光刻物镜光学零件纳米精度制造基础研究

193nm大数值孔径光刻物镜零件最大口径超过300mm，形状复杂，材料特殊，具有纳米、亚纳米的精度要求，代表纳米精度制造前沿。项目围绕光刻物镜纳米精度和超光滑表面生成、特殊材料纳米加工等要求，探索纳米精度制造的新理论和新方法。基于Sigmund溅射和Bingham流体理论，研究高效原子量级材料去除可控性，为纳米精度生成提供制造基础；克服传统误差高点去除光学制造理论局限，发展原子量级材料添加和去除相结合的新方法，为纳米精度和超光滑表面生成提供创新思路；针对单晶CaF2纳米制造的各向异性，研究可控柔体抛光理论，克服传统刚性盘抛光差异性适应能力局限，建立变柔度条件下各向异性材料的一致性去除理论；解析纳米精度制造过程产生的纳米现象和规律，提高制造过程的可控性和确定性，实现纳米精度光学加工预测预报。在创新研究基础上，形成光刻物镜纳米精度制造的核心理论，为相关国家重大专项顺利实施提供理论和技术支撑。

光刻物镜制造需要面形精度和表面质量要求同时达到纳米甚至亚纳米量级，对现代光学制造技术提出了极大挑战，代表了当前超精密光学加工领域的发展前沿。项目围绕光刻物镜纳米精度制造、超光滑表面生成和特殊材料加工等要求，提出了纳米精度制造的关键性理论和方法。基于Sigmund溅射理论，研究了高效原子量级材料去除的可控性，为纳米精度生成提供了基础；提出了材料添加和去除相结合的方法，克服了传统误差高点去除光学制造理论局限，为纳米精度提供了新思路；针对单晶CaF2 纳米制造的各向异性，研究可控柔体抛光理论，克服了传统刚性盘抛光差异性适应能力局限，建立了各向异性材料的一致性去除理论；通过探索光学表面制造过程中的超光滑表面生成规律和亚表面质量控制方法，并对确定性抛光工具可变柔度的控制，实现了光学元件的超光滑、低损伤制造。最终采用自主研发的装备和工艺，实现了193nm光刻物镜正式光学零件的纳米精度制造，为保障国家光刻机研制项目中小批量、超高精度的光学零件加工需求提供了技术支撑。