浸没液

在“干法”光刻中，在光刻机物镜和晶圆之间的空隙是空气，它的反射系数为1。通过使用反射系数更大的液体填充该空隙可以降低曝光光源的等效波长。

超纯水

浸没液的选择应首先考虑到它对于193nm波长光线的透射率，超纯水被普遍使用的一种浸没液，它的吸收系数α仅为0.036cm（α是以10为基底的指数，即I=I₀∙10）。此外，它的反射系数n=1.4366，可以将曝光等效波长降到134nm。仅仅把物镜和晶圆之间的介质从空气换成水，就使得曝光波长减小了30%，与相同NA值下的157nm“干法”光刻相比，193nm浸没式光刻的分辨率提高了17%。因此浸没式光刻延长了193nm光刻的使用寿命。

超纯水在浸没液中的广泛使用还有其他方面的考虑。冲洗一直是集成电路制造中的标准工艺步骤，去离子水可以流入每条工艺线，因此采用超纯水作为浸没液与现有的管道系统兼容，不会产生额外的污染。此外，超纯水还具有其他不可替代的优点，例如，它的粘度很低，在193nm波长曝光下可以保持稳定，不会与镜片材料产生反应。另外，水的折射率对温度的敏感度相对不明显。在193nm波长下，dn/dT=10-4℃，也就是说0.01摄氏度的温度波动会造成折射率变化10。在物镜与晶圆之间的间距为1mm的情况下，这仅仅会导致大约1nm的散焦。所以，在综合方面来看，超纯水是一种性质优良的浸没液。因此，自从浸没式光刻投入大规模生产以来，它一直都是工艺制造中的重要组成部分。

第二代高反射率浸没液

为了得到更高的数值孔径，业界曾经致力于寻找反射系数更高的浸没液材料。这些材料除了要求具有较高的反射系数外，还需要在193nm光下有较好的透过率和稳定性。表1中展示了193nm光刻中第二代浸没液材料的预期性能，并和超纯水的参数进行了比较。

表1 第二代浸没液材料预期性能参数

高反射率浸没液的生成方法通常是将高折射率添加剂溶解到水中。这种方法利用了水的一些优点（例如密度、粘度），一些无机盐添加剂的确增加了液体的折射率，然而，无机盐在水中的溶解度优先，限制了反射率的增长。此外，不同的添加剂造成液体在其他方面的参数下降，会造成环境污染。

单组份的有机液体是第二种方案。业界期望找到在193nm光下具有高反射率和低吸收率的有机液体，但是这两者之间是彼此相关的。此外，有机液体的成本通产很大，要求系统对他们进行循环使用，并进行纯化，使得设备成本增加。

业内对第二代高反射率浸没液的开发做出了许多努力，但是与超纯水相比，其存在这各种各样的问题，整体性能始终无法达到预期。随着EUV光刻技术的逐步开发与应用，业内已经放弃了对新型浸没液的开发，193nm光刻系统中采用的浸没液始终是超纯水。