+';>=hha 案例315(3.1) Z-=YM P ]Q )n7l'}o?+ 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。 u9-nt}hGYM z;u>
Yz+3 1. 线栅偏振片的原理 FeJr\|FT [attachment=70652] 带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 iyx>q!P L7Dh(y=;7 2. 建模任务 )bO BQbj
[attachment=70653] W\*-xf|"d ig"uXs 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 $.6K!x{( 偏振元件的重要特性: d?idTcgs 偏振对比度 ^u)z{.z'H/ 透射率 >v;8~pgO 效率一致性 f}%D"gz 线格结构的应用(金属) Sywu=b >P KBo 3. 建模任务: x-z方向(截面) x-y方向(俯视图) [attachment=70654] .o{0+fC# D8K-K]W@ 4. 建模任务:仿真参数 *2"6fX[ <M?: 偏振片#1: +WJ(QZEhD 偏振对比度不小于50@193nm波长 lB8il2& 高透过率(最大化) RH0>ZZR 光栅周期:100nm(根据加工工艺) e`tLR- & 光栅材料:钨(适用于紫外波段) !%mAh81{&/ 偏振片#2: "kMzmo=Pv5 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 |8_JY2
R 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 jPvDFT^d/ 光栅周期:100nm %9C@ Xl 光栅材料:钨 zkM"cb13q/ !X>=l 5. 偏振片特性 4\t1mocCSN 4fV3Ear=j 偏振对比度:(要求至少50:1) CLD-mx|? aAvsb$ [attachment=70655] 0x2!<z RNVbcd 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) [t\B6XxT ge3sU5iZ [attachment=70656] 89}Y5#W ]36sZ
* 6. 二维光栅结构的建模 f67NWFX
[attachment=70657] 1B>V t*= MWk:sBCqr 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。 2],_^XBvB 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 ~`;rNnOT3 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 X8eJ4% oz'\q0
[attachment=70658] iL{M+Ic ChryJRuwv5 7. 偏振敏感光栅的分析 31+;]W=
[attachment=70659] 07T70[G 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。 _;A $C( 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) `pZs T
^G[ 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 $5`!Z%>/ 8. 利用参数优化器进行优化 fJ*:{48
[attachment=70660] iyZZ}M Hk_y/97OO 利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 !%<^K.wG 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 pb60R|k 在该案例种,提出两个不同的目标: C9n}6Er=, #1:最佳的优化函数@193nm fyz
nuUl #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 `+lHeLz': g3@Rl2yQJ 9. 优化@193nm =!Vf [attachment=70661] ?i\B^uB 0rk]/--FGJ 初始参数: SDG-~(Y 光栅高度:80nm D*5hrkV9 占空比:40% fqz28aHh 参数范围: ub0zJTFJ# 光栅高度:50nm—150nm Mkp/0|Q* 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) +,+vkpL-% 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 !U_K&f [attachment=70662] %ugHhS! 5/[H+O1; 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 >M%\T}5 通过改变参数的权重,以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 :H6FPV78 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 gIWrlIV{9 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 F1;lQA*7K. <[aDo%,A 10. 优化@193nm结果 eC
DIwB28 [attachment=70663] :_<_[Y]1 &MmU 优化结果: =+5,B\~q@C 光栅高度:124.2nm mN`YuR~ 占空比:31.6% |as!Ui/J/ Ex透过率:43.1% 6[qA`x# 偏振度:50.0 TjWE_Bq]g 优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求。[attachment=70664] S-+"@>{HJ -kz4FS 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性,对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 rjt8fN 由于在小于300nm波长时材料参数的变化,透射表现出较差的一致性。 {n3EGSP# 因此,在第二个步中,将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 <E;pgw! }/dRU${! 11. 300nm到400nm波长范围的优化 :6 J +%(f [attachment=70665] I7+9~5p ,y`CRlr: 初始参数: M`,~ mU 光栅高度:80nm u*S=[dq 占空比:40% P`4]-5gE 参数范围: C-eA8pYY/ 光栅高度:50nm—150nm gieN9S 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) Jo(`zuLJ 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% Th[f9H% [attachment=70666] gyHHoZc3 'z@ 0 优化结果: 2Q7R6*<N: 光栅高度:101.8nm :%&Q-kk4! 占空比:20.9% <oKGD50# Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) #v#<itfFH 偏振对比度:50.0 M4LP$N 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。 UEs7''6RM (GnuWc\p 12. 结论 ~9^)wCM+ $w)~O<_U
- 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 hDP/JN8y
(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。
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