投影式光刻机是微电子产业中极大规模集成电路的加工设备。照明系统和投影物镜系统是投影式光刻机的重要组成部分，其性能的好坏对光刻成像质量起决定性作用。研究照明系统和投影物镜系统的性能对光刻性能的影响对光刻投影曝光系统的设计以及光刻系统的性能评估具有一定的指导意义。本文使用光刻仿真软件PROLITH中矢量成像模型和全物理光刻胶模型较全面的研究了照明系统的照明均匀性、光瞳极平衡性、光瞳偏心、光瞳椭圆度、偏振照明以及投影物镜系统像差对光刻性能的影响。本文主要研究内容如下：从原理上分析光瞳极不对称性和光瞳偏心对光刻性能的影响，并通过仿真进行验证。光瞳极不平衡性和光瞳偏心主要在离焦情况下引起图形位置偏移。针对焦深优化得到的数值孔径NA和相干因子σ设置可以最大程度地降低光瞳极不平衡性在离焦情况下引起的图形位置偏移。光瞳椭圆度主要引起水平和垂直方向上图形成像质量的差异，比如水平和垂直线条线宽的偏差以及焦深的差异。偏振照明的应用可以较大幅度地提高空间图像的对比度和光刻工艺窗口，但偏振照明不能降低非理想光瞳在离焦情况下引起的图形位置偏移量。光瞳偏心的引入会降低偏振照明对光刻工艺窗口的提高幅度。物镜对称型像差主要引起线宽误差、成像焦平面偏移和焦深的减小；非对称型像差主要引起图形位置的偏移和左右两边线宽的偏差（LRCD）。像差对孤立线条图形的光刻性能影响大于其对密集、半密集图形的影响，尤其3阶以上球差会较大程度破坏孤立线条的CD均匀性和减小光刻工艺窗口，曝光孤立线条图形应注意对3阶以上球差的控制。相同RMS的波像差，其几何像差组合的不同对光刻性能影响也不一样，通过优化几何像差的组合可以提高光刻的成像质量。