte während des thermischen Verschweißens der Linsenplatten mit den Glasstäben erhalten wird, und daß die elektrische Verbindung mit den entsprechenden Stäben der Mikrodeflektoranordnung mittels thermischem Verschweißen eines dtlnnen, ebenen, leitenden Drahtes mit den Enden alternierender Deflektorstäbe an entsprechenden Enden jedes Satzes der Deflektorstäbe ausgebildet wird.

36. Anordnung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasstäbe an dem Punkt der thermischen Verschweißung mit den Silikonlinsenplättchen geeignete sich nach innen erstreckende Vorsprünge zur Berührung der Umfangskanten der Sllikonplättchen am Verbindungspunkt aufweisen, wodurch ein wirksamer Isolationsabstand zwischen dem benachbarten Silikonplättchen viel größer als der Plättchentrennabstand ausgebildet werden kann.

37. Anordnung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß die sich nach innen erstreckenden Vorsprünge aus sich nach innen erstreckenden Glasstegen bestehen, die sich im wesentlichen senkrecht zum Hauptsteg der sich vertikal erstreckenden Glasstäbe erstrecken.

38. Anordnung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasstäbe selbst gebogen oder von den Berührungs-

030022/0632

punkt mit den dünnen, mit Öffnungen versehenen Silikonlinsenplättchen nach außen ausgeformt sind, wodurch ein größerer Isolationsabstand zwischen den benachbarten Silikonplättchen als der Plättchentrennabstand ausgebildet wird.

39. Anordnung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet', daß die auf mindestens einer Seite der dünnen, mit öffnungen versehenen Silikonlinsenplättchen ausgebildeten Öffnungen nicht rund, sondern halbelliptisch zur Verminderung der Aberration dritter Ordnung ausgebildet sind.

40. Anordnung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ringförmige Metallpuffer größerer Dicke aus verträglichem Material an Punkten am Umfang der dünnen, mit Öffnungen versehenen Silikonlinsenplättchen zur Steigerung deren Dicke befestigt sind, und daß in den ringförmigen Metalpuffern mehrere kugelige Isolierabstandsstücke eingepaßt sind, um die dünnen Silikonlinsenplättchen stapeiförmig parallel im Abstand zusammenzubauen, die daraufhin zu einer selbsttragenden Konstruktion miteinander verklemmt werden.

41. Anordnung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Tragöffnungen rings um die Umfangskante mindestens eines der dünnen, mit Öffnungen versehenen Silikonlinsenplättchen angeordnet sind, und daß mehrere kleine kugelförmige Isolierabstandsstücke in die Öffnungen eingesetzt und mit ihnen zur Ausbildung einer isolierenden Befestigung für das entsprechende dünne Silikonlinsenplättchen thermisch verschweißt sind.

42. Anordnung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine ebene Fangelektrode aus elektronenempfindlichen Material mittels einem vakuumdichten Gehäuse in

030022/0632

einer Ebene entfernbar befestigt ist, die parallel zur Ebene der dünnen, mit öffnungen versehenen MikrolinsensilikonplätL-chen und der Ebene der Mikrodeflektorstäbe verläuft und in einer Richtung längs der Bahn eines Elektronenstrahls angeordnet ist, der die Vorrichtung durchlaufen hat.

43. Feinfokussierende, regelmäßige Mikrolinsenanordnuncj zur Verwendung in fliegenaugenartigen Elektronenstrahlröhren, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine dünne, ebene,mit öffnungen versehene Linsenplatte aus einem Silikon-Halbleitermaterial mit einer Matrix von darin mittels einem Fotolithographie-Halblei ter-Mikroschaltkreis-Her st el lungs ν er fahren ausgebildeter öffnungen vorgesehen ist, daß die mit öffnungen versehene Silikonlinsenplattte hochleitende Oberflächen aufweist und in der Nähe des Umfangs an Glasstäben befestigt ist, wodurch die Platte in paralleler beabstandeter Beziehung gehalten wird, wobei die öffnungen parallel mit einer durch die Mitte der Platte verlaufenden Längsachse axial ausgerichtet sind und eine regelmäßige Anordnung feinfokussierender Linsenelemente für einen Elektronenstrahl ausbilden, wobei die Glasstäbe Längsachsen aufweisen, die sich im rechten Winkel zur Ebene der dünnen, mit öffnungen versehenen Silikonlinsenplatte erstrecken und mit der Platte thermisch verschweißt sind.

