Reinigung und Reparatur geschädigter „ultra-low-k-Materialien“ - eine ab initio-Studie

In der vorliegenden Arbeit wurden atomskalige Simulationsmethoden zur Untersuchung von Reinigungs- und Reparaturprozessen geschädigter ULK-Materialien angewendet. Im Detail wurden die Dichtefunktionaltheorie zur Berechnung von thermochemischen Eigenschaften relevanter Reaktionen und das Kraftfeld ReaxFF zur Berechnung von Diffusionskonstanten eingesetzt. Es konnte gezeigt werden, dass der in der Halbleiterindustrie häufig verwendete Reiniger dHF lediglich zur Entfernung von offenporigen CF-Polymerfilmen geeignet ist. Ebenso sollten aminhaltige Reiniger aufgrund unerwünschter Nebenreaktionen vermieden werden. Zur Wiederherstellung der Dielektrizitätskonstante sowie des Kohlenstoffgehaltes in geschädigten ULK-Materialien wurden Reaktionen zur Silylierung von siliziumgebundenen Hydroxylgruppen in der Gasphase untersucht. Ein besonders günstiges Verhältnis aus Aktivierungs- und Reaktionsenergie zeigten das Silazan Bis(dimethylamino)dimethylsilan und das Siloxan Dimethyldiacetoxysilan. Neben den thermochemischen Eigenschaften der Silylierungsreaktionen ist auch das Diffusionsverhalten der Reparaturchemikalien von Interesse. Zur Ermittlung der Selbstdiffusionskonstante wurde das Kraftfeld ReaxFF für die Elemente Si, C, O, N und H unter der Verwendung von ab initio Daten parametrisiert. In einer Molekulardynamiksimulation konnten dann die Selbstdiffusionskonstanten der Chemikalien Hexamethyldisilazan und Dimethyldiacetoxysilan berechnet werden.