【摘 要】
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在MEMS加工制造过程中,低温等离子体刻蚀技术在刻蚀工艺中占有重要地位。按等离子体源的不同,等离子体刻蚀可以分为容性耦合等离子体刻蚀和感性耦合等离子体刻蚀,其中感性耦合等离子体刻蚀由于具有高密度、高选择性、设备简单等特点,近些年受到人们的广泛关注。如果只通过实验的方法对等离子放电过程进行研究,将会消耗大量的时间和成本。通过程序仿真的方式,不仅可以灵活地更改腔体参数,还能够缩短研发周期,对等离子体在
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在MEMS加工制造过程中,低温等离子体刻蚀技术在刻蚀工艺中占有重要地位。按等离子体源的不同,等离子体刻蚀可以分为容性耦合等离子体刻蚀和感性耦合等离子体刻蚀,其中感性耦合等离子体刻蚀由于具有高密度、高选择性、设备简单等特点,近些年受到人们的广泛关注。如果只通过实验的方法对等离子放电过程进行研究,将会消耗大量的时间和成本。通过程序仿真的方式,不仅可以灵活地更改腔体参数,还能够缩短研发周期,对等离子体在腔体中的分布研究和设计优化起到指导作用。本文通过质点网格-蒙特卡洛方法（PIC/MCC）对感性耦合等离子体放电进行了仿真,仿真采用二维柱坐标腔体模型。程序分为粒子初始化、电磁场求解、粒子推动、碰撞处理及边界处理五个部分。电磁场的求解采用中心差分格式的时域有限差分方法,电流源的求解采用电荷守恒的折线方法,粒子推动模块采用显格式的蛙跳法,碰撞处理模块采用蒙特卡洛碰撞模型,电磁场边界采用完全匹配层边界方法,粒子运动边界采用反射和吸收两种方法。通过PIC/MCC程序,研究了SF6气体放电过程,对仿真结果中的粒子密度分布及角度分布进行了分析,并比较了不同外界参数对粒子密度分布的影响。PIC/MCC方法的缺点是程序运行时间长,本文通过CUDA编程模型,将程序在GPU上进行了并行加速。并行加速的部分包括电磁场求解模块、电流源求解模块、粒子推动模块及碰撞模块,并对并行程序的内存分配进行了优化。最后通过对比串行程序和并行程序的运行时间,得到程序的加速比。
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