44. Anordnung nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne, mit öffnungen versehene Silikonlinsenplatte ein dünnes, ebenes Plättchen aus einkristallinem Silikon von ungefähr 2u-Dicke mit einer darin ausgebildeten Matrix von öffnungen aufweist, wobei die öffnungen mittels Ätzen von einer Seite durch die gesamte Dicke eines unbehandelten Plättchens an genauen Punkten ausgebildet werden,wobei man die Punkte mittels Abdecken der Oberfläche des Plättchens an Stellen, an denen keine öffnungen ausgebildet werden sollen, ausbildet,

030022/0632

wobei die abgedeckte Fläche für das zur Ausbildung der öffnungen verwendete Ätzmittel undurchlässig ist.

45. Anordnung nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, daß die feinfokussierende Mikrolinsenanordnung mehrere im Abstand aufeinander gestapelte, parallele dünne,obene, mit öffnungen versehene Linsenplättchen aufweist, die jeweils aus einem Silikon-Halbleiter hergestellt sind und regelmäßig angeordnete,darin ausgebildete öffnungen aufweisen, wobei die entsprechenden öffnungen jedes Linsenplättchens axial in bezug auf die Längsachse mit der entsprechenden öffnung der übrigen Linsenplättchen ausgerichtet ist.

46. Anordnung nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß die dünnen, mit öffnungen versehenen Silikonlinsenplättchen ein dünnes, ebenes, einkristallines Silkonplättchen von etwa 1/2 Millimeter Dicke aufweisen, das von beiden der gegenüberliegenden ebenen Seiten durch öffnungen geätzt wird, die durch Abdecken der beiden ebenen Oberflächen des Plättchens an Stellen ausgebildet werden, an denen keine öffnungen vorgesehen sein sollen und durch Aufbringen eines geeigneten Ätzmittels auf die nicht abgedeckten Zonen der beiden Seiten des Plättchens ausgebildet werden.

47. Anordnung nach Anspruch 43 oder 45, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der dünnen, mit öffnungen versehenen Silikonlinsenplättchen ein dünnes, einkristallines Silikonplättchen mit darin durch nicht dotierte Zonen mittels eines geeigenten Ätzmittels eingeätzte Linsenöffnungen aufweist, wobei das Ätzmittel nur die nicht dotierten Zonen des Plättchens, an denen die öffnunen ausgebildet werden sollen und nicht die dotierten Zonen des Plättchens angreift, an denen keine öffnungen ausgebildet werden sollen, daß die dotierten Zonen mittels Diffusion eines geeigneten Dotiermittels in die Oberfläche des Plättchens bis zu einer Tiefe

030022/0632

von 2-4μ, je nach Dicke des Plättchens ausgebildet werden, woraufhin das Plättchen dem Ätzmittel zur Ausbildung der regelmäßig angeordneten feinfokussierenden Linsenöffnungen mit genauen Abmessungen und äußerste Symmetrie auf jedem Plättchen ausgesetzt wird.

48. Anordnung nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Ätzen der Matrix von öffnungen in die dünnen, einkristallinen Silikonplättchen durch die gesamte Dicke der Plättchen die verbleibende ebene Oberflächenzone des Plättchens hochleitende Eigenschaften infolge der Diffusion des Dotiermittels, wie z.B. Bor, in die verbleibende ebene Fläche zur Schaffung der unterschiedlichen Ätzeigenschaften, die während des Ätzens zur Ausbildung der öffnungen erforderlich sind, aufweist.

49. Anordnung nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der dünnen, mit öffnungen versehenen Silikonlinsenplättchen ein dünnes ebenes Plättchen aus einkristallinem Silikon von ungefähr 2u-Dicke mit einer Matrix von darin mittels Ätzen von einer Seite durch die gesamte Dicke des Plättchens ausgebildete öffnungen aufweist, wobei das Ätzen an Punkten durchgeführt wird,die man durch Abdecken der Oberfläche des Plättchens an Stellen, an denen keine öffnungen ausgebildet werden sollen, ausbildet, wobei die abgedeckten Flächen für das Ätzmittel zur Ausbildung der öffnungen undurchlässig sind.

