在超大规模集成电路生产工艺中,射频容性耦合等离子体常用于薄膜生长,基片刻蚀,和表面改性等。射频容性耦合等离子体源结构简单,容易形成大口径等离子体,在基片刻蚀过程中,射频容性耦合等离子体可以实现各向异性的刻蚀,容性耦合等离子体更适于用来沉积和刻蚀大面积基片,因此射频容性耦合等离子体的研究引起了人们的广泛关注。而在沉积和刻蚀大面积基片时,对等离子体的均匀性有一定的要求。随着射频频率的增加,放电模式将由E模式向H模式转变,驻波效应、电报效应和趋肤效应等现象的出现使得等离子体出现一定程度的不均匀性。进入腔体的电磁波的波长与腔体的尺寸相当时,将出现驻波效应。当电磁场的横向磁场较强时,将出现趋肤效应。而当放电的上下电极不对称时会出现明显的电报效应。这些效应将导致容性耦合等离子体的不均匀,如驻波效应导致腔体中心等离子体密度增强,电报效应和趋肤效应将造成腔体和电极周围的较强的等离子体密度。为了研究容性耦合等离子体的均匀性,本文使用的容性耦合等离子体源为直径300mm的放电腔体,下电极直径200mm,上电极金属腔体相连接,即电极是不对称的。激发等离子体所用射频频率主要由信号发生器所产生,射频信号经过射频功率放大器的放大后直接传输到射频匹配器,匹配器的功率输出极与功率电极相连,使用了13.56MHz,19MHz,和41MHz3组频率。实验通过使用高分辨的等离子体发射光谱系统(OES),测定了射频驱动的容性耦合Ar等离子体的750.4nm光谱线的径向分布特性,从而间接反应容性耦合Ar等离子体的电子密度径向分布与射频频率,气压,腔体结构和射频功率间的关系。实验结果表明,等离子体发射强度的空间分布对压强、频率和放电腔体的结构有很强的依赖关系。边界效应(如电报效应、趋肤效应等)使得等离子体发射光谱在电极边缘附近具有强的光谱线强度,从而使得200mm范围内等离子体的不均匀性高于100mm范围内的情形;驻波效应的存在导致光谱线强度在反应器中心位置出现一个中等强度的谱峰。另外,由于射频波可以在介质板中的传播,使得上极板覆盖有介质情况下的等离子体的不均匀性要高于无介质覆盖的情形。由于电报效应的存在,当上极板覆盖有介质后,趋肤深度增大,这使得电极边缘的谱峰的宽度增加。应用静电探针(郎谬尔探针)测量腔体内径向不同位置的电子密度,离子通量和离子密度。实验结果表明,在高频的射频功率驱动下在放电中心的离子密度和电子密度较高。在高气压的情形下电极边缘存在明显的增强,且这个峰的宽度受到电极是否覆盖介质的影响,试验结果与发射光谱法所得结果相同相似。