在大规模集成电路的生产线上，半导体制造设备中的工艺腔室是最为关键的核心部件。此类半导体设备的关键核心技术往往集中在工艺腔室的研发上。核心工艺腔室中发生的工艺过程极为复杂，通常包含了流场、热场、电磁场、等离子体、化学反应等彼此耦合的多场作用。从半导体设备生产商的反馈信息可以了解到，对现有设备工艺腔室的工艺过程进行模拟是设计、工艺人员的迫切需要。　　 本文所做的研究立足于工业设计和生产中迫切需要解决的实际问题，基于多场耦合理论，组合涵盖流体，传热，化学反应，电磁场和等离子体等多学科的知识，借助有限体积求解器平台，初步构建了一套解决低压工艺腔室内等离子体放电过程仿真的切实有效的方案，能够处理如一定Kn(努森)数下感应耦合等离子体和电容耦合等离子体的放电问题。　　 根据设计研发的需要，使用构建的多场耦合解决方案对二维螺线管型线圈圆柱型腔室的感应耦合等离子体放电建模，分别计算了Ar(氩气)和CF4(四氟化碳)在一定条件下的放电结构。对三维盘香型线圈设计腔室的感应耦合等离子体放电建模，仔细计算了Ar的放电情况，进行了实验验证，得到了很好的吻合。并分析了反应腔室内等离子体的分布特点，研究了不同的控制参数如线圈电流，腔室压力对等离子体数密度，电子温度和能量沉积的影响，研究了不同腔室压力下非均匀性，总功率跟电子数密度的关系，直接计算统计了不同线圈结构对等离子体放电均匀性的影响，为线圈结构选型和设计提供指导意见。对二维轴对称腔室的双平板双频电容耦合等离子体放电建模，分别计算了Ar(氩气)和CF4(四氟化碳)双频射频放电下的等离子体生成情况。对Ar在不同双频频率和低频电压条件下的放电进行了仿真，并重现了双频分离控制效应。对稀薄气体计算，利用滑移条件和多孔介质模型对复杂屏蔽板模型进行了简化，以晶圆上方气压均匀性为依据，对工艺腔室进行选型，并回归分析了主要的设计参数。对过渡区域计算则建模了DSMC(直接蒙特卡洛模拟)方法，如对一维库特流动分别使用硬球模型和可变硬球模型建模，计算了一系列Kn(努森)数的情况；对带有单孔的类似于电容耦合等离子体的反应腔室内部Ar的高Kn(努森)数流动模拟，并与使用滑移壁面条件的连续介质模型计算结果进行对比。　　 论文的主要创新点如下：　　 1.构建了一套解决低压工艺腔室内等离子体放电过程多场耦合仿真的切实有效的方案。能够处理如低Kn数稀薄气体条件下感应耦合等离子体和电容耦合等离子体的放电问题。　　 2.将解决方案直接应用到正在开发的试验机台上，仿真结果跟试验结果吻合较好。利用构建的方案对机台的设计型号和线圈型号进行了评估和优化，填补国内在低温等离子体数值仿真及工业领域成功应用的空白。　　 3.首次使用DSMC方法来建模刻蚀机或化学气相沉积反应腔室内部的高Kn数稀薄气体过渡区域流动。该方法能够得到更真实的内部流动状态，为工业生产提供指导和帮助。　　 4.在电磁场的计算中加入考虑电磁趋肤效应的代码，大幅改善了数值计算效果和收敛性，得到稳定收敛和更符合物理真实的计算结果。　　 本文使用的计算机平台：奔腾D双核，单核主频3.2G，内存3G，windows平台。