隨著器件尺寸的日益縮小，半導(dǎo)體制造工業(yè)逐漸進(jìn)入原子尺度階段。在未來10年內(nèi)，可接受的特征尺寸變化幅度將被要求在3~4個硅原子量級以內(nèi)。器件尺寸的不均勻性很大程度上將影響整個器件的穩(wěn)定性、漏電流和電池功率損耗，引起器件失效和良率降低。等離子表面處理機(jī)為了準(zhǔn)確控制蝕刻過程和改善蝕刻結(jié)果，原子層蝕刻技術(shù)被開發(fā)并研究。盡管原子層蝕刻技術(shù)在二十幾年前已經(jīng)被報道，但是其蝕刻速率相對于傳統(tǒng)蝕刻技術(shù)相對較慢，較低的蝕刻工藝產(chǎn)量制約了它在半導(dǎo)體制造業(yè)中的應(yīng)用。但是隨著三維結(jié)構(gòu)鰭式晶體管技術(shù)的發(fā)展，等離子表面處理機(jī)原子層刻蝕技術(shù)均勻性，超高的選擇等突出優(yōu)勢，使得其在一些關(guān)鍵刻蝕工藝中得到了很好的應(yīng)用。
等離子表面處理機(jī)原子層蝕刻技術(shù)被認(rèn)為是很有前途在原子級別實現(xiàn)蝕刻的方法，這與它具有自限制行為有關(guān)。自限制性行為是指隨著蝕刻時間或反應(yīng)物導(dǎo)入量的增加，蝕刻速率會逐漸變慢達(dá)到停止。一個理想的原子層蝕刻循環(huán)可以分為以下4個階段:①向腔體中通入反應(yīng)氣體，對材料表面進(jìn)行改性形成單層自限制層;②停止通入反應(yīng)氣體，并用真空泵除去多余的未參加反應(yīng)的氣體;③向腔體中通入高能粒子，除去單層自限制層從而實現(xiàn)自限制蝕刻行為;④停止通入高能粒子，用等離子表面處理機(jī)真空設(shè)備泵除去多余的未參加蝕刻的粒子和蝕刻副產(chǎn)物。
對于實際的原子層蝕刻過程中每一個循環(huán)的反應(yīng)A和B而言，理想的單層自限制蝕刻過程很難被實現(xiàn)。反應(yīng)A包括4種不同的表面改性機(jī)理，分別為化學(xué)吸附、沉積、轉(zhuǎn)換和剝離。反應(yīng)B大多需要等離子體輔助，運(yùn)用離子進(jìn)行各向異性蝕刻，得到高深寬比的蝕刻結(jié)構(gòu)。等離子表面處理機(jī)從原子層蝕刻開發(fā)到目前為止，已經(jīng)被證明適用于二十多種不同的材料，包括半導(dǎo)體、絕緣體和金屬等。相信在不久的將來，它會被應(yīng)用于更多的材料蝕刻。24746