深紫外光学薄膜在准分子激光器、深紫外光刻机中发挥着重要的作用,它是保证系统达到设计要求的必要条件,也决定了系统的稳定性以及使用寿命。伴随着集成电路的发展、节点的提高,光刻机的分辨率不断提升,曝光波长不断减小。目前主流光刻机的曝光波长都进入到深紫外波段。该波段中绝大多数材料吸收非常大,只有少数大带隙材料可用,给薄膜的设计带来了较大难度。另外,目前采用浸没式光刻技术及偏振照明来提升光刻机分辨率是一种发展趋势,在大角度入射的情况下,薄膜容易产生偏振像差,影响系统的光刻质量。因此,深紫外光刻系统中薄膜的设计也必须综合考虑到薄膜对入射光场偏振态的改变,研究深紫外低偏振光学薄膜的设计和制备具有十分重要的意义。本文重点对深紫外薄膜特性,薄膜诱导偏振像差的分析与压缩,低偏振深紫外薄膜的设计与制备,以及原子层沉积在深紫外薄膜制备方面的应用这几方面开展了一系列的研究工作,主要涉及到以下几个方面的内容：1.薄膜诱导偏振像差机理的分析。明确的建立了薄膜诱导偏振态改变和薄膜诱导偏振像差之间的关系。基于这种关系,提出通过压缩薄膜残余偏振来实现对偏振像差的控制,并通过对偏振像差中每一具体像差项的分析,证实了方法的可行性。在完成理论分析的基础之上,对薄膜诱导的偏振像差进行了数值模拟分析,并将优化设计的低残余偏振的膜系用于光刻系统中,采用偏振光线追迹的方法,对出瞳偏振态和偏振像差进行了计算。2.对深紫外薄膜材料的特性与工艺开展了研究,针对深紫外波段常用的低折射率材料MgF2和高折射率材料LaF3的工艺参数、光学特性、表面形貌、微结构等进行了分析。确定了优化沉积工艺下的单层膜光学常数,为后续多层膜的制备奠定了基础。3.深紫多层膜的制备与测试。设计并制备了248nm的低偏振减反膜,完成了与普通减反膜大角度下的透射率对比实验,并对低偏振减反膜的应力特性进行了研究。对深紫外氧化物、氟化物高反膜与深紫外氟化物高反膜激光损伤阈值进行了测试工作,结果表明,在深紫外波段,氟化物薄膜的抗激光损伤能力要高于氧化物薄膜。4.研究了原子层沉积(ALD,Atomic Layer Deposition)制备光学薄膜的精度及稳定性。对TiO2、Al2O3在光洁衬底成膜,膜上成膜的两种生长特性进行了研究。提出了预沉积层的概念,弥补了速率不稳定带来的厚度误差,并在宽带减反膜(400nm-680nm)的设计制备中取得了良好的效果,提高了ALD沉积光学薄膜的精度。结合等效折射率技术,成功制备了较为复杂的Rugate滤光片,验证了ALD沉积光学薄膜的稳定性。5.对ALD制备深紫外薄膜进行了研究。利用ALD热源,对深紫外氧化物单层膜的光学及微结构特性进行了表征,在此基础上制备了深紫外氧化物多层膜。更进一步开展了深紫外氟化物薄膜的探索性实验。