Part I. Synthesis of NRMA as metabolites of CMIT/MIT and OIT Part II. Synthesis of oxime-based photoacid generator and EUV photoresists
- 주제어 (키워드) 화학적 노출 , 바이오 마커 , 아이소싸이아졸리논 , EUV (극자외선) , RLS (해상도 , 선 모서리 거칠기 , 감도) 트레이드 오프 , CAR (화학 증폭 레지스트) , PAG (광발산제) , 옥심 에스터 , GC-MS/MS , NMMA , NOMA
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 문봉진
- 발행년도 2025
- 학위수여년월 2025. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 화학과
- 실제 URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000079371
- UCI I804:11029-000000079371
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권 보호를 받습니다.
초록 (요약문)
가정용품과 소비재를 포함한 일상 화학제품에는 인간에게 과도하게 노출될 위험이 있는 수많은 화학물질이 포함되어 있다. 따라서, 인체 노출 평가가 필요한 물질을 식별해야 할 필요성이 증가하고 있다. 인간 노출 평가를 위한 바이오마커 및 분석 방법의 확립은 매우 중요하다. 비표적 분석을 통해 바이오마커를 식별한 후 표준물질 합성과 생체시료 분석기술 개발이 필수 단계이다. 가소제, 방부제, 난연제 등 가정용품에 사용되는 일반적인 화학물질은 노출 위험이 있다. 클로로메틸아이소싸이아아졸리논(CMIT), 메틸아이소싸이아아졸리논(MIT), 옥틸아이소싸이아졸리논(OIT)으로 구성된 아이소싸이아아졸리논 (isothiazolinone) 계열은 일반적으로 살균제로 사용된다. 특히, 가습기 살균제에 MIT/CMIT 가 널리 사용되면서 공중 보건 위기가 발생하여 독성학적 위험이 부각되고 위험 물질로 분류되었다. 늘어나는 우려에 대응하기 위해, 한국 환경부는 가정용 화학물질의 체계적인 안전 관리를 위한 규정을 제정했다. 크로마토그래피-질량분석법(GC-MS/MS)은 생물학적 독성이 있는 물질에 대한 노출을 모니터링하고 규정 준수를 보장하는 데 중요한 역할을 한다. 한 연구에서는 CMIT 와 MIT 를 자원봉사자에게 경구 투여하고 알려진 대사산물인 N-메틸말론암산(NMMA)의 소변 배설을 측정하여 대사를 분석했다. 이전 연구에서는 NMMA 가 MIT 및 CMIT 노출에 대한 주요 바이오마커임을 확인했다. 2020 년 한 조사에서는 NMMA 를 바이오마커로 사용하여 MIT/CMIT 화합물에 대한 청소년 노출을 모니터링했다. 본 연구에서는 N-알킬말론암산(NRMA) 및 동위원소 표지 대사체를 생산하기 위한 개선된 합성 방법이 개발되었다. 이온 교환 수지와 함께 멜드럼산 및 1 차 알킬 아민을 사용하는 이 방법은 높은 수율과 순도로 낮은 부피에서 대상 화합물을 분리한다. 이 새로운 방법은 NRMA 및 관련 대사산물 합성에 있어 이전의 한계를 극복하여 노출 평가 연구를 위한 효율적이고 확장 가능한 해결책을 제공한다. NRMA 및 NMMA 의 향상된 합성을 통해 화학물질 노출 및 생물학적 독성을 더 효과적으로 모니터링할 수 있다. 이러한 발전은 노출 평가의 정확성과 신뢰성을 향상시켜 보다 안전한 가정용 화학물질 규제 및 공중 보건 관리에 기여할 것이다. 광리소그래피 분야에서 극자외선(EUV) 광은 차세대 광원으로서 큰 주목을 받고 있다. 이는 EUV 방사선에 노출되었을 때 패턴을 생성할 수 있는 포토레지스트 (photoresist)를 개발할 가능성 덕분에 반도체 집적을 향상시킬 수 있기 때문이다. EUV 방사선에 반응하는 물질의 합성은 오늘날 주요 산업적 도전 과제 중 하나로, EUV 메커니즘을 사용하여 차세대 기판을 형성하는 데 핵심적인 역할을 할 것으로 기대된다. 높은 EUV 흡수율을 가진 주석과 실리콘과 같은 원소는 EUV 포토레지스트에 적합한 재료로 확인되었다. 또한, 빛에 반응하여 화학적 변화를 일으켜 패턴을 형성하는 재료도 상당한 관심을 받고 있다. 이러한 재료 중에는 빛에 노출되었을 때 산(acid)을 방출하는 광발산제(Photoacid Generator; PAG)가 포함된다. 본 논문에서는 EUV 방사선에 대해 높은 반응성을 가진 옥심 에스터 기반 PAG 의 합성을 탐구한다. 이러한 PAG 는 실리콘 기반 포토레지스트와 혼합되었을 때 패턴 형성을 촉진하도록 설계될 수 있다. EUV 리소그래피 재료와 공정에서의 발전은 반도체 산업을 변혁시킬 잠재력을 가지고 있으며, 더욱 소형화되고 고도화된 집적 회로를 제작할 수 있는 가능성을 열어준다.
