?c.\\2>|F 案例315(3.1) ,88B@a ~D5
-G?%$" 该应用案例说明了两个不同紫外光谱偏振片的参数优化,紫外偏振片具有亚波长线栅结构。两个系统具有不同的功能,如193nm工作波长和以及在期望光谱范围内效率的一致性。 Gb^63.} )QAYjW!Z 1. 线栅偏振片的原理 5zS%F: 3 [attachment=70652] 带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 :lu!%p<$ |1wZ`wGZ:L 2. 建模任务 Yyk~!G/@
[attachment=70653] ]Jz=.F sO v=^^Mr"Z^ 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 >D=X
Tgqqq 偏振元件的重要特性: 6Emn@Mn= 偏振对比度 R5sEQ| E 透射率 1XS~b-St 效率一致性 X[J<OTj`$ 线格结构的应用(金属) WGV]O| -t_&H\_T 3. 建模任务: x-z方向(截面) x-y方向(俯视图) [attachment=70654] D u<P^CE 55v=Ij?M 4. 建模任务:仿真参数 Z@q1&}D! xEG:KSH 偏振片#1: !5 S# 偏振对比度不小于50@193nm波长 5+GTK)D 高透过率(最大化) 0Cc3NNdz 光栅周期:100nm(根据加工工艺) `c:r`Oi? 光栅材料:钨(适用于紫外波段) S> Fb'rJ3 偏振片#2: OBF M70K 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 mcwd2) 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 li3X} 光栅周期:100nm aR6~r^jB 光栅材料:钨 qLBQ!>lR
65B&>`H~ 5. 偏振片特性 n(A;:)W{ jhT/}"v 偏振对比度:(要求至少50:1) zRh)q,Dt ca
&zYXy [attachment=70655] Jn(|.eT| ; <- f 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) .yDR2sW h<IAHCz;( [attachment=70656] u}'m7|)8 dnANlNMk? 6. 二维光栅结构的建模 9Eh*r@>
[attachment=70657] 9'X "a axG%@5 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。 Xe}I;sKrB 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 p+I`xyk 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 __z/X"H TGpdl`k\T
[attachment=70658] :hHKm|1FE 0>,i]
|Y 7. 偏振敏感光栅的分析 $y)tcVc
[attachment=70659] SOD3MsAK 可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析,该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 jxK
`ShW= 偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) J^kSp 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 Ow0~sFz 8. 利用参数优化器进行优化 2Z(?pJyDM
[attachment=70660] JWt@vf~ @&h_+|:- 利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 G$`hPNSh 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 j%!xb>< 在该案例种,提出两个不同的目标: .j!:Hp(z} #1:最佳的优化函数@193nm &sq q+&ao #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 Dmtsu2o RZvRV?<bR 9. 优化@193nm V g7+G( , [attachment=70661] CIR2sr0a qE^u{S4Z@ 初始参数: <SRSJJR|( 光栅高度:80nm wh]v{Fi' 占空比:40% 5Shc$Awc! 参数范围: ]{-ib:f~ 光栅高度:50nm—150nm T.!.3B$@] 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) &I(3/u 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 l)Cg?9 [attachment=70662] "jq F ovtZHq/ 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 R*"zLJP 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。 A*{V%7hs& “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 (
Qk*B 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 Jpe\ =sXk,I; 10. 优化@193nm结果 g dBH\K (\ [attachment=70663] oFJx8XU $8_b[~%2 优化结果: p-8x>dmP( 光栅高度:124.2nm q-0(
Wx9| 占空比:31.6% )J|~'{z: Ex透过率:43.1% l;J B;0<s" 偏振度:50.0 2K(zYv54 优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求。[attachment=70664] ^^*dHWHn< C'z}jM`g 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性,对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 alQ:'K 由于在小于300nm波长时材料参数的变化,透射表现出较差的一致性。 PwxRu 因此,在第二个步中,将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 A3e83g~L a/
Z\h{* 11. 300nm到400nm波长范围的优化 9r,7>#IF [attachment=70665] 9&KiG* . OEgp!J 初始参数: )6-!,D0 db 光栅高度:80nm :'gX//b): 占空比:40% ~LN
{5zg 参数范围: uHO>FM, 光栅高度:50nm—150nm [lAZ)6E~= 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) y[:xGf]8@ 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外,透射一致性偏差不超过5% <bOi } [attachment=70666] TzY[-YlvF (ft$ R? 优化结果: [[0u|`T/ 光栅高度:101.8nm d#3E'8 占空比:20.9% f>_' ]eM% Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) odpjEeQC 偏振对比度:50.0 @ * *]o 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。 KP]{=~( ]EPFyVt~3 12. 结论 4Q(GX.5 lK3Z}e*eXQ
- 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 5"9!kZ(<
(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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