射频感性耦合等离子体(Radio-Frequency Inductively Coupled Plasma,RF-ICP)源可以利用简单的装置在低气压条件下产生高密度等离子体,因此被广泛地运用在工业生产中。在微电子集成电路制造中,晶片尺寸的不断增加、芯片微结构特征尺寸的相应降低对等离子体源的均匀性、不同材料刻蚀的选择性等方面的要求也越来越严格。为了满足这些要求,需要研究各种等离子体参数在加工工艺中的作用以及这些参数背后的放电机理,其中电子温度是最重要的等离子体参数之一。在等离子体加工中,电子温度是影响刻蚀和沉积过程的关键参数之一。在实验研究中,电子温度更是基本的等离子体参数,它蕴含着感性耦合等离子体源的电子加热机制和放电机制的信息,如欧姆加热和随机加热机制,输入功率的损失以及粒子之间的碰撞和反应等等。本论文主要研究问题是针对氩感性耦合等离子体中随着输入功率增加,电子温度呈现出先减小后增大的实验现象。前人针对该实验现象已经做了很多工作,解释了电子温度下降的原因是因为电子与亚稳态氩原子之间发生的多步电离反应在输入功率较低时增长速率较快,多步电离反应在总反应中占比较大造成的;电子温度数值随后出现上升现象是因为随着输入功率增大,趋肤效应逐渐占据主导作用造成的。但是在气压50mTorr时,实验中的电子温度变化曲线与模拟工作中的电子温度变化曲线仍存在一些差距,主要表现在电子温度变化拐点对应的输入功率值上。实验中的结果在输入功率500W附近出现电子温度变化拐点,而在模拟工作中的电子温度变化拐点对应的输入功率值是100 W附近。考虑到出现该差异的原因是前人模拟工作中没有考虑中性气体加热效应,本论文利用二维流体模型和混合模型研究了中性气体加热效应,分析了气体对流、气压、腔室高度等因素对加热效应的影响,继而研究其对射频氩感性耦合等离子体中电子温度的影响。通过对纯流体模型和混合模型计算的结果分析,本文讨论了不同因素对电子温度变化趋势的影响。由于PEGASUS软件中的种种限制,在纯流体模型中很难体现出中性气体加热效应的影响,因此需要利用蒙特卡洛模型进一步考虑中性气体加热效应。在纯流体模型给出的模拟结果中,较大的亚稳态氩原子激发截面会增加亚稳态氩原子的数密度,促进了电子与亚稳态氩原子碰撞过程,造成电子温度数值降低和输入功率较大区域中的电子温度上升趋势变缓的现象;腔室中心处的电子温度和电子温度峰值相比,由于趋肤效应在腔室中心处的影响减弱的原因,电子温度变化趋势拐点对应的输入功率值呈现出变大和电子温度上升趋势变缓的现象;增加对流效应后会造成氩原子数密度增大,同样促进了电子和氩原子的碰撞过程,降低了电子温度数值;气压增大导致氩原子激发到亚稳态氩原子的激发比率降低,抑制了亚稳态氩原子的多步电离反应,使得电子温度下降趋势减小和上升趋势增加,气压增大同时也会使气体变得粘稠,降低了对流效应对电子温度的影响;较大的腔室由于等离子体的输运过程增加使得单位长度上电子能耗增加,降低了电子温度数值,对流效应在较大的腔室中对电子温度的影响也会减弱;因为高气压和大腔室对电子温度有着相似的影响,所以在高气压大腔室的情况下,对流效应的影响很弱,很难对腔室中心处的等离子体产生影响,直接将氩原子吹离了腔室,造成了腔室中氩原子的数密度下降的现象,导致电子温度下降趋势消失和电子温度上升的异常现象。本文通过蒙卡方法计算了中性气体的加热效应,结果表明,中性气体温度相较于流体模型中有了一些提升,出现了电子温度升高和电子密度下降的现象。这是因为中性气体遵循气态方程的描述,中性气体加热效应会使得中性气体密度下降,减小了中性原子与电子之间的碰撞造成的。由于蒙卡中的离子温度仍然是室温,导致蒙卡模型计算的中性气体温度与实验中测量温度仍有较大差距,所以电子温度的变化拐点对应的输入功率值依旧没有改变。将中性气体温度设置为与实验相当的数值时,发现由于中性气体温度的进一步升高,造成了氩原子的数密度进一步减小,与氩原子数密度息息相关的趋肤效应也随之减弱,相当于增强了电子与亚稳态氩原子的多步电离反应,造成了电子温度拐点向输入功率较大值移动的现象。该结果表明了中性气体加热效应会使电子温度趋势向较高的输入功率处移动,证实了前人模拟工作中关于中性气体加热效应会促使电子温度变化趋势向高输入功率移动的猜想。