摘要
射频容性耦合等离子体(RF-CCP)因具有良好的电磁场环境、均匀度高，被广泛应用于表面处理、刻蚀材料等半导体工业领域。其中，RF-CCP阻抗作为其重要表征参数之一，常用于外界匹配电路设计。同时，阻挡材料介入后的射频容性耦合放电不仅可以减少电极损耗，还能够改变射频放电形式。因此，对RF-CCP阻抗和阻挡材料介入后的RF-CCP特征参数进行研究具有重要意义。 本文通过COMSOL软件中的等离子体模块构建了RF-CCP的一维简化放电模型，仿真背景气体为氦气，利用了漂移扩散方程、重粒子方程和静电方程，并建立了电子碰撞反应和表面反应、给定了表面电荷积累边界条件和电子输运边界条件，研究了不同因素（极板间距、简化前的实际极板半径、环境气体压强、射频输入功率）对RF-CCP阻抗的影响。此外，通过在放电腔体内插入阻挡材料，研究了插入阻挡材料的厚度、介电常数对周期平均电子密度、周期平均电子温度以及周期平均电势的影响。 研究结果表明:当阻挡材料介电常数增加时，周期平均电子密度增加，鞘层内的周期平均电子温度峰值也增加，而等离子体区的周期平均电子温度近似不变。等离子体区周期平均电势随介电常数增加而减小，但仍大于无阻挡材料插入时的等离子体区周期平均电势。同时，随着阻挡材料厚度增加，周期平均电子温度增加，等离子体区的周期平均电子密度最大值先增、后减，存在极大值，且介电常数越小，极大值对应厚度越薄。阻挡材料与气体边界处的周期平均电势、等离子体区周期平均电势都随阻挡材料厚度增加出现较大程度的提升，而鞘层电位差增加幅度并不明显。 随着气体压强、极板间距增加，RF-CCP阻抗先增后减。而射频输入功率、实际极板半径与RF-CCP阻抗之间具有良好的负相关关系。RF-CCP阻抗容性特征随射频输入功率增加变化不大，随压强升高而加强，随极板间距增加而减弱，随极板半径增加先减弱、后加强。根据仿真数据结果，利用最小二乘法，得到了不同因素在一定取值范围内与RF-CCP阻抗间的四条拟合曲线，并求得各拟合曲线确定系数均大于95％，拟合效果良好。
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