基本介紹
- 中文名：浸沒液
- 外文名：Immersion Fluid
常用浸沒液種類,超純水,第二代高反射率浸沒液,
常用浸沒液種類
超純水
浸沒液的選擇應首先考慮到它對於193nm波長光線的透射率，超純水被普遍使用的一種浸沒液，它的吸收係數α僅為0.036cm（α是以10為基底的指數，即I=I0∙10）。此外，它的反射係數n=1.4366，可以將曝光等效波長降到134nm。僅僅把物鏡和晶圓之間的介質從空氣換成水，就使得曝光波長減小了30%，與相同NA值下的157nm“乾法”光刻相比，193nm浸沒式光刻的解析度提高了17%。因此浸沒式光刻延長了193nm光刻的使用壽命。
超純水在浸沒液中的廣泛使用還有其他方面的考慮。沖洗一直是積體電路製造中的標準工藝步驟，去離子水可以流入每條工藝線，因此採用超純水作為浸沒液與現有的管道系統兼容，不會產生額外的污染。此外，超純水還具有其他不可替代的優點，例如，它的粘度很低，在193nm波長曝光下可以保持穩定，不會與鏡片材料產生反應。另外，水的折射率對溫度的敏感度相對不明顯。在193nm波長下，dn/dT=10-4℃，也就是說0.01攝氏度的溫度波動會造成折射率變化10。在物鏡與晶圓之間的間距為1mm的情況下，這僅僅會導致大約1nm的散焦。所以，在綜合方面來看，超純水是一種性質優良的浸沒液。因此，自從浸沒式光刻投入大規模生產以來，它一直都是工藝製造中的重要組成部分。
第二代高反射率浸沒液
為了得到更高的數值孔徑，業界曾經致力於尋找反射係數更高的浸沒液材料。這些材料除了要求具有較高的反射係數外，還需要在193nm光下有較好的透過率和穩定性。表1中展示了193nm光刻中第二代浸沒液材料的預期性能，並和超純水的參數進行了比較。
表1 第二代浸沒液材料預期性能參數
參數 | 水 | 第二代高反射率材料 |
反射係數（193nm） | 1.44 | 1.60-1.65 |
反射率隨溫度變化率(/℃) | -10 | 3x10 |
吸收率(cm) | 0.036 | <0.15 |
粘度（20℃）(cP) | 1.002 | <2.0 |
與透鏡、光刻膠的化學兼容性 | 非常好 | 沒有負面影響 |
化學穩定性（193nm） | 穩定 | 非光敏 |
環境影響因素 | 友好 | 沒有負面影響 |
成本 | -- | 每層<1$ |
高反射率浸沒液的生成方法通常是將高折射率添加劑溶解到水中。這種方法利用了水的一些優點（例如密度、粘度），一些無機鹽添加劑的確增加了液體的折射率，然而，無機鹽在水中的溶解度優先，限制了反射率的增長。此外，不同的添加劑造成液體在其他方面的參數下降，會造成環境污染。
單組份的有機液體是第二種方案。業界期望找到在193nm光下具有高反射率和低吸收率的有機液體，但是這兩者之間是彼此相關的。此外，有機液體的成本通產很大，要求系統對他們進行循環使用，並進行純化，使得設備成本增加。
業內對第二代高反射率浸沒液的開發做出了許多努力，但是與超純水相比，其存在這各種各樣的問題，整體性能始終無法達到預期。隨著EUV光刻技術的逐步開發與套用，業內已經放棄了對新型浸沒液的開發，193nm光刻系統中採用的浸沒液始終是超純水。
