摘要
由于相位和結構之間的直接關(guān)系，衍射分束鏡通常采用一定的傍軸近似來(lái)設計，這些算法也提供了這種近似，反之亦然。在非傍軸或甚至高NA分束器的情況下，這些近似將引入一些不準確性，因此，如果不進(jìn)行額外嚴格的后優(yōu)化，至少建議進(jìn)行嚴格的分析。在這個(gè)用例中，使用奇數衍射級對典型的二元1:6分束器執行這樣嚴格的評估。為此，對初始系統的結構進(jìn)行了參數化，并通過(guò)可編程光柵分析器定義了一組自定義的評價(jià)函數。對于參數優(yōu)化和后續的公差分析，使用嚴格的傅里葉模態(tài)法 (FMM)。
建模任務(wù)
衍射分束面初始設計(*)
1. 采用VirtualLab Fusion的迭代傅里葉變換算法(IFTA)設計工具計算了分束器的初始相位函數。
2. 對于高度輪廓的轉換，采用了基于薄元件近似(TEA)的結構設計。
(*)不是這個(gè)用例的一部分 (**)這些會(huì )話(huà)編輯器在衍射光學(xué)工具箱銀版中可用。
TEA和等距抽樣結構的局限性
TEA非常適合于最小特征尺寸不小于約5倍波長(cháng)的情況。如果不是這樣，振幅/相位分布與設計高度輪廓相互作用后可能會(huì )顯示出與期望值的相關(guān)偏差。
因此，需要進(jìn)行嚴格的評估。
對于參數優(yōu)化，需要對結構數據進(jìn)行不同的定義。
后優(yōu)化的數據準備(參數化)
衍射分束器表面進(jìn)一步優(yōu)化
哪個(gè)衍射級次有哪些評價(jià)函數？
利用可編程光柵分析器
分束器初始設計的嚴格分析
設置優(yōu)化參數
兩個(gè)優(yōu)化過(guò)程對比
在這個(gè)用例中，我們演示了兩種具有不同配置目標和約束的優(yōu)化：
在優(yōu)化#1中，優(yōu)先考慮均勻性誤差。
在優(yōu)化#2中，0級也要最小化。
關(guān)于評價(jià)函數約束，用戶(hù)可以指定
單獨的目標值、范圍、下限或上限是什么
以及通過(guò)權重，它們的貢獻應該是什么。
在優(yōu)化過(guò)程中，采用了內建的下降單純形算法
評價(jià)函數約束的配置
優(yōu)化#1(優(yōu)先級=均勻性誤差)
優(yōu)化#2(優(yōu)先級=均勻性誤差&低0級)
嚴格結果對比(初始—優(yōu)化#1—優(yōu)化#2)
公差仿真結果
研究了在±5%范圍內生產(chǎn)過(guò)程中可能的高度公差時(shí)質(zhì)量函數的表現。
在大部分的公差范圍內，蝕刻深度誤差約為±1.5%(藍色&紅色區域長(cháng)度)，第二種優(yōu)化設計的均勻性明顯較差。
乍一看，優(yōu)化#2的最小均勻性誤差(紅色曲線(xiàn)@0%)并不居中，這似乎有些奇怪。這是因為優(yōu)化#2優(yōu)先考慮了低0級效率，從而犧牲了一些均勻性來(lái)實(shí)現這一目標。
因此，對于公差分析的整個(gè)預期范圍，第2種優(yōu)化的結構總是有一個(gè)明顯較低的0階。
注意：
公差仿真結果中的參考值1總是指被檢測結構的各自單獨優(yōu)化高度(用紫色線(xiàn)表示)。
公差仿真結論
公差測試提供了一個(gè)更好的信息基礎，以決定什么是最適合所需應用的結構。
可以看出，如果使用均勻度誤差最低的高度，在相似的±1.3%(黃色區域長(cháng)度)的公差范圍內，第2次優(yōu)化的結構均勻度誤差低于0.5%(綠線(xiàn))。
因此，具有 0.9825 (707.7 nm) 額外高度縮放的第二次優(yōu)化結果可能是一個(gè)具有整體性能合適的良好解決方案。在下表的最后一列“優(yōu)化#2b”中顯示了相應的結果。
文件信息
延伸閱讀
- 可編程光柵分析器
- 非近軸衍射分束器的設計與嚴格分析
- 產(chǎn)生二維光標的衍射分束器的設計
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