为了实现更小特征尺寸的集成电路，采用更短曝光波长的下一代光刻技术被提出来。极紫外(EUV)光刻相比其他下一代光刻技术，在光学光刻技术上的延续性较好，是目前发展的一种主要技术方案。根据实际应用需求，目前极紫外光刻光源主要沿着两条路线发展：满足大规模工业生产需求的高功率、高重复频率光源；用于光刻机中光学系统、掩膜版、光刻胶等系统检测用的中小功率光源。后者要求光源具有较高的功率稳定性和适中的光源功率，同时要求光源结构简单、工作成本较低。毛细管放电Z箍缩Xe等离子体EUV光源具有结构较为简单、稳定性好、收集效率较高等优点，是目前实现检测用的中小功率光源主要技术方案之一。关于毛细管放电Z箍缩Xe等离子体EUV光源，系统的机理研究、良好的放电结构和工作参数，是实现功率较高、稳定性良好的13.5nm(2%带宽)辐射光输出的关键。围绕这一目标，本文开展了EUV光源理论分析、实验装置的改造、EUV光源实验研究和1kHz光源设计及建造等四方面的研究工作，以实现较高功率和稳定性的13.5nm(2%带宽)辐射光输出。在理论方面，本文采用Cowan程序计算了Xe离子能级参数。采用碰撞-辐射模型模拟了不同条件下等离子体中不同价态离子丰度分布。根据离子能级参数和丰度分布计算结果，考虑谱线展宽的影响，结合离子丰度分布计算结果，模拟了不同条件下辐射光谱的变化。采用雪耙模型模拟了毛细管放电Xe等离子体EUV光源中的Z箍缩过程，分析了箍缩过程中存在的多次箍缩效应。同时，深入分析了不同电流、气压和毛细管内径等参数，对等离子体Z箍缩过程的影响。结合光学收集系统相关参数，计算了不同毛细管内径和等离子体长度对收集效率和中间焦点处功率的影响。毛细管放电Z箍缩Xe等离子体EUV光源实验装置，主要包括电源系统、放电系统、充配气系统、真空系统、探测系统等五部分。本文针对光源工作中出现的问题做出了相应的改进，以满足放电过程中实现较高功率和稳定性的极紫外辐射的要求。改造后的结构可以实现等离子体的有效箍缩，实现了EUV辐射光输出。实验上，系统地研究了预脉冲放电对辐射光谱和光源的时间及功率稳定性的影响，为后续采用预-主脉冲联合放电提供了实验依据。在此基础上，结合理论分析，系统地研究了主脉冲电流幅值、Xe气流量、毛细管内径、辅助气体和等离子体长度等参数对Xe等离子体EUV光谱的影响，优化了上述实验参数。详细的测量了各种实验参数对13.5nm(2%带宽)辐射信号时间特性的影响，深入分析了毛细管放电Z箍缩Xe等离子体EUV光源物理机制。实验发现大电流、低气压时13.5nm(2%带宽)辐射信号时间特性存在多个峰值，但目前国际上并没有系统的研究和解释，本文结合理论模拟，证实了多峰现象来源于等离子体的多次箍缩。Xe气中掺入He气可以提高13.5nm(2%带宽)辐射强度，本文通过在Xe气中掺入不同比例He气，优化了He与Xe的流量比，并对比掺入He、Ne和Ar等气体时的光谱及13.5nm(2%带宽)时间特性，解释了掺入He气提高13.5nm(2%带宽)辐射强度的物理机制。在前期实验和理论研究的基础上，设计建造了一套1kHz毛细管放电Z箍缩Xe等离子体EUV光源，主要包括电源系统、放电系统、充配气系统、真空系统、探测系统、冷却系统、光学收集系统和去碎屑系统等。独立测试了各关键部件的性能，测试结果表明，均基本满足设计指标和实验要求。完成了系统的集成，并在单脉冲和重复频率条件下Xe气放电，实现了13.5nm辐射光输出，优化了Xe气流量和掺入He气比例。