微纳米制造广泛应用于电子材料、生物医学、航空航天、军事等诸多领域,是推动新型产业发展的最为重要的技术之一。根据摩尔定律,特征尺寸会越来越小,绝大多数微纳制造工艺需要引入反馈控制来满足更高的精度要求,然而由于缺乏适用于控制的有效感知手段,导致大多数微纳制造工艺研究长期得不到发展。为了解决这一问题,本课题将对一种非常典型的微纳制造工艺——等离子体刻蚀进行研究。本课题的工作是基于混合层原理及蒙特卡罗算法,搭建等离子体刻蚀过程的仿真模型,并对等离子体刻蚀过程中的控制参数与刻蚀结果的关系展开研究。主要分为以下几点内容:1.以薄膜生长过程为应用背景,基于动力学蒙特卡罗算法和OpenMP提供的共享内存式并行系统编程方案,对该过程实现算法的并行仿真,并对该仿真区域引入了周期性边界条件。将并行仿真算法得到的结果与基础蒙特卡罗仿真算法的结果进行比较时,验证了并行仿真算法不改变结果的正确性和过程的动态性。随后对多线程算法进行了加速效果的分析。2.基于混合层原理和动力学蒙特卡罗算法完成了等离子体刻蚀的三维建模。建模过程中,为了将刻蚀材料的原子组分信息和各种刻蚀反应嵌入模型中,基于网格法,将三维模拟域划分成一个个具有组分信息的小方块;同时为了使仿真更加接近实际情况,对三维模拟域进行局部多项式曲面拟合。3.以SiO2等离子体刻蚀过程为背景,模拟得到了不同控制条件下刻蚀材料表面微观结构的几何形态、刻蚀面粗糙度及材料性质组成等微纳尺度特征,控制条件包括不同的中性粒子与等离子通量比值、不同的离子能量,并对不同控制条件下仿真结果的差异进行了分析。并对离子角度分布对刻蚀结果的影响进行了讨论。课题对等离子体刻蚀微观过程的建模仿真,可以为等离子体刻蚀过程引入反馈控制工艺和其他微纳制造工艺研究中遇到的实时微纳感知问题的解决提供参考。