Ag based inorganic photoresist for extreme ultraviolet lithography
저자
발행사항
Seoul : Sungkyunkwan University, 2022
학위논문사항
Thesis (M.A.)-- Sungkyunkwan University : Department of Nano Science and Technology 2022. 2
발행연도
2022
작성언어
영어
주제어
발행국(도시)
서울
기타서명
극자외선 리소그래피를 위한 은 기반 무기물 포토레지스트
형태사항
77 p. : ill., chart ; 30 cm
일반주기명
Adviser: Ji-Beom Yoo
Includes bibliographical reference(p. 74-75)
UCI식별코드
I804:11040-000000168018
DOI식별코드
소장기관
최근 반도체 산업 시장은 극자외선(EUV) 기술을 도입하면서 초미세 반도체 공정을 개발하고 있다. EUV 기술의 기대효과를 극대화시키기 위해선 포토레지스트의 발전 또한 굉장히 중요한 역할을 한다. 포토레지스트 연구에 있어서 Resolution, Line edge roughness, Sensitivity (RLS) 이렇게 3 가지를 고려해야 하는데, 무기물 기반의 포토레지스트를 사용하게 되면 기존의 유기물 기반의 포토레지스트 보다 좋은 효과를 기대할 수 있다. 첫번째 Resolution의 관점에서 봤을 때 무기물 기반의 포토레지스트는 높은 에칭 저항성을 기반으로 얇은 두께로도 충분히 밑의 layer를 에칭 공정으로부터 지켜낼 수 있다. 따라서 높은 종횡비로 인해 발생하는 패턴 붕괴현상을 방지하면서, 얇은 Resolution을 구현할 수 있다는 장점이 있다. 두번째 Line edge roughness의 관점에서는 작은 파티클 사이즈로 패턴 옆면의 거칠기를 개선할 수 있다. 즉, 기존의 유기물 포토레지스트 보다 개선된 패턴 퀄리티를 얻을 수 있다는 장점이 있다.
마지막 Sensitivity의 관점에서는 원소별로 EUV 흡수율이 다른데, 기존의 탄소보다 높은 흡수율을 갖고 있기 때문에 더 좋은 sensitivity를 갖을 것으로 예상된다.
원소 별 EUV 흡수율을 비교해본 결과 Ag, Sn Ni 등의 재료들을 선정해 -O-dithiocarbonate 리간드와 합성해 M-ETC 라는 무기물 포토레지스트 파우더를 합성했다. 그 과정에서 Ag 기반이 제일 합성과 스핀 코팅이 잘됐을뿐더러, 두께도 20 nm로 산업에서 요구하는 두께와, 3~5 nm 크기의 파티클 사이즈를 갖으며 패턴의 개선된 패턴의 거칠기를 기대할 수 있고, 20mJ/cm2 이하의 EUV sensitivity를 갖는 초민감도 포토레지스트를 개발했다. 화학 분석을 통해 반응 메커니즘을 파악했고 차세대 반도체 소재로서 가능성을 제시했다
Extreme ultraviolet (EUV, 13.5 nm) lithography has been considered as the next-generation lithography technology and has been extensively investigated. Development of photoresists is one of the most important components for realization of EUV lithography technology. The organic-based photoresists have been used in deep ultraviolet (DUV, 193 nm) lithography for a long time. However, the organic-based photoresists have challenges in balancing among key factors such as the high resolution, small line edge roughness, high sensitivity, and thickness. To achieve photoresist with high resolution and sensitivity without pattern collapse, inorganic photoresists such as metal-based photoresists are proposed.(1) Although many inorganic photoresists are useful for patterning with high resolution technology, designing highly sensitive photoresist is the most challenges in efficient EUV lithography. Here, we introduce a highly sensitive photoresist to EUV light which is composed of silver and alkyl dithiocarbonates, at a first time. Designed Ag-o-alkyl dithiocarbonates (Ag-nTC) photoresists presents the outstanding high sensitivity to EUV light of 16.7 mJ/cm2 due to high irradiation absorption to EUV lights of Ag and facile conversion to Ag2S without photo-initiator by decomposition of dithiocarbonates. Prepared highly sensitive photoresist would be a promising candidate for realizing next generation semiconductor requiring sub-nano fine pattern.
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