50. Anordnung nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, daß die dünnen, ebenen, mit öffnungen versehenen Linsenplättchen jeweils ein dünnes, ebenes, einkristallines Silikonplättchen von 2 Millimeter Dicke aufweisen, daß von jeder der gegenüberliegenden ebenen Seiten durch fotolithorgraphisch ausgebildete öffnungszonen geätzt wird, wobei die öff-

030022/0632

nungszonen mittels geeignetem Abdecken der Oberflächen des Plättchens an Stellen, an denen keine Öffnungen vorgesehen werden sollen, begrenzt werden, und woraufhin auf beide Seiten des Plättchens ein Ätzmittel aufgebracht wird.

51. Anordnung nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, daß das botiermittel Bor und das Ätzmittel Pyrocatecholäthylen-diamine ist.

52. Anordnung nach Anspruch 51, dadurch gekennzeichnet, daß ein ringförmiger äußerer Tragring für die Mikrolinsenanordnung aus Molybden, Wolfram oder einem anderen geeigneten Metall mit den Glasstäben mit seiner inneren ümfangskante verschweißt ist, und wobei der Tragring aus Metall geeignete Führungskerben an seinem Umfang aufweist, um die axiale Ausrichtung der Mikrolinsenanordnung mit den anderen Bauteilen einer fliegenaugenartigen Elektronenstrahlröhre zu erreichen.

53. Anordnung nach Anspruch 43 oder 45, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Verbindung mit den dünnen, mit öffnungen versehenen Silikonlinsenplättchen durch Einklemmen eines vorstehenden Teils eines dünnen leitenden Drahtes zwischen dem heißen Glas zumindest eines der Glasstäbe und der leitenden Oberfläche des entsprechenden Plättchens während des thermischen Verschweißens des Plättchens mit den Glasstäben ausgebildet wird, woraufhin der Draht mittels gewöhnlicher isolierter Leiter mit einer elektrischen Energiequelle verbunden wird.

54. Anordnung nach Anspruch 43 oder 45, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasstäbe am Punkt des thermischen Verschweißens mit den dünnen Silikonlinsenplättchen geeignete

030022/0632

sich nach innen erstreckende Vorsprünge zur Berührung der Umfangskanten des Silikonplättchens an dem Berührungspunkt aufweisen, wodurch ein wirksamer Isolatorabstand zwischen den Silikonplättchen und den anderen Teilen größer als der Plattentrennabstand erreicht wird.

55. Anordnung nach Anspruch 43 oder 45, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens auf einer Seite eines dünnen, mit öffnungen versehenen Silikonlinsenplättchens ausgebildeten öffnungen nicht rund, sondern halbelliptisch zur Verminderung der Aberration dritter Ordnung ausgebildet sind.

56. Anordnung nach Anspruch 43 oder 45, dadurch gekennzeichnet, daß ringförmige Metallpuffer aus verträglichem leitenden Material an Punkten am Umfang der dünnen, mit öffnungen versehenen Silikonlinsenplättchen zur Steigerung deren Dicke befestigt sind, und daß in den ringförmigen Metallpuffern mehrere kugelige Isolierabstandsstücke eingepaßt sind, um die dünnen Silikonlinsenplättchen stapeiförmig parallel im Abstand zusammenzubauen, die daraufhin zu einer selbsttragenden Konstruktion miteinander verklemmt werden.

57. Anordnung nach Anspruch 43 oder 45, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Tragöffnungen rings um den Umfang der dünnen, mit öffnungen versehenen Silikonlinse angeordnet sind, und daß mehrere kleine kugelförmige Isolierabstandsstücke in die öffnungen eingesetzt und mit ihnen zur Ausbildung einer isolierenden Befestigung für die entsprechenden dünnen Silikonlinsenplättchen thermisch verschweißt sind.

