w./EJkKI 案例315(3.1) YV940A-n Tk2kis(n 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。 H62*8y8 Pd;ClMa% 1. 线栅偏振片的原理 IFTW,9hh [attachment=70652] 带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 CijS=- gX _BJ6 2. 建模任务 }Voh5*$E`
[attachment=70653] x[^A9 \j;uN#)28 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。
c _a$g 偏振元件的重要特性: h{xERIV1u 偏振对比度 5)oIPHXw 透射率 qtH&]Suu, 效率一致性 1=a}{)0h 线格结构的应用(金属) C;)
xjZiR Y#Vy:x[ 3. 建模任务: x-z方向(截面) x-y方向(俯视图) [attachment=70654] @YB\PVhW l=]vC +mU 4. 建模任务:仿真参数 hw'2q9J| `pMI[pLZe 偏振片#1: mfN@tMp 偏振对比度不小于50@193nm波长 D5m\u$~V 高透过率(最大化) 6qJB"_. 光栅周期:100nm(根据加工工艺) XfrnM^oty 光栅材料:钨(适用于紫外波段) `s_TY%&_}g 偏振片#2: ` ;=Se_ 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 9h(hx7] 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 |)-:w? 光栅周期:100nm ;2|H6IN" 光栅材料:钨 7 f*_ W7o/
5. 偏振片特性 WO9/rF_ m8PB2h 偏振对比度:(要求至少50:1) bN&da
[K MX0B$yc$ [attachment=70655] 7:<Ed"rdE _D4}[` 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) R*0F)M EG.C2]Fi [attachment=70656] y)E2=JQA/ iIw
ea` 6. 二维光栅结构的建模 5w1[KO#K|
[attachment=70657] 7$=@q|$ \(FDR 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。 j2Y(Q/i 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 $IT9@}*{ 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 o{LFXNcg[ SXz([Z{)
[attachment=70658] bVHi3=0{ 3@?YTez# 7. 偏振敏感光栅的分析 8Q -F
[attachment=70659] AyO|9!F@A 可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析,该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 c7IR06E 偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) y}HC\A77uD 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 @EZONKT 8. 利用参数优化器进行优化 iGMONJRO
[attachment=70660] Zwns|23n yo,!u\^x 利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 RAI&;" 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 tlgvBRH> 在该案例种,提出两个不同的目标: 3]es$ Jy #1:最佳的优化函数@193nm +yH~G9u( #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 j]"xck 9 lJj/ 9. 优化@193nm ]/Qy1, [attachment=70661] 1<`7MN !cwVJe 初始参数: \Egc5{ 光栅高度:80nm X$iJ|=vW 占空比:40% UiZp-Y%ki 参数范围: wP0+Xv, 光栅高度:50nm—150nm >? eTbtP 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ;S`-9}6 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 '\B"g@if [attachment=70662] h)^A3;2F hyfnIb@~} 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 =L),V~b 通过改变参数的权重,以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 S!W/K!wf
“贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 r Ob"S* 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 {FY[|:Cp ?}v% JUcs 10. 优化@193nm结果 kseJm+Hc [attachment=70663] YQdX>k Wd56B+ 优化结果: uo'31V0 光栅高度:124.2nm #x@lZ! Y 占空比:31.6% !LOors za Ex透过率:43.1% DbU;jorwu 偏振度:50.0 8{SU?MHQLE 优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求。[attachment=70664] Ij}F<ZgZG xTFrrmxOf 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性,对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 ~uR6z//% 由于在小于300nm波长时材料参数的变化,透射表现出较差的一致性。 (2bZ] 因此,在第二个步中,将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 _<RR` &_/%2qs 11. 300nm到400nm波长范围的优化 2, "q_d'V [attachment=70665] 5YI/Ec
uV}WSoq[ 初始参数: [7Lxt 光栅高度:80nm (S)E|;f%C 占空比:40% 1~5q:X 参数范围: wEnuUC4j 光栅高度:50nm—150nm ~/jxB)t 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) b}Hl$V(uD 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% ' q<EZ{ [attachment=70666] hdr}!wV 3E!<p 优化结果: `o8{qU,*]N 光栅高度:101.8nm hQ}7Z&O 占空比:20.9% s w.AfRQP Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) u@Cf*VPK 偏振对比度:50.0 nz(q)"A 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。 ^/C$L8# GtM(
Y 12. 结论 ,>
(bt%b @9uYmkcV
- 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 8S1P&+iKs
(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。
|