随着大规模集成电路的发展,对刻蚀线宽要求越来越窄,等离子体刻蚀已成为亚微米及以下尺度最主要的刻蚀技术。通过对刻蚀工艺过程的理论研究,取得的成果为优化工艺参数,提高刻蚀质量和效率提供了全面的理论指导。在半导体加工工艺中,选择的刻蚀材料常常是硅和二氧化硅。因此,研究相关的刻蚀机理具有一定的实际意义。本文研究的是氩气等离子体中的二氧化硅刻蚀。在第二章中,首先建立了两个模型。一个是包含了蒙特卡洛(Monte Carlo:MC)方法描述离子输运特性的流体混合模型；一个是利用了元胞自动机方法的刻蚀剖面演化模型。流体混合模型的目的是得到不同条件下抵达二氧化硅的离子能量分布(Ion Energy Distributions:IEDs)和离子入射角度分布(Ion Angular Distributions:IADs)。刻蚀剖面演化模型采用混合模型得到的离子能量分布和离子角度分布,自洽地描述二氧化硅刻蚀剖面的演化。第三章,研究了在无碰撞鞘层中,设定离子的角度分布为高斯分布,射频偏压和直流电压条件下二氧化硅刻蚀剖面演化规律。经过对刻蚀剖面演化的分析,结果显示直流电压幅值、射频偏压幅值、中性粒子和离子数的比率、离子入射的角度以及被视为绝缘体的光刻胶和二氧化硅的充电效应对刻蚀剖面演化起关键作用。当电压的幅值变大的时候,刻蚀深度将变深。中性粒子和离子数的比率越大以及高斯分布的方差越大,刻蚀深度越浅。光刻胶和二氧化硅的充电效应改变了附近的电场,从而影响了刻蚀剖面的演化,这是以绝缘体为刻蚀基底的一个显著的特点。第四章,研究了在碰撞鞘层中,不同气压和电压条件下,二氧化硅刻蚀剖面的演化规律。结果显示,电压幅值越大,刻蚀深度越深,这和在无碰撞鞘层中是一样的。气压越大,刻蚀深度越浅,这是由于随着气压的上升,鞘层内部粒子间的碰撞加剧,导致粒子的能量下降或者各向异性遭到破坏所造成的。