58. Mikrodeflektorunteranordnung zur Verwendung in fliegenaugenartigen Elektronenstrahlröhren, dadurch gekennzeichnet, daß eine bienenwabenförmige Matrix von Sätzen von orthogonal angeordneten Mikrodeflektorelementen vorgesehen ist,

030022/0632

wobei ein Satz der orthogonal angeordneten Mikrodeflektorelementen axial mit jeder entsprechenden Bahn eines Elektronenstrahls zur Ablenkung eines Elektronenstrahls längs der orthogonalen x-y-Achsen der Bewegung in einer Ebene senkrecht zur Bahn des Elektrodenstrahls vorgesehen ist, daß die bienenwabenförmige Matrix von Sätzen von Mikrodeflektorelementen aus zwei regelmäßig orthogonal angeordneten Sätzen zweier parallel geschalteter,parallel beabstandeter Deflektorstäben besteht, die die entsprechenden orthogonal regelmäßig angeordneten Sätze der Mikrodeflektorelemente ausbilden, wobei alternierende Stäbe jedes Satzes der Deflektorstäbe miteinander elektrisch zur gemeinsamen Verbindung mit einer entsprechenden Quelle eines feinen x-y-Deflektionspotentials verbunden sind und jeder der Deflektorstäbe aus Silikon mit einer hochleitenden darauf ausgebildeten Oberfläche hergestellt ist.

59. Anordnung nach Anspruch 58, dadurch gekennzeichnet, daß die Deflektorstäbe aus polykristallinem Silikon bestehen.

60. Anordnung nach Anspruch 58, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei orthogonal angeordneten Sätze parallel beabstandeter Silikondeflektorstäbe, aus denen die Mikrodeflektorelemente bestehen, zusammengebaut beabstandet parallel zueinander mittels entsprechender Sätze beabstandeter paralleler Glasstäbe gehalten werden, deren Längsachsen sich zu einer Stelle erstrecken, die parallel zur Ebene der Sätze der parallel beabstandeten Deflektorstäbe, jedoch im rechten Winkel zu der Längserstreckung der Stäbe verläuft, und wobei die Enden der Deflektorstäbe thermisch mit den Glasstäben verschweißt sind.

61. Anordnung nach Anspruch 60, dadurch gekennzeichnet,

030022/0632

daß mindestens das Ende der Deflektorstäbe eines jeden Satzes der Deflektorstäbe aus einem Metall, wie z.B. Wolfram, besteht und sich über den Verbindungspunkt mit den Glasstäben, die die Deflektorstäbe im zusammengebauten Zustand halten, erstreckt, wobei diese Erstreckungen so ausgebildet sind, daß sie Befestigungsstücke zur Befestigung der Mikrodeflektorunteranordnung in einer fliegenaugenartigen Elektronenstrahlröhre ausbilden.

62. Anordnung nach Anspruch 60, dadurch gekennzeichnet, daß ein äußerer ringförmiger Tragring aus Molybden, Wolfram, oder einem anderen geeigneten Metall vorgesehen ist, mit dem die parallelen Glasstäbe zur Befestigung der Mikrodeflektorunteranordnung in einer fliegenaugenartigen Elektronenstrahlröhre thermisch verschweißt sind.

63. Anordnung nach Anspruch 60, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrodeflektorunteranordnung im zusammengebauten Zustand mit den anderen Bauteilen der fliegenaugenartigen Elektronenstrahlröhre mittels eines weiteren Satzes sich axial erstreckender Glasstäbe gehalten wird, deren Längsachsen sich im rechten Winkel zur Ebene der Deflektorstäbe erstrecken.

64. Anordnung nach Anspruch 63, dadurch gekennzeichnet, daß die zuerst erwähnten parallelen Glasstäbe sich zu den sich axial erstreckenden Glasstäben erstrecken, mit ihnen in Eingriff stehen und mit ihnen thermisch verschweißt sind.

65. Anordnung nach Anspruch 63, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens das Ende der Deflektorstäbe jedes Satzes Deflektrostäbe aus einem elastisch verformbaren Metall, wie z.B. Wolfram, besteht und sich über den Verbindungspunkt mit den parallelen Glasstäben erstreckt, daß die aus verformbarem Metall bestehende Erstreckung zum Eingriff mit den entspre-

030022/0632

chenden sich axial erstreckenden Glasstäben umgebogen wird und mit ihnen thermisch verschweißt wird.

