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。 Xo]QV.n
JfS:K' 1. 线栅偏振片的原理 STmn%& {Bk9]:'$5 带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 *F|j%]k~
2. 建模任务 ZWH?=Bk:
~=qJSb
G?e"A0,
全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 YcW[BMy5h
偏振元件的重要特性: '#K:e
偏振对比度 SZW+<X
透射率 C,T9xm
效率一致性 T7`9[
线格结构的应用(金属) =@$G3DM ZS[(r-)$F 3. 建模任务: Blv!%es
x-z方向(截面) x-y方向(俯视图)
e]R`B}vO 4. 建模任务:仿真参数 6z3 Yq{1
9fp@d 偏振片#1: mGR}hsQpn 偏振对比度不小于50@193nm波长 aVsA5t\zi 高透过率(最大化) Gu}
`X23 光栅周期:100nm(根据加工工艺) ~^jdiy5 光栅材料:钨(适用于紫外波段) @*SgeLeL 偏振片#2: VbR/k,Co 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 ue8C pn^M 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 Z'sAu#C 光栅周期:100nm dm;H0v+Y' 光栅材料:钨 &E|2-)
pUtd_8 5. 偏振片特性 v_-S#(
_cra_(b 偏振对比度:(要求至少50:1) PAG.],"D q0|u vt"
#>~<rcE(
:C6 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) i
oCoFj
g=w,*68vuy
rUZRYF4C :EOx>Pf_9) 6. 二维光栅结构的建模 Q|40
8EM
qFEGV+
zO#{qF+~;
该案例使用一般二维光栅工具,该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 q;co53.+P)
通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 =2&/Cn4
通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 Nu!(7
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J[E_n;d1 %jaB>4.A: 7. 偏振敏感光栅的分析 ~3k& =3d]
W_k;jy_{9
可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析,该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 C9l5zb~D
偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) e.pm`%5bO
此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 R?aE:\A 8. 利用参数优化器进行优化 6u-@_/O5R3
QoZ7l]^ K:PzR,nn
利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 biwV7<
如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 dD6I @N)X
在该案例种,提出两个不同的目标: l5sBDiir%
#1:最佳的优化函数@193nm ]3.Un,F
#2:在300nm至400nm间一致性优化函数 RQ?T~ASs 97"dOi!Wh 9. 优化@193nm LW?Zd= Hya ";'
!N5+.E0j 初始参数: Wxjv=#3 光栅高度:80nm QuuR_Ao?c' 占空比:40% Uh.XL=wY 参数范围: cG|)z<Z 光栅高度:50nm—150nm om 3$= 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) (hywT)#+ 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 p^^Ai
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c&zZsJ"~ 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 *2MM 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。 cY/!z “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 EJqzh
i5 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 V,,/}f' |12Cg>;j*n 10. 优化@193nm结果
&tb _ED,DM
-9BKa~ DVQ 优化结果: V>#iR>w_4, 光栅高度:124.2nm 5+U2@XV 占空比:31.6% Y-(),k_Q: Ex透过率:43.1% nnBgTtsC] 偏振度:50.0 }5n((7@X 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。 /m,0H)w1 n^QOGT.s6` 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。 )tQG5.to 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。 @g|Eb}t 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。 6bL+q`3> J"w!Q\_ 11. 300nm到400nm波长范围的优化 UN`F|~@v
U^_'e_) wv,,#P 初始参数: $@_7HE3 光栅高度:80nm /BWJ)6#H 占空比:40% ?f+w:FO 参数范围: U_a)g
X 光栅高度:50nm—150nm fn|l9k~ <O 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) %
'>S9Ja3 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% '"}|'J 66\0JsT?3
f~Dl;f~H_; 优化结果: 7^k`:Z 光栅高度:101.8nm myH:bc>6 占空比:20.9% K?')#%Z/{# Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) oRM EC7!A0 偏振对比度:50.0 m:TS
.@p 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。 N"|^AF
]ABpOrg 12. 结论 (_ov_3
bwM>#@H 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) SdUtAC2 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 _I_Sq,Z# (如Downhill-Simplex-algorithm) qF6YH 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。 8?']W\)