[發(fā)明專利]一種衍射光柵的設(shè)計(jì)方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010594125.7
• 申請(qǐng)日: 2020-06-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111610586B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李璟;楊光華;盧增雄;張清洋;丁敏俠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院微電子研究所
• 主分類號(hào): G02B5/18
• 分類號(hào): G02B5/18
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 周天宇

本公開(kāi)提供了一種衍射光柵的設(shè)計(jì)方法及系統(tǒng)，方法包括：S1，獲得衍射光柵衍射光的零衍射級(jí)和高衍射級(jí)的衍射效率增強(qiáng)和缺級(jí)的條件；S2，根據(jù)零衍射級(jí)缺級(jí)的第一條件獲得衍射光柵的槽深；S3，根據(jù)高衍射級(jí)增強(qiáng)的條件獲得衍射光柵的柵脊寬度和柵脊之間的距離；S4，將步驟S3獲得的結(jié)構(gòu)復(fù)制并進(jìn)行對(duì)稱設(shè)置，以使高衍射級(jí)的偶衍射級(jí)缺級(jí)。該方法根據(jù)需要增強(qiáng)的衍射級(jí)次，選擇相應(yīng)的柵級(jí)和柵槽的寬度和位置，不需要將整個(gè)光柵結(jié)構(gòu)均設(shè)置為優(yōu)化條件進(jìn)行優(yōu)化，避免了大量計(jì)算。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種衍射光柵的設(shè)計(jì)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在半導(dǎo)體、集成電路以及鏡面位移測(cè)量領(lǐng)域，經(jīng)常采用基于相位光柵的位置測(cè)量傳感器確定目標(biāo)的位置信息。在測(cè)量過(guò)程中，低衍射級(jí)次用于捕獲光柵，高衍射級(jí)次用于提高測(cè)量精度。由于光柵衍射特性限制，高衍射級(jí)次衍射效率較低，并且由于光柵加工誤差以及工藝過(guò)程的影響，高衍射級(jí)次衍射效率進(jìn)一步降低，當(dāng)衍射效率低于某一閾值時(shí)，將導(dǎo)致測(cè)量重復(fù)精度急劇降低，甚至不能探測(cè)到高衍射級(jí)次測(cè)量信號(hào)，導(dǎo)致測(cè)量失敗。因此在相位光柵設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要保證增強(qiáng)高衍射級(jí)次的衍射效率。目前在設(shè)計(jì)高衍射級(jí)次增強(qiáng)的相位光柵標(biāo)記時(shí)，通常采用細(xì)分的方式來(lái)增強(qiáng)所需衍射級(jí)次，然而該方法在增強(qiáng)所需衍射級(jí)次同時(shí)，破壞偶衍射級(jí)次缺級(jí)的條件，導(dǎo)致出現(xiàn)偶衍射級(jí)次衍射信號(hào)，尤其是較強(qiáng)的零級(jí)信號(hào)，降低測(cè)量信號(hào)的對(duì)比度。針對(duì)細(xì)分方法只考慮增強(qiáng)問(wèn)題，人們提出在設(shè)計(jì)增強(qiáng)型相位光柵標(biāo)記時(shí)，不僅需要考慮增強(qiáng)某衍射級(jí)次，同時(shí)還要將某些衍射級(jí)缺級(jí)作為限制條件，但是由于需要將各個(gè)衍射級(jí)次衍射效率作為限制條件，因此在設(shè)計(jì)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記過(guò)程中，需要采用大量計(jì)算仿真，通過(guò)掃描光柵標(biāo)記結(jié)構(gòu)參數(shù)來(lái)獲得滿足要求的相位光柵結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題

本公開(kāi)提供了一種衍射光柵的設(shè)計(jì)方法及系統(tǒng)，至少解決以上技術(shù)問(wèn)題。

(二)技術(shù)方案

本公開(kāi)提供了一種衍射光柵的設(shè)計(jì)方法，包括：S1，獲得衍射光柵衍射光的零衍射級(jí)和高衍射級(jí)的衍射效率增強(qiáng)和缺級(jí)的條件，其中，零衍射級(jí)缺級(jí)的條件包括第一條件和第二條件；S2，根據(jù)零衍射級(jí)缺級(jí)的第一條件獲得衍射光柵的槽深；S3，根據(jù)高衍射級(jí)增強(qiáng)的條件獲得衍射光柵的柵脊寬度和柵脊之間的距離；S4，將步驟S3獲得的結(jié)構(gòu)復(fù)制并進(jìn)行對(duì)稱設(shè)置，以使高衍射級(jí)的偶衍射級(jí)缺級(jí)。

可選地，步驟S3還包括，根據(jù)零衍射級(jí)缺級(jí)的第二條件確定柵脊的寬度。

可選地，第二條件包括所有柵脊的寬度之和為光柵周期的一半。

可選地，零衍射級(jí)缺級(jí)的第一條件為：

當(dāng)衍射光柵的占空比為50％時(shí)，槽深h滿足其中，λ為衍射光的波長(zhǎng)；

零衍射級(jí)增強(qiáng)的條件為：

當(dāng)衍射光柵的占空比為50％時(shí)，槽深h滿足

可選地，高衍射級(jí)的衍射效率缺級(jí)的條件為：

當(dāng)衍射光柵的占空比為50％時(shí)，槽深h滿足或者占空比和高衍射級(jí)的級(jí)次乘積滿足

高衍射級(jí)的衍射效率增強(qiáng)的條件為：

當(dāng)衍射光柵的占空比為50％時(shí)，槽深h滿足或者所述占空比和高衍射級(jí)的級(jí)次乘積滿足mf＝K，K＝l，2...。

可選地，步驟S3中，柵脊的寬度d_i的計(jì)算公式為：其中，m為高衍射級(jí)的級(jí)次，n＝1，2……，d衍射光柵的周期；

可選地，衍射效率的計(jì)算公式為：