66. Anordnung nach Anspruch 63, dadurch gekennzeichnet, daß ein ringförmiger Tragring aus Molybden, Wolfram, oder einem anderen geeigneten Metall vorgesehen ist, mit dem die parallelen Glasstäbe an verschiedenen Punkten längs um den inneren Umfang verschweißt sind, daß die sich axial erstrekkenden Glasstäbe thermisch mit dem Metalltragring an verschiedenen Punkten rings um den äußeren Umfang verschweißt sind.

67. Verfahren zur Herstellung von regelmäßig angeordneten Mikrolinsen aus runden, dünnen, ebenen, einkristallinen Silikon-Halbleiterplättchen von ungefähr 1/2 Millimeter oder weniger Dicke, dadurch gekennzeichnet, daß

(a) man eine feuchte Silikon-Dioxyd-Schicht auf die beiden ebenen, flachen Flächen des Silikonplättchens mit einer Dicke von einigen hundert Angström aufbringt;

(b) man mittels fotolithorgraphischer Verfahren unter Verwendung einer Maske und eines Lösungsmittels für Silikon-Dioxyd eine regelmäßige Anordnung von Silikon-Dioxyd-Dotierungen auf beiden Flächen des Silikonplättchens ausbildet, wo die gewünschten öffnungen ausgebildet werden sollen, wobei die Mittelpunkte jedes Satzes der gegenüberliegenden Silikon-Dioxyd-Dotierungen auf den gegenüberliegenden Seiten des Silikonplättchens axial auf einer gemeinsamen durch die beiden Mittelpunkte verlaufenden Achse ausgerichtet sind, die senkrecht zur Ebene des Plättchens steht;

(c) man eine borenthaltende Emulsion auf die beiden Silikon-Dioxyd dotierten flachen Flächen des Plättchens mittels Schleuderbeschichtung aufbringt und das Plättchen in einer Stickstoffatmosphäre bei etwa 1100°C brennt, wodurch eine bordotierte Schicht von etwa 2u-Dicke in die Oberfläche

030022/0632

des Plättchens eindringt, wo keine öffnungen ausgebildet werden sollen;

(d) man die überflüssige borenthaltende Emulsion in einem Hydrofluoridbad entfernt und die Silikon-Dioxyd-Dotierungen in einem frischen Hydrofluoridbad entfernt, wodurch eine tiefe bordotierte und hochleitfähige Beschichtung von ungefähr 2M-Dicke auf jenen ebenen Oberflächenzonen auf boiden Seiten des Plättchens verbleibt, an denen keine Öffnungen ausgebildet werden sollen, die mit einer Reihe von getüpfelten aufdotierten Silikonoberflächenzonen durchsetzt ist, wo öffnungen ausgebildet werden sollen;

(e) man das Plättchen in einem Ätzmittelbad aus heißem Pyrocatechol und Äthylen-diamin ätzt, das auf die getüpfelten undotierten Silikonflächen des Plättchens einwirkt, die vorher mittels Silikon-Dioxyd-Dotierungen während des Bordotierens geschützt waren, und zwar mit einer höheren Differenzgschwindigkeit als es auf die bordotierten Oberflächenzonen einwirkt; und

(f) man das Ätzen fortführt, bis eine Reihe Linsenöffnungen gewünschten Durchmessers durch die gesamte Dicke des Plättchens ausgebildet sind, indem sich die gleichzeitig auf beiden Seiten des Plättchens geätzten Taschen aufgrund der Ätzwirkung des Ätzmittels auf die getüpfelten, undotierten Silikonoberflächenzonen treffen.

68. Verfahren nach Anspruch 67, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der auf einer flachen ebenen Fläche des SiIikonplättchens ausgebildeten Silikon-Dioxyd-Dotierungen grosser als die Größe der auf der gegenüberliegenden Fläche ausgebildeten Silikon-Dioxyd-Dotierungen ist, wodurch eine Reihe öffnungen durch die Mikrolinsenplatte ausgebildet werden, die eine größere Abmessung auf einer Seite der Platte als die öffnungen auf der gegenüberliegenden Seite der Platte aufweisen.

030022/0632

69. Verfahren nach Anspruch 67, dadurch gekennzeichnet, daß die Form der auf gegenüberliegenden, flachen, ebenen Flächen des Silikonplättchens ausgebildeten Silikon-Dioxyd-Dotierungen unterschiedlich geformt sind, wodurch eine Reihe Öffnungen durch das Plättchen ausgebildet wird, deren Form auf der einen Seite des Plättchens im wesentlichen von der Form" der auf der anderen Seite des Plättchens ausgebildeten Öffnungen unterschiedlich ist.

