集成电路技术的快速发展对生产工艺提出了越来越高的要求。而刻蚀作为集成电路生产过程中的一个重要环节,其工艺参数对刻蚀结果有着很大的影响。通过刻蚀试验获得工艺参数的方法,效率低,成本高。而通过仿真研究刻蚀演化过程,分析不同工艺参数对刻蚀结果的影响,可以节省大量的人力、物力和财力。针对等离子刻蚀过程,本文研究了几种不同的算法,分别设计实现了二维和三维刻蚀演化仿真工具,并通过与实验结果比较验证了方法的有效性。此外,由于仿真过程中的相关参数求取困难,通过引入实验数据,对比实验与仿真之间的差异,利用优化方法对这些参数进行优化,使得仿真结果更加准确。本文主要完成了如下的研究工作:1)提出一种新的基于线算法和分子动力学相结合的二维刻蚀演化方法,实现了跨尺度的刻蚀演化仿真。应用分子动力学方法计算到达模型表面的粒子的实际刻蚀效果,并将其折算成局部刻蚀率返回给线算法,从而更新下一步的剖面形貌。该方法简化了相关参数,扩大了仿真方法的适用范围,实现了对刻蚀过程的二维表面演化仿真。2)改进了一种基于元胞自动机的三维刻蚀演化仿真方法。通过对模型压缩表示优化模型,使得演化过程中空间需求降低;同时利用刻蚀产额等效粒子对基底材料表面的刻蚀效果,降低了仿真实施的难度。通过研究不同实验条件对刻蚀结果的影响,验证了算法在进行三维刻蚀演化中的有效性。3)提出了依据实验数据来优化刻蚀产额参数的方法。通过实际的刻蚀剖面和模拟剖面之间的对比,设定适应度函数将刻蚀产额参数求解问题转化为最优化问题。应用序优化方法和禁忌搜索算法相结合来解决这个优化问题,通过优化参数获得更加准确的仿真结果。