紫外光栅偏振片的参数优化
案例315(3.1) dleCh+ny? \
# la8,+9 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。 NE|Q0g ;B{oGy. 1. 线栅偏振片的原理 _9<Mo;C Q&w"!N
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 -\25&m!+ 2. 建模任务 4K|O?MUNS A~<cp)E ^W~8)Rbf 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 Dnd 偏振元件的重要特性: 64Tb,AL_ 偏振对比度 :OA;vp~$x 透射率 -U|Z9sia 效率一致性 +DE;aGQ.z? 线格结构的应用(金属) $dsLU5]1o AN)r(86L 3. 建模任务: fk\]wFj
x-z方向(截面) x-y方向(俯视图) mA^3?yj 4. 建模任务:仿真参数 I]WvcDJ}C yqP=6 偏振片#1: >1` '5A}s 偏振对比度不小于50@193nm波长 ?[)V 高透过率(最大化) 6;(b-Dhi 光栅周期:100nm(根据加工工艺) wU"w 光栅材料:钨(适用于紫外波段) XQ8q)B= 偏振片#2: n"@){:{4? 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 @S6@pMo, 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 C*
0ZF 光栅周期:100nm S#T u/2<} 光栅材料:钨 |<uBJ-5 {YwdhwJP 5. 偏振片特性 3r[s_Y* apnpy\in 偏振对比度:(要求至少50:1) f*VXg[&\\F (B03f$8}*_
]2A2<Q_, aq#F 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) e{^^u$C1.e -vc
,O77z"
SH O&:2 **.23<n^W 6. 二维光栅结构的建模 :m>Vp 1-Dw-./N K#VGG,h7Y 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。 $f>(TW 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 =)a%,H 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。
^mN`!+ KEf1GU6s
N0N%~3 n'%cO]nSx 7. 偏振敏感光栅的分析 9WV8ZP d<E2=WVB6 可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析,该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 5Fbb5`( 偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) ZvK.X*~s 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 <&bBE"U4 8. 利用参数优化器进行优化 MPF({Pnx7
+fq\K] yw1Xxwc 利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 12: Q`
如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。
:z6? 在该案例种,提出两个不同的目标: ,uO_C(G/i #1:最佳的优化函数@193nm .')^4\ #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 fA=Lb^,M `'gcF}); 9. 优化@193nm qOa*JA` dTte4lh
LLoV]~dvUu 初始参数: Cu<' b'%; 光栅高度:80nm bL{D*\HF 占空比:40% Ds{bYK_y 参数范围: rd"!&i 光栅高度:50nm—150nm 'Zqt~5=5 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) yN06` = 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 E,ooD3$h f lt'~fe
@gQ?cU 7 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 K1-RJj\L 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。 .k#O[^~] “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 dKL9}:oUa 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 9NZq
k x@:98P 10. 优化@193nm结果 tCGA3t jaMpi^C
-O?A" 优化结果: aJc>"#+
o 光栅高度:124.2nm llCE}Vdh 占空比:31.6% a
FWTm,) Ex透过率:43.1% ::3[H$ 偏振度:50.0 4`7~~:W!M5 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。 B}aW y &D >xH?`I7;f 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。 [FBc&HN 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。 y{XNB}E 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。 r]kks_!Z nhd.c2t\ 11. 300nm到400nm波长范围的优化 {n S(B uVXn/B TT){15T;" 初始参数: b>d]= u 光栅高度:80nm mXsSOAD< 占空比:40% x_l8&RIB* 参数范围: w[G-=>; 光栅高度:50nm—150nm ?wjk=hM2 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) r\y\]AmF 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% `[ZA#8Ma #}8VUbJ
YYvX@f 优化结果: |@?='E?h 光栅高度:101.8nm TQvjU!> 占空比:20.9% $0]5b{i] Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) 8zwH^q[`r 偏振对比度:50.0 .li)k[] ts 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。 g26 l:1P AAF;M}le, 12. 结论 z,VXH ?.Zo 472'P 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) < |