Konzeption und Aufbau des Positronenstrahlsystems MePS, PAS-Messungen an porösen low-k-Schichten

Abstract

Diese Arbeit befasst sich mit der Konzeption und dem Aufbau des Positronen-Lebensdauer-Messplatzes MePS (Monoenergetic Positron Spectroscopy) am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR). Der gepulste monoenergetische Positronenstrahl wird durch Paarerzeugung mit Hilfe des ELBE Elektronenstrahls generiert. MePS nutzt dabei die gute Zeitstruktur des primären Elektronenstrahls (Wiederholfrequenz 26 MHz, Bunchlänge < 5 ps). Nach erfolgter Fertigstellung des Messplatzes können tiefenabhängige Positronen-Annihilations-Lebensdauer-Spektroskopie-Untersuchungen zur Charakterisierung von Defekten und Hohlräumen in Festkörpern durchgeführt werden. Erstmals angewendet wurde MePS zur Bestimmung der Porengrößen in porösen dielektrischen low-k-Schichten. Weiterhin konnte mit anderen Methoden der Positronen-Annihilations-Spektroskopie eine Aussage getroffen werden, ab welchem Porositätsgrad sich in selbstorganisierenden low-k-Materialien offene Porensysteme ausbilden.

This work deals with the design and construction of the measurement setup MePS (monoenergetic positron spectroscopy) at the Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR). MePS makes use of the excellent time structure of the primary electron beam of ELBE (repetition frequency up to 26 MHz; bunch length < 5 ps) to produce a pulsed, intensely slow positron beam to allow depth-dependent positron lifetime spectroscopy. It’s the first time that the MePS system has been used to study the pore system of a series of low-k-dielectric layers. Furthermore, self-assembly low-k dielectric layer with different porosity levels and distinct pore topology are characterized by using positron annihilation spectroscopy (PAS). PAS results are used to predict the value of a sudden increase of pore interconnectivity.