[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

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。 ?`r/_EKNv  
-[F^~Gv|;  
1. 线栅偏振片的原理 S8y4 p0mV  
v=4TU\b%  
2. 建模任务 "*
0 szz'  

1@y?OWC  
^K"`k43{  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 ZoUfQ!2*  
 偏振元件的重要特性： #GF1MFkoS  
 偏振对比度 qg O)@B+  
 透射率 @dXf_2Tv=  
 效率一致性 zQ[m
O  
 线格结构的应用(金属) DW-LkgfA  
zumRbrz
  
3. 建模任务： SlZu-4J.-  
fZZ!kea[  
4. 建模任务：仿真参数 TwH(47|?Nt  
KpE#Ye&  
偏振片#1: LOA 90.D  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 ReRRFkO"2  
 高透过率(最大化) L?P8/]DGp  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) 3EFk] X  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) Cn"N5(i  
偏振片#2: <.<Nw6  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 V>nY?  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 3w@)
/ujn  
 光栅周期：100nm Ip4~qGJ  
 光栅材料：钨 {R#nGsrt;  
ka'MF;!rc  
5. 偏振片特性 ;
(afz?T  
gR6:J  
 偏振对比度：(要求至少50:1) 
}bHpFe  
d/^^8XUK  
i et|\4A  
o ZAjta_4  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) Fg~,1[8w<  
RI`A<*>w  
X#o:-FKf  
;A C] *  
6. 二维光栅结构的建模 K'tz_:d|  

QdRMp n}q  
cqq+#39iC  
 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。 DK-=Q~`!  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 _%P%~`?!  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 |gaZq!l  
k X-AC5]  
Z
LV~It&)  
g&[g?L  
7. 偏振敏感光栅的分析 Bm?Ku7}.  

ks{s Q@~  
 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。 Vlf@T  
 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) EKt-C_)U  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 GwvxX&P  
8. 利用参数优化器进行优化 L{=z}QO  

A(uN=r@O  

w\M_3}  
 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。 ?ix,Cu@M  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 s.~SV"  
 在该案例种，提出两个不同的目标： 1Zecl);O{  
 #1:最佳的优化函数@193nm ~\^8 ^  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 /j^zHrLN  
EZHEJW'JnE  
9. 优化@193nm nMnc&8r  
XkD_SaL}  
 初始参数： {kzM*!g  
 光栅高度：80nm h~1QmEat  
 占空比：40% {Xp.}c  
 参数范围： S\,{qhd  
 光栅高度：50nm—150nm 4S=lO?\"A  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) `bm-O
NK  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 l>]M^=,&7  
J0oR]eT}  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 CuGk?i  
 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。 :JS}(  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 (y36NH+  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 &zT~3>2  
Jq!($PdA  
10. 优化@193nm结果 ^\I$tnY`  
M{H&5 9v  
 优化结果： :b=0_<G
 
 光栅高度：124.2nm jHzy1P{?  
 占空比：31.6% Fzu{,b  
 Ex透过率：43.1% BE2{qO{  
 偏振度：50.0 ,>^~u  
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。 . FruI#99  
bcYz?o
6  
 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。 cBA[D~s  
 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。 Nh))U  
 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。 n>Ei1  
/<C=9?Ok  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 ?/wloLS47  
Gl:ASPZ6  
s,RS}ek~|  
 初始参数： 7^L&YVW  
 光栅高度：80nm )t4C*+9<U  
 占空比：40% BCbW;w8aI  
 参数范围： $Yka\tS'  
 光栅高度：50nm—150nm J]UHq$B  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ~IXfID!8  
 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% *O;N"jf  
VX%+!6+fS  
 优化结果： _=]
FJhO  
 光栅高度：101.8nm .EdV36$n  
 占空比：20.9% 8M|Q^VeT,1  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） .EcMn  
 偏振对比度：50.0 PjHm#a3zg%  
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。 v^tKT&  
$enh45Wy  
12. 结论 UXP;
'  
lySaJd  
 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) .phQ7":`  
 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 iH>djGhTh  
(如Downhill-Simplex-algorithm) S%oGB
Y*Z  
 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。 _X[c19q