[發(fā)明專利]基于改進(jìn)型量子進(jìn)化算法的寬光譜極紫外多層膜設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710357296.6
• 申請(qǐng)日: 2017-05-19
• 公開（公告）號(hào): CN107256291B
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 匡尚奇;謝耀
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06N3/12
• 代理公司: 長(zhǎng)春菁華專利商標(biāo)代理事務(wù)所(普通合伙) 22210
• 代理人: 王瑩

基于改進(jìn)型量子進(jìn)化算法的寬光譜極紫外多層膜設(shè)計(jì)方法，屬于極紫外多層膜技術(shù)領(lǐng)域。解決了現(xiàn)有設(shè)計(jì)方法耗時(shí)長(zhǎng)、求解效率和求解精度低的問題。本發(fā)明的設(shè)計(jì)方法先對(duì)膜系進(jìn)行量子編碼，然后采用評(píng)價(jià)函數(shù)對(duì)種群中量子染色體個(gè)體的適應(yīng)度值進(jìn)行計(jì)算，并保存最優(yōu)的膜系；再判斷最優(yōu)膜系是否滿足優(yōu)化準(zhǔn)則，若滿足優(yōu)化準(zhǔn)則，算法停止，輸出膜系結(jié)構(gòu)；若不滿足優(yōu)化準(zhǔn)則，對(duì)個(gè)體進(jìn)行單實(shí)數(shù)基因位變異，判斷個(gè)體的單實(shí)數(shù)基因位變異是否為有效進(jìn)化，若為有效進(jìn)化，采用量子旋轉(zhuǎn)門對(duì)相應(yīng)的量子概率幅進(jìn)行更新，再采用精英保留策略，更新最優(yōu)的多層膜膜系，直至進(jìn)化完成。該設(shè)計(jì)方法耗時(shí)短、求解效率和求解精度高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于極紫外(EUV)多層膜技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于改進(jìn)型量子進(jìn)化算法的寬光譜極紫外多層膜的設(shè)計(jì)方法，尤其適用于高反射率的寬光譜極紫外多層膜的設(shè)計(jì)。

背景技術(shù)

極紫外一般是指波長(zhǎng)為幾納米至幾十納米的特殊光波段，在該波段內(nèi)存在著大量的原子共振線和吸收線，幾乎所有材料對(duì)該波段的輻射都存在著極強(qiáng)的吸收且折射率接近于1。由于這種強(qiáng)吸收作用，使得極紫外波段輻射研究十分困難。1972年，E.Spiller首次提出采用高折射率材料和低折射率材料交替制備λ/4波堆的多層膜結(jié)構(gòu)，在理論上可以獲得較高的非掠入射反射率，這個(gè)思路給EUV波段輻射研究帶來了曙光。經(jīng)過幾十年來，國(guó)內(nèi)外相關(guān)學(xué)者的不懈努力，極紫外多層膜已經(jīng)在極紫外光刻、極紫外天文觀測(cè)、光譜儀以及等離子體診斷等諸多領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。尤其，在極紫外天文觀測(cè)中，極紫外多層膜反射鏡是目前唯一能夠?qū)崿F(xiàn)在極紫外波段正入射的光學(xué)元件，同時(shí)極紫外多層膜反射鏡也是下一代最具潛力的光刻技術(shù)—極紫外光刻技術(shù)的核心元件。目前，Mo/Si多層膜被證明是在眾多的材料中最優(yōu)選的組合，在lawrence livermore國(guó)家實(shí)驗(yàn)室采用周期數(shù)為40，周期厚度為7nm的Mo/Si多層膜，在極紫外波段內(nèi)獲得了70％的高反射率。但是，在很多領(lǐng)域中，這種最高峰值的反射率并不是必需的，而且這種周期多層膜的反射光譜帶寬過窄，這種特性對(duì)多層膜應(yīng)用在某些領(lǐng)域中極為不利。尤其在一些基于多層膜設(shè)計(jì)的成像系統(tǒng)中，因?yàn)楣馔康拇笮Q定著成像質(zhì)量的好壞。因此具有較寬光譜帶寬的多層膜的研發(fā)備受國(guó)內(nèi)外廣大學(xué)者的關(guān)注。例如，德國(guó)IOF研究所研制出在正入射條件下，帶寬為2.33nm且反射率近20％的極紫外多層膜；同濟(jì)大學(xué)的科研小組研制出在正入射條件下，帶寬近16nm且反射率近10％的極紫外多層膜。同時(shí)日本的Nikon公司、中科院上海光機(jī)所和中科院長(zhǎng)春光機(jī)所等科研機(jī)構(gòu)均在極紫外多層膜的研發(fā)方面開展了大量的工作，極大地推動(dòng)了極紫外多層膜研究的發(fā)展。

在一定程度上，極紫外多層膜的設(shè)計(jì)較強(qiáng)地依賴于計(jì)算機(jī)數(shù)值優(yōu)化算法。目前在極紫外多層膜的設(shè)計(jì)中采用的算法有模擬退火算法、單純形算法、遺傳算法、量子進(jìn)化算法等。模擬退火算法是一種全局搜索算法，求得最優(yōu)解所消耗的時(shí)間較多，且隨著問題規(guī)模的增大，程序運(yùn)行時(shí)間也會(huì)大大增加。單純形算法是一種局域搜索算法，所求得的一般是初始膜系附近的局部極值點(diǎn)。遺傳算法存在著種群規(guī)模大、求解效率低以及計(jì)算過程復(fù)雜的問題。量子進(jìn)化算法采用量子位編碼，通過量子旋轉(zhuǎn)門更新最優(yōu)個(gè)體，具有種群規(guī)模小、求解精度高的優(yōu)勢(shì)，已在數(shù)值優(yōu)化問題、組合優(yōu)化問題、參數(shù)估計(jì)問題等諸多領(lǐng)域中得到應(yīng)用，并且成為了新興的膜系設(shè)計(jì)優(yōu)化算法，但由于在求解的過程中無(wú)明確的方向性，求解效率仍有待提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有寬光譜極紫外多層膜設(shè)計(jì)方法耗時(shí)長(zhǎng)、求解效率和求解精度低的問題，提供一種基于改進(jìn)型量子進(jìn)化算法的寬光譜極紫外多層膜設(shè)計(jì)方法。

本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：

基于改進(jìn)型量子進(jìn)化算法的寬光譜極紫外多層膜設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟：

步驟一：輸入基于改進(jìn)型量子進(jìn)化算法的寬光譜極紫外多層膜設(shè)計(jì)方法的初始參數(shù)值，初始參數(shù)值包括量子種群數(shù)進(jìn)化代數(shù)、基因位個(gè)數(shù)、變異概率、加速系數(shù)、量子個(gè)體無(wú)效進(jìn)化次數(shù)的最大值、量子種群規(guī)模N、多層膜優(yōu)化設(shè)計(jì)的膜層數(shù)和多層膜膜層厚度參數(shù)的搜索區(qū)間；