紫外光栅偏振片的参数优化
案例315(3.1) iRV;Fks #iis/6" 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。 J\W-dI <9@7,2 1. 线栅偏振片的原理 #Ws53mT OM96`
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 [{F%LRCo- 2. 建模任务 y7zkAXhJ "D> ]ES%5 8?jxDW
a 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 p/|(,)'+jx 偏振元件的重要特性: 6w#nkF 偏振对比度 c<qe[iyt/ 透射率 rm+v(& 效率一致性 PM~*|(fA 线格结构的应用(金属) JmWR{du d><fu]' 3. 建模任务: boQ)fV"
x-z方向(截面) x-y方向(俯视图) W7!.#b(hU 4. 建模任务:仿真参数 G8NRj9k? fuSq ={] 偏振片#1: (5Ky6b9v 偏振对比度不小于50@193nm波长 mC(u2 高透过率(最大化) ~Q!~ eTw 光栅周期:100nm(根据加工工艺) %yw=[]Vjze 光栅材料:钨(适用于紫外波段) ;?im(9h"v! 偏振片#2: rycJyiw<- 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 _:,.yRez 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 '\4fU% 光栅周期:100nm d)*(KhYie@ 光栅材料:钨 g.*&BXZi URw!7bTz 5. 偏振片特性 }|He?[TR 5 LMj!)3 偏振对比度:(要求至少50:1) ggCr- $,`VUe{
lS{4dvr?w }=pOiILvD 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) BD1K H; [a D:A
wG:$6 Dh8(HiXf: 6. 二维光栅结构的建模 n8FT<pUq Rkr^Z?/GH s*{mT6s+T 该案例使用一般二维光栅工具,该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 x(yX0 ,P/7 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 c9|a$^I6 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 B}k'@;G 9d] tjT
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w&+\Wo;([b 7. 偏振敏感光栅的分析 Cji#?!Ra? 3#<'[TF00t 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。 Bb_}YU2# 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) hwZ6. 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
"0<Sd?Sz 8. 利用参数优化器进行优化 \v s%U}IrO
67ZYtA|t \SzGzCJ 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。 :D^Y? 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 !a)s` 在该案例种,提出两个不同的目标: |3"NwM> #1:最佳的优化函数@193nm Z3I L8 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 q1<Fg.-r k{qLkcOg= 9. 优化@193nm ~\-r ){jqfkL
$KH@,;Xz 初始参数: F42TKPN^uu 光栅高度:80nm XzlIW&"uC 占空比:40% +Gp!cGaAm 参数范围: xf[zE Et 光栅高度:50nm—150nm (,d/JnP 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ,Os7T 1> 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 1wU=WE(kKZ t{[gKV-b
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) 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 {4o\S 通过改变参数的权重,以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。
=05iW “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 mC%%)F'Zf 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 K]%N-F>r N!.kq4$. 10. 优化@193nm结果 #?A]v>I;C 5_PWGaQa
%e(9-M4* 优化结果: .wM:YX'[G 光栅高度:124.2nm .<0=a|IAz 占空比:31.6% IsWcz+1n Ex透过率:43.1% A>J1B(up 偏振度:50.0 $dr27tse&< 优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求。 <8g *O2 3^j~~"2,w 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性,对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 8H&_, ; 由于在小于300nm波长时材料参数的变化,透射表现出较差的一致性。 ^!$}
BY 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。 uT'-B7N ?,D>+:: 11. 300nm到400nm波长范围的优化 .jLMl*6%: :P j W:] d'x<-l9 初始参数: 9"[!EKW 光栅高度:80nm v&k>0lV,^ 占空比:40% FGV}5L 参数范围: E~rs11 光栅高度:50nm—150nm TEH*@~P" 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) l6', 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% W\nHX I %kFTnXHK
uWJ#+XK. 优化结果: L"Qh_+ 光栅高度:101.8nm j|3g(_v4W 占空比:20.9% oV%(
37W9= Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) KyuA5jQ7 偏振对比度:50.0 g,A.Y,}) 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。 '*o7_Ez-{ []GthF 12. 结论 n25irCD` K> c8r8! 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) *#9VC)Q 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 3bT6W,J4T (如Downhill-Simplex-algorithm) /}h71V! 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。 NqQM!B] d~togTs1 ak~=[7Nv QQ:2987619807 "N?%mCPI
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