紫外光栅偏振片的参数优化
案例315(3.1) DEW;0ic &fW'_,- 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。 rV
fZ_\| Ce/D[% 1. 线栅偏振片的原理 2 b80b50 c"diNbm[
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 +xS<^;
2. 建模任务 [D"5@ ?
=I']$MH ~(`&hYE 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 XzBlT( `w 偏振元件的重要特性: i1 c[Gk.o 偏振对比度 n )PqA* 透射率 G2&,R{L6w 效率一致性 48_( 'z*> 线格结构的应用(金属) zeD=-3 K!8l!FFl 3. 建模任务: nG%<n
x-z方向(截面) x-y方向(俯视图) SB`xr!~A] 4. 建模任务:仿真参数 K7t_Q8 E., 偏振片#1: .I]EP- 偏振对比度不小于50@193nm波长 JfRLqA/ 高透过率(最大化) _BoA&Ism 光栅周期:100nm(根据加工工艺) 9&zQ5L> 光栅材料:钨(适用于紫外波段)
i (`Q{l 偏振片#2: C@g/{?\ 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 ,n`S
, 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 x *a_43` 光栅周期:100nm ^iWJqpLe 光栅材料:钨 -EE}HUP) ]GDjR'[z 5. 偏振片特性 c`/kx %'/^[j# 偏振对比度:(要求至少50:1) yZ)-=H J&bMox
)d>Dcne 8gG;A8 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) =7EkN% V:{ z'*{V\
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Y(|z*| 7=s7dYlu 6. 二维光栅结构的建模 8@
f+?g*i $wbIe"| !b$]D?=} 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。 wRZS+^hx 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 >vXS6`; 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 Wiyiq )^ q.j$]?PQ
u4'B 1@9M[_<n5 7. 偏振敏感光栅的分析 6n;? :./ D~M*]& 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。 `XM0Mm% 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) -j@IDd7 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 3S1{r
)[j 8. 利用参数优化器进行优化 {Es1bO
1kD1$5 T-]UAN"O 利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 cC]]H&'Hg+ 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 +O)ZB$w4 在该案例种,提出两个不同的目标: PS0/Ok #1:最佳的优化函数@193nm .HRd6O; #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 7I*rtc&Kb bP,Ka 9. 优化@193nm KUC%Da3 deJ/3\t
h>p,r\X 初始参数: )\7Cp -E-W 光栅高度:80nm 9<
S 占空比:40% b`ksTO`}x 参数范围: u68ic1 光栅高度:50nm—150nm FEX67A8/; 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) )|#ExyRO 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 1~j,A[&|< Wys$#pJ
N`qGwNT%G 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 PZ#aq~>w 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。 G_5w5dbG “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 {bG. X?b 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 D
|fo:Xp, K92M9=> 10. 优化@193nm结果 P@x@5uC2 ,b?G]WQrHs
iRqLLMrn 优化结果: n57mh5mixM 光栅高度:124.2nm WI.+9$1:P 占空比:31.6% 02)Ybp6y Ex透过率:43.1% GaV OMT 偏振度:50.0 6j!a*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。 j^eMi "{3MXAFe 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。 /<dl"PWkJv 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。
OAEa+V 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。 b,'rz04^ y)TBg8Q 11. 300nm到400nm波长范围的优化 L X #. XpA|<s #-{ljjMQI 初始参数: W)Y:2P<. 光栅高度:80nm )bpdj, 占空比:40% J7~Kjl 参数范围: 1F+nWc2 b 光栅高度:50nm—150nm Q5IN1
^=HF 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) &(jt|?{ 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% Zm(}~C29 }:1qK67S
5d}bl{ 优化结果: i98PlAq)B 光栅高度:101.8nm $-6[9d-N 占空比:20.9% 7t78=wpLc Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) q!q=axfMD 偏振对比度:50.0 AboRuHQ 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。 E~8J<gE n@S|^cH 12. 结论 ZW
5FL-I 52F3r:Rk 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) L:jv%;DM 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 @v.?z2h (如Downhill-Simplex-algorithm) W;U<,g
' 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。 h(^[WSa
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