TECHNICAL KNOWLEDGEBASE
【Advanced Edition】
2023-03-06
回折格子の粗面によって影響を受ける回折次数効率の解析
モデリング概要
- 正弦波回折格子の回折次数毎の効率の厳密解析
- このシミュレーションでは、フーリエモーダル法(FMM/RCWA)を適用しました
モデリング概要:正弦波回折格子
- x-z方向(横断面図):
- 回折格子のパラメータ:
周期:0.908µm
高さ:1.15µm
(これらのパラメータは、0次および±1次光の回折次数の均一に分布した透過効率を提供します。詳細についてはシナリオ341をご参照ください。)
モデリング概要
- VirtualLabのGrating Toolboxでは、例えば回折格子の回折効率等の厳密計算を可能にするGrating Order Analyzerが使用できます
- このanalyzerでは、回折次数毎に現れる回折効率を別々に計算できます
滑らかな構造の解析
- 回折効率を計算した後、結果を、例えば、いわゆるOrder Collection diagramで表示することができます
- 滑らかで非摂動の構造パラメータに関して、0次と±1次光の回折次数がそれぞれ約32%の透過効率を示しました
表面粗さの追加
- VirtualLabのGrating Toolboxでは、2つのインタフェースの組み合わせ(すなわち追加)が可能です
- 従って、任意の形状の回折格子(例えば正弦波)を粗面と組み合わせることができ、粗い回折格子の形状を得ることができます
表面粗さの追加
- 粗面には、表面のバリエーション(例:周期化)を設定するためのいくつかのオプションがあります
- 最初の重要な物理パラメータは、いわゆる、Smallest Feature Sizeです
- 二番目の物理パラメータは、Total Height Modulationを決定します
回折次数効率に及ぼす影響
粗さパラメータ
- Smallest Feature Size:20nm
- Total Height Modulation:200nm
高さプロファイル:
効率:
- 計算された効率では、わずかな影響を示しました
回折次数効率に及ぼす影響
粗さパラメータ
- Smallest Feature Size:20nm
- Total Height Modulation:400nm
高さプロファイル:
効率:
- 粗さの全高が大きいため、±1次を考慮した効率にわずかな非対称性が引き起こされています
回折次数効率に及ぼす影響
粗さパラメータ
- Smallest Feature Size:40nm
- Total Height Modulation:200nm
高さプロファイル:
効率:
- "Smallest Feature Size"が高いほど、0次回折光の透過効率は低下します
回折次数効率に及ぼす影響
粗さパラメータ
- Smallest Feature Size:40nm
- Total Height Modulation:400nm
高さプロファイル:
効率:
- 粗さが大きいと0次の効率はさらに低下し、一方で±1次の効率の非対称性が上がります
まとめ
- VirtualLabのGrating Toolboxでは、任意の形状のグレーティング構造
(例:表面粗さの追加を含む正弦波)の厳密な解析が可能です - このタイプの解析のために、完全にベクトル性のフーリエモーダル法が VirtualLabに実装されました
- "Grating Order Analyzer"では、全体または各次数固有の回折効率の計算が可能です
- VirtualLabのグレーティングツールボックスによりグレーティング表面の粗さを考慮します
こうして、素子製造中に起こる構造偏差を推定することができます
※文中のGrating Toolboxの機能は現在のAdvanced Editionに含まれます