Etendue 匹配与性能极限
目前的紫外光刻系统光源使用汞放电灯、发光二极管（LED）或激光光源。准分子激光器是深紫外（DUV、中心波长约为 193 和 248 纳米）光刻步进机中唯一可用的光源。对于近紫外（NUV、波长范围在 350 到 450 纳米之间）曝光设备，传统汞灯和高功率 LED 被广泛使用。
任何光源都具有一个基本特性，称为 Etendue，即其发光面积（A）与立体发射角（Ω）的乘积。光源的亮度（辐亮度 L）可通过其发射功率（Φ）除以 Etendue 来计算。
L = \frac{Φ}{A Ω}\quad[\frac{W}{m^2 sr}]
如果希望在曝光面上提高光强（例如提升现有光刻系统的产能），唯一的方法是使用亮度更高的光源。这可以通过提高光源功率或减少 Etendue（即减小光源尺寸和孔径）来实现。由于传统汞灯和 LED 属于扩展光源，增加输出功率通常意味着增大光源尺寸。将输出功率加倍，通常需要大约两倍尺寸的光源。因此，光源的有效亮度大致保持不变，曝光面上的光强也不会显著提升。更大的灯或 LED 并不会带来更高的产能（每小时晶圆数），因为无法将更多光功率传递到晶圆上。而在保持输出功率不变的前提下减少 Etendue 同样困难：通过缩小尺寸和孔径，光源的总可用输出功率不可避免地会下降。
必须理解的是，在最佳情况下，光学系统只能保持 Etendue 恒定（在实际光学系统中，Etendue 往往还会变差）。无法通过光学手段减少光源的 Etendue 以提高晶圆面上的曝光强度。为了使整个光刻系统效率最大化，来自传统汞放电灯或高功率 LED 曝光系统的发射必须与工具光学系统的 Etendue 相匹配。以下是一个简单公式，可帮助您为光刻应用选择合适的照明光源：
A_{emitter} NA^2 = A_{receiver}NA'^2;\\[6pt] NA=sin(θ);\quad NA'=sin(θ')
