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根据下一代光刻技术发展趋势和2005年国际半导体技术路径图(ITRS)给出的技术路径,浸没式ArF(氟化氩)光刻是实现特征尺寸(CD,Critical dimension) 65～45 nm技术节点最有潜力的候选技术之一。采用浸没式ArF光刻可以实现数值孔径(NA,Numericalaperture)大于1,但是,在大数值孔径和小工艺系数的情况下,杂散光、像差和偏振光对特征图形CD均匀性的影响更为显著和复杂。本文围绕着在浸没式ArF光刻系统中如何有效地控制由杂散光、偏振光和像差等因素引起的CD误差,提高光刻图形CD均匀性这一中心目的,分别从杂散光、偏振光和像差对CD均匀性的影响入手,采用矢量模型和全物理模型较为系统全面地研究了杂散光、像差和偏振光三种因素对一维图形、L形图形、拼接图形和H形图形的成像质量和CD均匀性的影响,以及三种因素对CD均匀性的综合影响。根据我们研究得到的影响规律,首次提出了补偿方法来控制杂散光、偏振光和像差等因素对CD均匀性的影响,即分别通过在线调整曝光剂量来补偿浸没式ArF光刻系统中杂散光对CD均匀性的影响、合理调整光线偏振状态来提高CD均匀性与利用偏振光和相移掩模来降低像差敏感度等方法,实现了提高CD均匀性、拓展光刻工艺窗口的目的,并通过实际计算验证了上述方法的可行性。本文主要研究内容包括:第一、杂散光对CD均匀性影响与控制的研究。分别研究了在不同杂散光量的情况下,一维图形、L形图形、拼接图形和H形图形CD误差随杂散光量的变化规律。根据其影响规律,首次采用曝光剂量在线调整的方法来补偿浸没式ArF光刻系统中杂散光引起的CD误差。通过对每个局域场的曝光剂量进行适当地调整,在整个晶片范围内获得了良好的CD均匀性。在进行曝光剂量补偿后,特征图形的CD误差被控制在±1.2%范围内。实现了在不增加杂散光控制成本的情况下,有效地提高光刻图形CD均匀性的目的。第二、像差对CD均匀性影响与控制的研究。分别研究了不同几何像差和波像差对一维图形、拼接图形和L形图形CD均匀性影响的规律。通过研究我们发现,像差对孤立图形CD均匀性的影响大于其对半密集图形CD均匀性的影响。在采用交替型相移掩模时,图形位置误差的像差敏感度高;采用无铬相移掩模时,CD误差的像差敏感度高。