提高深紫外大口径球面光学元件膜系一致性的方法

摘要

提高深紫外大口径球面光学元件膜系一致性的方法，涉及深紫外薄膜制备领域，解决了在采用热蒸发方法为大口径、大口径/曲率半径球面光学元件镀制深紫外减反膜系时，由于元件表面不同位置沉积速率和沉积角不同，导致元件表面各处厚度及填充密度的差异，从而产生的膜系不一致性的技术问题。该方法为：首先设计膜厚修正挡板将大口径球面光学元件表面物理厚度调整至接近100％，然后适当选用提高沉积温度、使用折射率不均匀性更低的GdF₃代替LaF₃和在膜系设计中降低高折射率材料的厚度等方法中的一种或者组合，获得满足使用要求的一致性良好的膜系。本发明通过材料和工艺的优选以及膜系优化，获得大口径、大口径/曲率半径球面元件良好一致性的膜系。

主权项

提高深紫外大口径球面光学元件膜系一致性的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、针对镀膜机内部几何参数以及大口径球面光学元件尺寸，理论计算行星转动系统中将该大口径球面光学元件表面薄膜物理厚度均匀性调整至100％时所需的膜厚修正挡板形状；步骤二、采用步骤一设计的膜厚修正挡板，使用与大口径球面光学元件曲率半径和口径都相同的夹具，夹具沿径向方向上分布若干个圆孔，在每个圆孔处放置测试片，在沉积温度为300～400℃、沉积速率为0.2～0.6nm/s的工艺窗口下，通过热蒸发方法在测试片上分别镀制LaF₃、GdF₃、MgF₂和AlF₃四种单层膜，采用光度法或椭圆偏振法测量单层膜的厚度和光学常数，从而验证膜厚修正挡板的有效性；步骤三、根据步骤二获得的单层膜的光学常数，首先选择LaF₃和MgF₂材料设计193nm大角度减反膜系，根据相应的膜系设计，更换夹具的每个圆孔处的测试片，通过热蒸发方法在测试片上镀制193nm LaF₃/MgF₂大角度减反膜系并采用光度法测试其光学性能，初始沉积温度为300℃，沉积速率为0.2～0.6nm/s；若制备的膜系一致性不满足要求，则在300～400℃的温度区间内逐渐提高温度直至获得膜系一致性满足要求；步骤四、若步骤三中制备的膜系一致性仍不能满足要求，则使用GdF₃代替LaF₃设计193nm大角度减反膜系，根据相应的膜系设计，更换夹具的每个圆孔处的测试片，通过热蒸发方法在测试片上镀制193nm GdF₃/MgF₂大角度减反膜系并采用光度法测试其光学性能，初始沉积温度为300℃，沉积速率为0.2～0.6nm/s；若制备的膜系一致性不满足要求，则在300～400℃的温度区间内逐渐提高温度直至获得膜系一致性满足要求；步骤五、若步骤四中制备的膜系一致性仍不能满足要求，则在保障膜系高透过率和偏振分离抑制两个限制因素前提下，通过增加膜层数量降低每层高折射率材料的厚度，对LaF₃/MgF₂和GdF₃/MgF₂两种材料组合的193nm大角度减反膜系进行优化设计，根据优化的膜系设计，制备相应的减反膜系并采用光度法测试其光学性能，初始沉积温度为300℃，沉积速率为0.2～0.6nm/s；若制备的膜系一致性不满足要求，则在300～400℃的温度区间内逐渐提高温度直至获得膜系一致性满足要求；最终得到不同口径/曲率半径比值下的满足膜系一致性要求的膜系设计及材料组合。