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。 YjPj#57+
BJp~/H`vd 1. 线栅偏振片的原理 i7&ay\+@ z1.vnGP 带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 m;U_oxb
2. 建模任务 Nkn2\w
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0])[\O`j
全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 AMK(-=
偏振元件的重要特性: vVjk9_Ul
偏振对比度 aeEio;G1
透射率 ^#4<~zU
效率一致性 @S&QxE^
线格结构的应用(金属) $Xs`'>," U@53VmrOy 3. 建模任务: J2$,'(!(
x-z方向(截面) x-y方向(俯视图)
,y}~rYsP% 4. 建模任务:仿真参数 R ^INl@(O
ROO@EQ#`Z 偏振片#1: ~CHVU3 偏振对比度不小于50@193nm波长 cXb&Rm'L 高透过率(最大化) HzsQ`M4cA 光栅周期:100nm(根据加工工艺) _KZTY`/* 光栅材料:钨(适用于紫外波段) WM
]eb, 8q 偏振片#2: !1
Y[e^ 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 /?V- 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 Q9&H/]"v 光栅周期:100nm ,G[Y< ~Hy 光栅材料:钨 ~9@83Cs2
8/lgM'Eux 5. 偏振片特性 b&9~F6aM
3KtJT&RuL 偏振对比度:(要求至少50:1) -Q|]C{r s?
2ikJq
bas1(/|S
9|m:2["|? 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) v^Rw9*w{
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dfh 1^Go ,}NTV~ 6. 二维光栅结构的建模 RNt9Qdr4y
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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。 8d&%H,
通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 pm[+xM9PB
通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 \m=k~Cf:f
vhDtjf/*
e%IbME]x ` }B,w-,io 7. 偏振敏感光栅的分析 e$&n)>%
b.RFvq5Z
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。 ?%n"{k?#
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) %AmyT
此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 lbC,*U^ 8. 利用参数优化器进行优化 Rr}m(e=
ux6p2Sk;K ?-tNRIPW@p
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。 7y_<BCx
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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'bTP(wl9
在该案例种,提出两个不同的目标: p1W6 s0L
#1:最佳的优化函数@193nm Y~?Z'uR
#2:在300nm至400nm间一致性优化函数 &y7xL-xP L~RFI&b
9. 优化@193nm "2p\/VfA v8n^~=SH
fB]NEx|o~ 初始参数: rK|(" 光栅高度:80nm Ejnk\ 8: 占空比:40% =|2F? 参数范围: fK2r6D9 光栅高度:50nm—150nm A6 `a 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) {WQ6=wGpS 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 HJP~
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qW'L}x 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 f>|<5zm#< 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。 #%w)w R3 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 ]wi0qc2{ 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 V^rL {'z$5<| 10. 优化@193nm结果 9ExI, &I%E8E
IW-|"5?9' 优化结果: oB~V~c}8x 光栅高度:124.2nm Et0)6^-v 占空比:31.6% Zxozhmg Ex透过率:43.1% b*/Mco 9O 偏振度:50.0 _"*s x- 优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求。 1'F!C ]Qa|9G,b 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性,对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 _O;4> 由于在小于300nm波长时材料参数的变化,透射表现出较差的一致性。 <0 qhc$M 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。 ;8^(Z U<E]c 4* 11. 300nm到400nm波长范围的优化 B|,d
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-C~C]& OiS\tK?|GV 初始参数: FFN Sn 光栅高度:80nm `xx3JQv[ 占空比:40% j%Xa8$ 参数范围: 6>
z{xYat 光栅高度:50nm—150nm 3:xKq4? 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) F^aD# 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% 7(a1@V H Nh}u]<B
#dD0vYT&od 优化结果: w=a$]` 光栅高度:101.8nm WuFBt=% 占空比:20.9% B2'TRXIm1U Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) +l.LwA 偏振对比度:50.0 &%;n9K 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。 6(uZn=
M ?AX:0 12. 结论 /oLY\>pD
_[-W*,xJ) 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) %5DM ew 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 CC;^J-h/ (如Downhill-Simplex-algorithm) PxGw5: 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。 6,MQT,F