more초록 (요약문)
Everyday chemical products, including household products and consumer products, contain numerous chemicals that pose a risk of excessive exposure to humans. Accordingly, there is an increasing need to identify substances that require human exposure assessment. Establishing biomarkers and analysis methods for human exposure assessment is an essential step after identifying biomarkers through non-targeted analysis. Common chemicals used in household products, such as plasticizers, preservatives, and flame retardants, pose a risk of exposure. The isothiazolinone series, consisting of chloromethylisothiazolinone (CMIT), methylisothiazolinone (MIT), and octylisothiazolinone (OIT), is commonly used as a disinfectant. In particular, the widespread use of MIT/CMIT in humidifier disinfectants has caused a public health crisis, highlighting toxicological risks and classifying them as hazardous substances. In response to growing concerns, Korea's Ministry of Environment has established regulations for systematic safety management of household chemicals. Chromatography-mass spectrometry (GC-MS/MS) plays an important role in monitoring exposure to biologically toxic substances and ensuring regulatory compliance. In one study, CMIT and MIT were administered orally to volunteers and their metabolism was analyzed by measuring urinary excretion of the known metabolite N-methylmalonic acid (NMMA). Previous studies have identified NMMA as a key biomarker for MIT and CMIT exposure. A 2020 study used NMMA as a biomarker to monitor youth exposure to MIT/CMIT compounds. In this study, an improved synthetic method was developed to produce N-alkylmalonic acid (NRMA) and its isotopically labeled metabolites. This method, which uses Meldrum's acid and primary alkyl amines in combination with ion exchange resins, isolates the target compounds in low volumes with high yield and purity. This new method overcomes previous limitations in the synthesis of NRMA and related metabolites, providing an efficient and scalable solution for exposure assessment studies. Improved synthesis of NRMA and NMMA allows for more effective monitoring of chemical exposure and biological toxicity. These advances will improve the accuracy and reliability of exposure assessments, contributing to safer household chemical regulation and public health management. In the field of photolithography, Extreme Ultraviolet (EUV) light has received significant attention as the next-generation light source. This is due to its potential to develop photoresists capable of creating patterns when exposed to EUV radiation, thereby enhancing semiconductor integration. The synthesis of materials responsive to EUV radiation is a major industrial challenge today, promising to be crucial in forming next-generation substrates using EUV mechanisms. Elements like tin and silicon, which have high EUV absorption rates, have been identified as suitable for EUV photoresists. Additionally, materials that undergo chemical changes in response to light, leading to pattern formation, have gained considerable interest. Among these are photoacid generators (PAGs), which release acid upon exposure to light. This paper explores the synthesis of oxime ester-based PAGs highly responsive to EUV radiation. These PAGs are specifically designed to facilitate pattern formation when mixed with silicon-based photoresists. Advancements in EUV lithography materials and processes have the potential to transform the semiconductor industry, enabling the creation of more compact and advanced integrated circuits.
more목차
Part I. Synthesis of NRMA as metabolites of CMIT/MIT and OIT 5
1. 서론 10
2. 결과 및 고찰 17
2.1. NMMA 의 합성 17
2.2. NOMA 의 합성 27
3. 결론 34
4. 실험 35
4.1. 재료 및 방법 35
4.2. NMMA 의 합성 36
4.3. NOMA 의 합성 48
Part II. Synthesis of oxime-based photoacid generator and EUV photoresists 69
1. 서론 72
2. 결과 및 고찰 80
2.1. PAG 의 합성 80
2.2. Silsesquioxane 의 합성 86
3. 결론 94
4. 실험 95
4.1. 재료 및 방법 95
4.2. PAG 의 합성 96
4.3. Silsesquioxane 의 합성 120