等离子体刻蚀技术与薄膜沉积、光刻等工艺结合,通过精细的图形转移在衬底材料上形成微电子器件的微观结构,是半导体制造业中不可或缺的技术。在等离子体刻蚀技术中,离子在鞘层中的输运过程对刻蚀剖面演化起至关重要的作用。具体来说,到达材料表面的离子能量是关键的物理量,因为它驱动表面反应、决定反应速率、影响聚合物的形成以及刻蚀的选择性。为了满足目前原子/分子级别刻蚀剖面精度的要求,精准地将到达材料表面的离子能量分布（Ion Energy Distributions,IEDs）和离子角度分布（Ion Angular Distributions,IADs）控制在一定范围变得极其重要。本文采用多尺度模型,研究了通过施加裁剪波偏压调控IEDs和IADs对刻蚀剖面演化产生的影响,为工业中工艺优化和设备开发提供理论支撑,减少试错成本。在第一章中,介绍了等离子体刻蚀技术的背景、发展、现状及挑战,IEDs和IADs的研究进展。在第二章中,针对等离子体刻蚀过程中多层次、跨尺度的特点,建立了由整体模型、鞘层模型和刻蚀槽模型组成的多尺度刻蚀仿真演化模型。在第三章中,应用整体模型,研究了在Ar/Cl2射频感性耦合等离子体（Inductively Coupled Plasma,ICP）中,放电参数对反应腔室中等离子体状态参数的影响。结果表明:中性粒子与带电粒子的通量比依赖于氩气的稀释,随着氩气含量增加,氯分子离解率增加,电负性减小;随着放电功率增大,离子碰撞加剧,电离率增加,电负性反而减小;随着压强的增大,带电粒子密度先小幅上升,然后持续下降。在第四章中,将整体模型获得的粒子密度和电子温度及裁剪波偏压作为鞘层模型的输入参数,研究裁剪波偏压和放电参数对材料表面IEDs和IADs的影响。结果表明:通过对偏压波形的“裁剪”,可产生一个或两个峰值的IEDs,并且IEDs具有在各自峰值中选择离子能量和相对通量的能力;随着放电气压增加,高能峰向低能区移动,小角度分布的离子数减少;随着放电功率增大,高能区离子数增多,IADs更加集中。在第五章中,将整体模型所得的粒子通量和鞘层模型所得的IEDs、IADs作为刻蚀槽模型的输入参数,研究裁剪波偏压对刻蚀剖面演化产生的影响。结果表明:当IEDs被调控到仅有低能离子时,刻蚀槽底部虽较为平坦,但刻蚀速率小,且容易造成侧壁刻蚀;当IEDs仅有高能离子时,刻蚀速率大,但刻蚀槽底部的微槽效应明显;刻蚀剖面演化结果不仅取决于离子的平均能量,而且还明显地依赖于IEDs的具体形状。