极紫外多层膜反射镜是极紫外光刻系统的核心光学元件,极紫外光刻系统对多层膜的性能有着极其苛刻的要求,包括高反射、低应力、高均匀性及抗损伤。本文围绕后两个问题开展了以下研究:1.针对极紫外多层膜反射镜入射角-波长匹配和面形误差控制需求,开展了极紫外多层膜膜厚横向梯度控制研究。采用遗传算法拟合平面基底在若干个不同高度下匀速扫过靶下方得到的膜厚分布曲线来反算磁控溅射源特性分布,在此基础上,同样采用遗传算法反演对应于目标膜厚横向梯度分布的基底速度曲线。通过上述方法实现了曲面基底上极紫外多层膜膜厚横向梯度的高精度控制。2.针对极紫外光刻原理试验装置照明系统小尺寸反射镜大入射角带宽的需求,开展了极紫外多层膜膜厚纵向梯度控制研究。采用有效厚度法来处理Mo/Si多层膜层间扩散对宽带多层膜光谱性能的影响。首先,标定了Mo/Si多层膜膜层有效厚度与公转速度关系式;然后,采用Levenberg-Marquardt算法完成宽带膜系设计;最后,将设计膜系在磁控溅射镀膜机上进行制备,并对其极紫外反射谱进行测量,实验结果与设计结果吻合得很好。3.针对极紫外光源收集镜在高温环境下使用的需求,开展了极紫外多层膜抗热损伤初步研究。通过在Mo/Si多层膜膜层间插入BN阻挡层得到了抗热损伤性能优异的Mo/BN/Si/BN多层膜,X射线衍射仪和高分辨透射电镜表征结果表明该多层膜能够承受500℃高温。上述研究为满足极紫外光刻系统使用需求的高性能极紫外多层膜研制提供了理论依据和技术支撑,为后续面向商业化运行的极紫外光刻系统多层膜光学元件研制奠定了技术基础。