Q(YQ$i"S 案例315(3.1) IY9##&c3> >_?Waz% 该应用案例说明了两个不同紫外光谱偏振片的参数优化,紫外偏振片具有亚波长线栅结构。两个系统具有不同的功能,如193nm工作波长和以及在期望光谱范围内效率的一致性。 PEAo'63$ *[['X%f 1. 线栅偏振片的原理 RV+0C&0ff [attachment=70652] 带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 VbzW4J_ K~>ESMZ5 2. 建模任务 {d,~=s0T
[attachment=70653] 6oLq2Z8uP +~\c1|f 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 s3l:ST 偏振元件的重要特性: 8(A+"H( 偏振对比度 y]ZujfW7 透射率 ZzuWN& 效率一致性 L9)nRV8 线格结构的应用(金属) 3DO
^vV 9"~,ha7S$ 3. 建模任务: x-z方向(截面) x-y方向(俯视图) [attachment=70654] )[hQK_e] @5\ns-% 4. 建模任务:仿真参数 iPPW_Q9x _!*??B6u 偏振片#1: U:
Q&sq8U 偏振对比度不小于50@193nm波长 Od:,r 高透过率(最大化) g!`$bF=e 光栅周期:100nm(根据加工工艺) (>\w8] 光栅材料:钨(适用于紫外波段) }EZd=_kAq~ 偏振片#2: ^h@1t FF 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 ;4 ON 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 I=I'O?w 光栅周期:100nm (AnM_s 光栅材料:钨 fgSe]q// AR-&c 3o 5. 偏振片特性 tk
<R|i
,2YkQ/> 偏振对比度:(要求至少50:1) sh %snLw \L:;~L/ [attachment=70655] %kJ_o*" ]dKLzW:l 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) "NamP\hj
hVB^: [attachment=70656] =i/7&gC WU
-_Y^ 6. 二维光栅结构的建模 }G#TYF}
[attachment=70657] >wpC45n)9N [l2ds: 该案例使用一般二维光栅工具,该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 .*s1d)\: 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 Ol~jq;75 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 OA_Bz" ?m?DAd~ZY
[attachment=70658] ni@N/Z?!pA Ty21-0F 7. 偏振敏感光栅的分析 :!h1S`wS
[attachment=70659] y[s* %yP3l 可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析,该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 7aJLC! 偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) m|)Mc VV 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 XJ|CC.]1u 8. 利用参数优化器进行优化 m\88Etl@
[attachment=70660] '@ym-\, y-TS?5Dr] 利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 ZV`D} CQ 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 ;L5'3+U 在该案例种,提出两个不同的目标: cboue
LEt #1:最佳的优化函数@193nm PyD'lsV
#2:在300nm至400nm间一致性优化函数 8T:|~%Sw ,&;#$ b5 9. 优化@193nm yk4Huq&2 [attachment=70661] Ccw6,2`& &!uNN|W 初始参数: ~@x@uY$5 光栅高度:80nm Q3M;'m 占空比:40% s!Xj'H7K 参数范围: meHAa` 光栅高度:50nm—150nm .~+I"V{yF 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ))"
*[ 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 |-Z9-rl [attachment=70662] 7T]}<aK<c[ I@ l'Fx 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 bY4~\cP. 通过改变参数的权重,以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 >;N0( xB “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 W2VH? -Gw 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 =y; tOdj QfuKpcT& 10. 优化@193nm结果 -0 [^w [attachment=70663] l I&%^> Ds4n>V,o 优化结果: NrE&w H: 光栅高度:124.2nm FnN@W^/z 占空比:31.6% \Gh]$sp Ex透过率:43.1% m L#-U)?F 偏振度:50.0 @'.(62v 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。[attachment=70664] bE-{
U/; p$XL|1G*?H 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性,对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 c7mIwMhl~ 由于在小于300nm波长时材料参数的变化,透射表现出较差的一致性。 )1%l$W 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。 %t&n%dhJ ?\dY! 11. 300nm到400nm波长范围的优化 )GDP?Nc<Ik [attachment=70665] KJPCO0" o+sb2:x 初始参数: #?)g? u%g= 光栅高度:80nm <StyO[ 占空比:40% M),i4a?2 参数范围: *{t{/^'y 光栅高度:50nm—150nm cXx?MF5 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) *f8;#.Re 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% zY\pZG [attachment=70666] ^2L\Y2 ]iewukB4 优化结果: c:0nOP 光栅高度:101.8nm RF/I*5 占空比:20.9% T^3_d93}d Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) gF(aYuk 偏振对比度:50.0 X}.y-X#v5J 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。 `9a %vN 8X":,s! 12. 结论 R}MdBE V)M+dhl
- 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)
- 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 ezRhSN?
(如Downhill-Simplex-algorithm) - 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。
|