紫外光栅偏振片的参数优化
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。 CwJDmz\tk ~g7l8H67 1. 线栅偏振片的原理 i>_u_)- 5 Qoew9rA
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 y?SyInt 2. 建模任务 WF\)fc#;_o &*
E+N[ 4l&g6YneX 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 1[]&(Pa 偏振元件的重要特性: FCkf# 偏振对比度 b]a@ 透射率 &)oOeRwi]. 效率一致性 BW,mwq 线格结构的应用(金属) +<prgP`v D13Rx 6b 3. 建模任务: ^V%rag
x-z方向(截面) x-y方向(俯视图) q:<{% U$ 4. 建模任务:仿真参数 4Bl{WyMJ | *:O.97q@h 偏振片#1: iX\W;V 偏振对比度不小于50@193nm波长 t^ZV|s 1 高透过率(最大化) W0=O+0$^ 光栅周期:100nm(根据加工工艺) {vo +gRYYv 光栅材料:钨(适用于紫外波段) Ssk}e=] 偏振片#2: sN("+ sZ.n 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 .I@CS>j 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 dik9 >*"|o 光栅周期:100nm j w* IO 光栅材料:钨 DI;DECQl$ cT\I[9!) 5. 偏振片特性 6;
Y0a4Ax Pf F=m' 偏振对比度:(要求至少50:1) )a3IQrf= 76vy5R(.
<9sO Erk?}E 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) $3,ryXp7 Va$Pi19 O
``A 0WN ` gW<M 6. 二维光栅结构的建模 Jl "mL H_?o-L?+ B>Wu;a.:L 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。 .`CZUKG 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 YJ:3!B>Zo 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 .ZMW>U> CDi<<,
[&*6_q"V C%~a`e|/Y 7. 偏振敏感光栅的分析 >E,U>@+ .qA{x bu 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。 GjB]KA^ 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) +\"-P72vjk 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 gKg-O 8. 利用参数优化器进行优化 wC-Rr^q
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3DaQo0N 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。 N S#TW 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 iE.-FZc 在该案例种,提出两个不同的目标: na^sBq?\ #1:最佳的优化函数@193nm VYw%01# #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 _owjTo} `c+/q2M 9. 优化@193nm \ (p{t {RB-lfrWs
.qob_dRA 初始参数: -|Kzo_"
v5 光栅高度:80nm _IeU+tS 占空比:40% gw _$ 参数范围: Z2"?&pKV 光栅高度:50nm—150nm gh6d&ucQ^ 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) &:=$wc 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 8j1ekv (5^ZlOk3
u-"c0@ 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 B}d.#G+_$x 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。 \M]-bw` “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 w{ `|N$ 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 S=3^Q;V/1 6b~28 10. 优化@193nm结果 }1-I[q6 [0[M'![8M
-RJE6~>'\ 优化结果: m=qOg>k 光栅高度:124.2nm KjB/.4lLq 占空比:31.6% 4e9q`~sO Ex透过率:43.1% ]IJv-( 偏振度:50.0 bzi|s5!'< 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。 9j*0D(" 5jq=_mHt 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。 Kt#,]] 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。 ~YCuO0t 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。 Mp\<cE ^%y`u1ab 11. 300nm到400nm波长范围的优化 >u J/TQU ;1DdjE Tr G[idN3+# 初始参数: 7 gB{In0 光栅高度:80nm 6g>)6ux>aV 占空比:40% q;AT>" = ) 参数范围: *Dr5O 9Y 光栅高度:50nm—150nm "Mmf6hu 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) OuIv e>8 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% 5|$a =UIR 9h(IUD{8
Gt/4F-Gn 优化结果: j?n+>/sG, 光栅高度:101.8nm YnV/M,U 占空比:20.9% 3}&ZOO Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) -T/W:-M( 偏振对比度:50.0 8(X0
: 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。 IPA*-I57 !D.0 (J 12. 结论 |kiJ}oy o4=Yu7L 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) FquFRx 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 L&Qi@D0P (如Downhill-Simplex-algorithm) %Ny) ?B 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。 `{FwTZ=6{
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