射频容性耦合等离子体源（Radio-Frequency Capacitively Coupled Plasmas,RF-CCP）结构简单,可以产生大面积均匀等离子体,在半导体制造工业中得到了广泛应用。随着先进技术节点的发展,半导体工艺的临界尺寸逐渐接近原子量级,晶体管结构也发展到复杂的三维。因此,通过持续优化等离子体源来满足先进工艺的需求越来越具有挑战性。在众多优化等离子体源的放电形式中,脉冲调制由于独特的优势（如调控灵活、减轻晶圆表面损伤等）吸引着科研工作者与半导体从业人员的关注。在脉冲调制RF-CCP中,等离子体特性和电学参数具有明显的动态演化特征。尤其在脉冲调制RF-CCP的点火阶段,外部施加的射频功率强烈地耦合到等离子体系统中,系统阻抗和电子功率吸收都发生了明显的模式转换。当脉冲点火的初始电子密度非常低时,脉冲调制RF-CCP的点火过程与射频击穿非常类似,平行板放电系统经历了从“平行板电容器”到“平行板等离子体”的演变。因此,要想对脉冲调制RF-CCP的点火过程进行深入探索,通常需要采用高时空分辨率的研究方法。这些研究方法（包括实验诊断、模拟计算和理论模型）都必须表征脉冲调制RF-CCP的动态演化特征。在本论文中,选择氩气作为工作气体:1)采用多种高时空分辨的实验诊断手段,获得了相关电学参数和等离子体参数在脉冲调制RF-CCP点火阶段随时间的演化;2)采用PIC/MCC（Particle-in Cell and Monte Carlo Collision）方法追踪了脉冲点火的动态过程,对部分实验结果进行了验证,并为脉冲点火过程提供了更深入的理解;3)建立了一个电学解析模型,辅助解释了脉冲等离子体点火过程中的复杂阻抗演化。本论文的主要目的是对中等气压下（13.3-133 Pa）脉冲调制RF-CCP的点火过程进行全面的探索,为更好地理解和调控脉冲放电提供参考。本论文主要内容为:第一章,首先对等离子体在半导体工业中的应用和脉冲调制等离子体的优势进行了介绍;然后描述了脉冲调制等离子体的特征及相关研究进展,聚焦于脉冲调制RF-CCP的点火阶段,指出当前研究中存在的挑战与不足;最后,给出了本论文的结构安排。第二章,首先给出了本文工作中使用的脉冲调制RF-CCP实验系统;然后详细描述了实验中使用的多种诊断手段,包括发卡探针及其时间分辨功能的实现,时间分辨和相分辨发射光谱,以及电压、电流波形的时间分辨快速傅里叶变换（FFT）分析;最后,简要介绍了本文模拟采用的PIC/MCC模型。第三章,利用低初始电子密度条件下脉冲放电点火过程的演化特性,近似给出了特定气压下的RF-CCP击穿过程。在实验上,采用多种诊断手段分别获得了电子密度、等离子体发光强度和时空电子激发动力学、电压和电流波形的幅值及相位在脉冲点火阶段随时间的演化。特别是,首次在实验上给出了电子群在均匀射频电场作用下的时空动力学图像。在与实验相同的放电条件下,采用PIC/MCC模拟对击穿过程进行了追踪,模拟和实验结果吻合地很好,为更好地理解击穿过程中不同电子加热模式之间的转换提供了支持。此外,采用一个电学解析模型对系统阻抗演化进行了分析,并辅助解释了放电中心处电场的相位演化。第四章,采用多种实验诊断手段和PIC/MCC模拟,研究了脉冲“关闭”阶段持续时长(Tof f)对脉冲调制RF-CCP点火过程的影响,Toff决定了脉冲开启时的初始带电粒子密度(nin i)。实验结果表明,脉冲等离子体的点火演化强烈地依赖于Toff。特别是,当Toff相对较长时,等离子体发光强度与射频功率沉积在脉冲点火阶段的演化趋势非常相似,意味着沉积的射频功率主要被电子吸收,电子迅速通过非弹性碰撞耗散能量。时空电子碰撞激发率的演化显示,对于不同的Toff,电子功率吸收在脉冲点火阶段经历了不同的模式转换:1)对于非常短的Tof f(即很高的nini),“α”模式在整个点火阶段占据主导;2)对于中等的Toff,除了“α”模式,还可以观察到体区漂移电场引起的强电子碰撞激发区域;3)对于非常长的Toff,脉冲点火过程与射频击穿非常类似。通过预设合适的nini,PIC/MCC模拟结果非常好地重复出实验上电压、电流波形相位差随时间的演化,拓展和补充了一些电学参数结果,为更好地理解系统阻抗在脉冲开启之后的演化提供了帮助。第五章,采用多种实验诊断手段,对比和分析了气压和电压对脉冲调制RF-CCP点火过程的影响。在本章中,以一个极低的初始带电粒子密度实现脉冲点火,因此点火过程与射频击穿类似。取得的重要结果如下:1)在“预击穿”阶段,首次通过实验展示了时空电子激发动力学在不同气压下的差异,结合其它一些实验成果,直观地理解了射频击穿电压随气压的演化。即,在低气压下,时空电子碰撞激发率图像呈现一种“倾斜”的模式,局限在电极附近且跟电极表面有很大重叠,意味着大量电子能量在电极损失。随着气压升高,时空电子碰撞激发率图像的斜率变小,在放电空间呈现一种“广阔”的分布,且电子能量更多地通过一些低阈值能量的激发碰撞耗散。因此,射频击穿电压在特定气压取极小值,高于或低于这一气压值,击穿电压都将升高。2)随着电压幅值升高,脉冲点火提前,等离子体参数和电学参数的演化也更加剧烈。此外,在高电压下,当等离子体发光强度出现过冲时,电子碰撞激发率呈现十分复杂的时空分布,即由于局部增强的电场,电极附近的电子碰撞激发远高于放电中心。