70. Verfahren nach einem der Ansprüche 67 - 69, dadurch gekennzeichnet, daß Ausrichtmarkierungen auf den unbearbeiteten Silikonplättchen vorgesehen sind, die das Ausrichten der Plättchen während der Ausbildung der Öffnungen mittels fotolithographischen Masken und während des darauffolgenden thermischen Verschweißens der mit Öffnungen versehenen Plättchen mit den Glasstäben erleichtern.

71. Verfahren zur Herstellung von Mikrolinsenplattchen aus runden, dünnen, ebenen, einkristallinen Silikon-Halbleiterplättchen von ungefähr 1/2 Millimeter Dicke, dadurch gekennzeichnet, daß man

(a) eine feuchte Silikon-Dioxyd-Schicht auf eine flache, ebene Oberfläche mit einer Dicke von einigen hundert Angström aufbringt;

(b) mittels fotolithographischer Verfahren,unter Verwendung einer Maske und eines Lösungsmittels für Silikon-Dioxyd eine Reihe von Silikon-Dioxyd-Dotierungen an Stellen ausbildet, an denen nur von einer Seite des Plättchens Öffnungen ausgebildet werden sollen;

(c) mittels fotolithographischer Verfahren, unter Verwendung einer Fotomaske und eines Lösungsmittels für Silikon-Dioxyd eine vergrößerte Fläche nicht abgedeckten Silikons auf der Rückseite des Plättchens entsprechend der Fläche der gewünschten Öffnungen auf der zuerst erwähnten Seite

030022/0632

CGr' Y

29AS Ί 77

ausbildet, während man eine wesentliche Umfangszone des Silikon-Dioxyd beschichteten Silikons um die Umfangskanten des Plättchens beläßt;

(d) eine Bor-enthaltende Emulsion über die Silikon-Dioxyd abgedeckten Flächen auf beiden Seiten des Plättchens mittels Schleuderbeschichtung aufbringt und das Plättchen in einer Stickstoffatmosphäre bei ungefähr 1100°C brennt, wodurch eine Bor-dotierte Schicht von etwa 2u-Dicke durch jene Flächenzonen des Plättchens ausgebildet wird, an denen keine öffnungen ausgeformt werden sollen;

(e) die überschüssige Bor-enthaltende Emulsion in einem Hydrofluoridbad und die Silikon-Dioxyd-Beschichtung in einem frischen Hydrofluoridbad entfernt, wodurch eine tiefdotierte höchstleitende Beschichtung von etwa 2μ-Dicke in jenen ebenen Flächenzonen des Plättchens verbleibt, an denen keine öffnungen ausgeformt werden sollen, die in einer Reihe mit punktförmigen undotierten Silikonflächen, an denen öffnungen ausgeformt werden sollen, verteilt sind;

(f) das Plättchen in einem Ätzbad aus heißem Pyrocatechol und Äthylen-diamin ätzt, das die undotierte Silikonfläche des Plättchens, die vorher mittels der Silikon-Dioxyd-Dotierung während der Bordotierung geschützt war, mit größerer Geschwindigkeit als die Bor-dotierten Zonen angreift; und

(g) das Ätzen fortsetzt, bis eine Reihe von Linsenöffnungen gewUnschten Durchmessers auf dem Weg durch die Dicke dos Plättchens mittels der Ätzwirkung des Ätzmittels auf den punktförmigen,undotierten Silikonoberflächenzonen ausbildet, während im wesentlichen die Umfangsabschnitte des unbearbeiteten Originalplättchens eine Dicke aufweisen, die dem bearbeiteten Linsenplättchen die erforderliche Festigkeit gibt.

72. Verfahren nach Anspruch 71, dadurch gekennzeichnet, daß Ausrichtmarkierungen auf den unbearbeiteten Silikonplättchen zur Erleichterung der Ausrichtung des Plättchens während

030022/0632

der Ausbildung der öffnungen mittels fotolithographischer Abdeckungen und während des darauffolgenden thermischen Verschweißens der Plättchen mit den Glasstäben vorgesehen sind.

030022/0632