射频容性耦合等离子体（Radio Frequency Capacitively Coupled Plasmas,RF CCPs）被广泛地应用在刻蚀和薄膜沉积等半导体集成电路制造工艺中。工业中采用的CCP源大多具有几何非对称结构,射频源通过匹配网络与电极板相连。低气压放电中电极有限几何非对称效应会导致等离子体具有很强的非线性,等离子体电流产生高次谐波,两个鞘层的动力学过程不同,会对电子的加热机制产生重要影响。因此,要对CCP源做一个真实的电学分析,需要考虑等离子体电路模型,其中包括匹配箱及真实电路系统的其他元件。另外,现有的研究工作中非线性整体模型所采用的电子密度和电子温度均是输入的固定参数,计算模型不够自洽。外电路模型自洽耦合等离子体模块可以预测分析等离子体电流高次谐波,在一定密度范围内共振产生的谐波可以作为判断等离子体密度增大或减小的诊断方法,通过对它的研究可以加深对CCP加热机制等基本物理问题的理解。因此,很有必要对这些问题进行深入细致的研究。此外,从电路的角度考虑等离子体放电阻抗特性对于理解等离子体的容性或感性性质是一种有效的辅助方法。本文采用基于外电路阻抗匹配的等离子体等效电路模型耦合非线性整体模型,主要研究了几何非对称电极位形下不同的外部控制参数对等离子体能量沉积、加热机制及相关电学物理量的影响。第一章介绍了低温等离子体相关基础理论知识,以及射频容性耦合等离子体源中基于等效回路模型的几何非对称效应的研究进展以及外电路阻抗匹配的研究进展。第二章介绍了基于外电路阻抗匹配的等离子体等效电路模型耦合非线性整体模型的模拟方法,包括内循环和外循环的双向耦合过程及容性耦合等离子体等效回路模型、CCP整体模型和外电路阻抗匹配模块等。第三章基于以上模块具体讨论了不同控制参数对几何非对称等离子体动力学行为的影响,包括放电气压、电极间距、电压幅值及放电频率对等离子体电流、等离子体密度、吸收功率以及电流中高次谐波的影响。在满足阻抗匹配的不同物理模拟条件下,通过计算电路模型,对各个支路的电流、负载各部分的耗散功率分布占比、随机加热和欧姆加热的变化趋势进行研究。结果表明:在低气压下,当驱动、接地电极的面积比较小时,几何非对称下非线性鞘层电容所耦合产生的串联共振现象会增强电子加热过程,而当接地极板的面积较大以及高气压下,此增强效应减弱。低气压时沉积在鞘层中的功率远大于体区电阻的两种加热功率之和。低气压下随着放电间距的增大,等离子体电流幅值增大,电流的高频振荡变得显著,串联共振的频率降低,而共振幅值相应增大。其次,在低气压小间距的放电腔室中,鞘层中的随机加热功率高于等离子体区的欧姆加热功率,同时对电压的依赖性也更强。最后,随着放电频率的升高,串联共振的谐波次数降低,高频下串联共振现象更容易产生。