[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） >Qz#;HI
 
f*7/O |Gp  
该应用案例说明了两个不同紫外光谱偏振片的参数优化，紫外偏振片具有亚波长线栅结构。两个系统具有不同的功能，如193nm工作波长和以及在期望光谱范围内效率的一致性。 _`|Hk2O  
gR"'|c   
1. 线栅偏振片的原理 J{Ei+@^/9  
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={AdQ  
2. 建模任务 (Sr&
Y1D  

v{^_3 ]  
~xpU<Pd*  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 8P0XY S@  
 偏振元件的重要特性： 2j`x^  
 偏振对比度 I4ZL+a  
 透射率 jzSh|a9_  
 效率一致性 h}i /u  
 线格结构的应用(金属) sptDzVM  
\@vR*E  
3. 建模任务： mHB*4L  
aErms-~  
4. 建模任务：仿真参数 kMAQHpDD  
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偏振片#1: m+||t  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 X90
VJb]  
 高透过率(最大化) A1zM$ wDU  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) }(z[ rZ  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) U0q{8 "Pl  
偏振片#2: t6BggO"_u  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 '{p/F $  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 |gM|>  
 光栅周期：100nm E8zga)  
 光栅材料：钨 CTQF+Oe8O  
hC
?:XVt  
5. 偏振片特性 P%
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l^w=b~|7=  
 偏振对比度：(要求至少50:1) :oYu+cQ  
trcG^uV  
h`X)sC+  
0]?} kY  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) m.e+S,i  
Qyvn A|&  
Gf(hN|X.  
R)MWO5  
6. 二维光栅结构的建模 nfET;:{  

?pn<lW8d  
c[J(H,mt/  
 该案例使用一般二维光栅工具，该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 N7:=%Fy(  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 h3D~?Iom  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 :kz*.1  
+>h}Uz  
YyEW}2  
}kzGuNj  
7. 偏振敏感光栅的分析 S7]\tw_L)  

xDU>y  
 可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析，该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 'NHtCs=F   
 偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) ]Ir{9EE v  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 '8\7(0$c  
8. 利用参数优化器进行优化 9o5W\.A7[D  

oU`8\n](  

X-2rC  
 利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 dCv@l7hE  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 qniP
`P4E  
 在该案例种，提出两个不同的目标： r8>(ayJ,  
 #1:最佳的优化函数@193nm F5la:0fb  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 Agt6G\n  

uyBmGS2  
9. 优化@193nm 4.il4Qqy}i  
5p!X}u]  
 初始参数： FN jT?*  
 光栅高度：80nm M &`ZF  
 占空比：40% n${,r  
 参数范围： (1pI#H"f9  
 光栅高度：50nm—150nm W <.h@Rz+  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) C><]
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 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 rP$vZ
^/c  
gwVfiXR4  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 Mx?]7tI  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 n.9k<  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 vxuxfi8x  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 ?^y%UIzf  
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^q  
10. 优化@193nm结果 I#lvaoeN  
$7M/rF;N5X  
 优化结果： oVi_X98R  
 光栅高度：124.2nm OS|uZ<"Rq3  
 占空比：31.6% 'lmZ{a6  
 Ex透过率：43.1% 1$S;
#9PQ  
 偏振度：50.0 S}fU2Wi  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 fDe4 [QQ8  
5WhR|  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 yLv jfP1  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 2K >tI9);  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 @L?X}'0xI4  
(EZ34,k'S  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 w\(LG_n|  
+Smt8O<N  
YA(_*h  
 初始参数： VjZ_L_U}  
 光栅高度：80nm )HZUCi/F]  
 占空比：40% $E=t6WvA  
 参数范围： z9> yg_Q  
 光栅高度：50nm—150nm gkxEy5c[  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) D@]gc&JN[  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% Cjvgf.>$  
;=rMIi  
 优化结果： \)?mIwo7~  
 光栅高度：101.8nm @3D8TPH  
 占空比：20.9% dU!`aPL?  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） 9`[#4'1Mik  
 偏振对比度：50.0 }h+_kRQ  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 B_f0-nKP  
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12. 结论
i&cH  
{HgW9N(  
 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) |.bp  
 VirtualLab参数优化工具箱提供了不同的优化方式，用以改善提高光学元件的性能 d<*4)MRN  
(如Downhill-Simplex-algorithm) ,H{ /@|RW  
 通过选择合适的评价函数(包括参数权重)可使优化更加合理化，并满足独立的要求。 c[=%v]j:u  
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QQ：2987619807 Sr7+DCr