激光等离子体光源收集镜是极紫外光刻光学系统关键元件之一,收集镜多层膜的性能决定了收集镜性能的上限。相比于其他光学元件,收集镜多层膜的沉积有其特殊性。首先,为滤除红外光,收集镜表面可能需要加工红外光栅,多层膜需要在光栅这种微结构上沉积;其次,收集镜边缘倾角大于45°,多层膜需要在这种大倾角下沉积。上述沉积条件均会降低多层膜反射率,因此需要研究多层膜在上述条件下的沉积过程,弄清楚相关机理,并提出对应解决方案。本论文围绕上述问题,开展了以下研究工作:1、具有光栅结构的收集镜基底上多层膜沉积研究。基于“几何线追迹”磁控溅射镀膜模型,提出了一种判断光栅对沉积粒子是否遮挡的算法,并建立了大口径曲面光栅上镀膜的仿真模型。利用模型对具有红外光栅结构收集镜基底镀膜后表面的轮廓变化进行仿真模拟,并且进行了验证实验,采用透射电镜测量了光栅上Mo/Si多层膜微观结构。实验结果与仿真的结果高度吻合,验证了模型的准确性。最后基于上述模型计算得到了由于多层膜沉积导致的光栅缺陷部分占收集镜整体面积的1.15%,光栅轮廓的改变对EUV反射率影响较小。2、建立了磁控溅射全物理模型,该模型包括了:1)由溅射靶刻蚀槽道形貌直接得到溅射产额分布2)使用SRIM、TRIM软件计算Ar离子与靶相互作用。3)使用SIMTRA软件计算沉积原子在气相中的传输过程。4)利用分子动力学方法,研究了高能量沉积粒子与基底碰撞过程,包括:反射、再溅射、偏向扩散、动能辅助扩散这四种过程。5)使用修正的嵌入原子方法(modified embedded atom method MEAM)和微动弹性带(nudged elastic band NEB)方法计算原子跳跃扩散到临近空隙位置时所克服的势垒能量。6)利用动力学蒙特卡罗方法,研究了低能量下沉积原子热扩散过程。3、使用建立的模型,研究了不同工作气压、靶-基底间距下,沉积的Mo、Si原子的入射角度和能量分布。并且使用直流磁控镀膜机制备了Mo/Si多层膜样片,研究了随着工作气压、靶-基底间距改变时,Mo/Si多层膜表面的粗糙度及功率谱密度的变化规律。4、通过比较理论模型和实验结果,研究了基底倾斜角度对多层膜粗糙度、微观结构以及反射率的影响。使用建立的模型分别仿真0°、20°、40°、50°、60°、70°基底倾斜角度下Mo/Si多层膜的结构;使用磁控溅射镀膜机,在0°、20°、40°、50°、60°、70°基底倾斜角度下制备了Mo/Si多层膜样片。在实验和仿真中,分别测量了多层膜表面的粗糙度,多层膜表面粗糙度与基底倾斜角度成指数关系的结论,并且仿真和实验的结果偏差在20%以内,表明模型可以准确预测多层膜的表面粗糙度。使用极紫外光谱仪测量了0°、20°、40°、50°、60°基底倾斜角度下多层膜的反射率,得到了多层膜对极紫外光的反射率随着基底倾斜角度的增加而减少,并且在基底倾斜角度大于50°时,反射率大幅下降的结果。使用透射电子显微镜测量了0°、50°、70°基底倾斜角度下多层膜的结构;使用模型分别仿真0°、20°、40°、50°、60°、70°基底倾斜角度下Mo/Si多层膜的结构。实验和仿真的结果:随着基底倾斜角度的增加,薄膜表面及界面的粗糙度增加的结论,实验与仿真的结果吻合,说明模型可以准确预测多层膜的截面结构。最后基于仿真模型提出了一种提高收集镜多层膜反射率的方法,论证了通过调控Si层抛光厚度,补偿基底倾角变化,来提高收集镜多层膜反射率的可行性。