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以ArF准分子激光器作为光源的193nm光刻机,其半导体集成电路加工制程覆盖130 nm至22 nm,是目前以及未来长时间内半导体光刻工艺中的核心设备。在193nm光刻机设备的制造过程中,光学镀膜是一个关键步骤。为了保证光刻机的综合性能如能量利用效率、光瞳照度均匀性等,光刻机镜头镀膜必须保证高的薄膜厚度均匀性,低吸收损耗,最终实现高的透过率和透过率光谱均匀性。然而,光刻机镜头具有高达300mm以上的通光口径,部分镜头同时具有非常大的口径曲率半径比,导致镜头上薄膜厚度相差极大,单层膜的结构和光学性质也和球面光学元件上的位置密切相关。本文以数值孔径（NA）0.75的193nm光刻机为例,研究了氟化物薄膜的镀膜工艺,单层膜的光学性质,厚度均匀性修正方法以及光谱均匀性优化方法,并取得了一系列的创新成果。第一,研究了提高球面光学元件上单层膜薄膜厚度均匀性的方法,分析了挡板张角和球面光学元件上初始薄膜厚度分布的关系,阐述了增大平面挡板长度从提高球面光学元件上薄膜厚度均匀性的原理;进一步优化了薄膜沉积模型,通过修正薄膜厚度与分子束入射角余弦函数的指数,提高了薄膜厚度的实验结果和模拟结果的一致性,有效提高了薄膜厚度均匀性的修正效率。第二,研究了球面光学元件上LaF3和MgF2单层膜的微结构和光学性质,发现从球面光学元件的中心位置到边缘位置,单层膜柱状结构的倾角逐渐增大,倾角的数值可以通过矢量束流模型模拟。受逐渐增加的柱状结构倾角影响,从光学元件中心到边缘位置,薄膜的折射率非均匀性逐渐增大。第三,研究了氟化物薄膜光谱的设计方法。首先分析了氟化物薄膜厚度、界面粗糙度以及折射率非均匀性的测量方法以及对氟化物增透膜光谱的影响。考虑薄膜厚度、界面粗糙度以及折射率非均匀性对薄膜厚度和折射率的影响,可以有效提高增透膜理论设计光谱和实验光谱的符合程度。用同样的方法分析了影响球面光学元件上增透膜性质的各项参数,并将不同位置光谱性质同时作为优化指标,提高了球面光学元件上增透膜光谱均匀性。本论文针对球面光学元件上氟化物单层膜结构和光学性质、薄膜厚度均匀性修正以及光谱均匀性的优化研究,可以应用到各种数值孔径的193nm光刻机镜头镀膜中,为我国193nm光刻机的研发提供了镀膜技术支撑。