Synthesis and Engineering of New Organotin-Based Clusters for Next Generation EUV Photoresists
- 주제(키워드) EUV 리소그래피 , 네거티브 포토레지스트 , 이상 합성 , 주석과 실리콘이 복합된 산화물 클러스터 , 에스터기를 포함하는 유기주석 클러스터 , EUV lithography , negative photoresist , two-phase synthesis , organotin–silicon oxo-hybrid clusters , ester-functionalized organotin clusters
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 문봉진
- 발행년도 2026
- 학위수여년월 2026. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 화학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000082292
- UCI I804:11029-000000082292
- 본문언어 한국어
- 저작권 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록(요약문)
The continued miniaturization of semiconductor devices has driven the adoption of extreme ultraviolet (EUV) lithography, increasing the demand for photoresist materials that can simultaneously deliver high resolution, high sensitivity, and strong etch durability. Organotin clusters are considered promising alternatives to chemically amplified resists (CARs) due to their small molecular size, excellent etch resistance, and the intrinsically strong EUV absorption of tin. However, conventional organotin clusters suffer from poor solubility in organic solvents, resulting in coating inhomogeneity, film defects, and limited process stability. Moreover, their traditional synthesis requires harsh conditions that restrict the incorporation of functional groups beyond simple alkyl ligands. To overcome these limitations, two classes of new tin-based clusters were developed. First, organotin–silicon oxo-hybrid clusters were designed to provide significantly enhanced solubility and improved pattern resolution relative to previously reported organotin systems. Second, a mild synthetic route based on a two-phase synthesis was established to introduce ester ligands into organotin oxide clusters. The carbonyl oxygen of the ester ligand coordinates to the Lewis-acidic tin center, weakening the Sn–C bond and thereby facilitating homolytic cleavage upon irradiation. This radical-driven process markedly enhances photosensitivity, enabling the formation of high-resolution patterns at low exposure doses. Collectively, these findings demonstrate that the newly developed clusters exhibit strong potential as next-generation photoresists for EUV lithography.
more초록(요약문)
반도체 소자의 지속적인 미세화에 따라 극자외선(EUV) 리소그래피가 도입되었으며, 이에 따라 고해상도, 고감도, 높은 식각 내구성을 동시에 만족할 수 있는 신규 포토레지스트(PR) 개발이 요구되고 있다. 유기주석 클러스터는 작은 분자 크기로 인한 우수한 해상도, 높은 식각 저항성, 그리고 주석의 높은 EUV 흡광도로 인해 기존 화학증폭형 포토레지스트(CAR)를 대체할 유망한 후보로 여겨지고 있다. 그러나 기존 유기주석 클러스터는 유기용매에 대한 용해도가 낮아 코팅 불균일, 필름 결함, 공정 안정성 저하 등의 문제가 존재하며, 가혹한 합성 조건으로 인해 알킬기 이외의 다양한 기능기 도입이 어렵다는 한계가 있다. 본 연구에서는 이러한 한계를 극복하기 위해 두 종류의 신규 클러스터를 개발하였다. 첫째, 주석과 실리콘이 복합된 산화물 클러스터를 설계하여 기존 대비 우수한 용해도와 뛰어난 패턴 해상도를 확보하였다. 둘째, 기존 합성법의 제약을 극복할 수 있는 온화한 반응 조건인 이상 합성을 적용하여 에스터기를 리간드로 갖는 기능화 유기주석 산화물 클러스터를 합성하였다. 에스터기의 카보닐 산소는 루이스 산성인 주석에 배위하여 Sn-C 결합을 약화시키며, 이에 따라 광 조사 후 균일절단이 용이하게 일어나 높은 광감응성을 나타냈다. 그 결과 낮은 노광량에서도 고해상도 패턴을 구현할 수 있었다. 이러한 연구 결과는 본 연구에서 개발된 신규 클러스터들이 EUV 리소그래피용 차세대 포토레지스트로서 높은 잠재력을 지님을 보여준다.
more목차
1. 서론 6
2. 결과 및 고찰 14
2.1. 주석과 실리콘이 복합된 산화물 클러스터의 합성 및 평가 14
2.2. 고감도 유기주석 산화물 클러스터의 합성 및 평가 31
3. 결론 42
4. 실험 45
4.1. 시약 및 시료 45
4.2. 장비 45
4.3. 합성 47
4.4. 전자빔 리소그래피 88
4.5. GC-MS 분석을 이용한 광분해 거동 확인 89
4.6. FT-IR 분석을 이용한 UV 노광 후 작용기 변화 모니터링 90
