器250中具有更低离子透明度的区域相比而言，吸收器250中具有更高离子透明度的区域允许更大百分比的离子通过。吸收器250可被配置成包含具有更低离子透明度的区域以及具有更高离子透明度的区域。在当前示例中，具有更低离子透明度的区域可处于漂移区226中具有更高电流密度的区域中，同时具有更高离子透明度的区域可可处于漂移区226中具有更低电流密度的区域中。因此，吸收器250可被配置成使得离开吸收器250的离子的电流密度分布比从等离子体220流向吸收器250的离子的电流密度分布更均匀。在一个示例中，吸收器250被配置成具有从吸收器250的中心向外部边缘增大的离子透明度。
[0027]在一些示例中，吸收器250可大致平行于端壁216并与侧壁218同心。在该示例中，等离子体220的截面中心可与等离子体源腔202的中心轴对齐。在另一示例中，吸收器250的中心可大致与等离子体220的截面中心以及工件206的中心对齐。在该示例中，吸收器250的直径可小于或等于等离子体源腔202的内径236。例如，吸收器250的直径可介于0.3D和1.0D之间，其中D是等离子体源腔202的内径236。在一个示例中，吸收器250的直径可介于0.5D和0.8D之间，其中D是等离子体源腔202的内径236。
[0028]吸收器250可处于等离子体220的中心与支撑结构208之间。在其中基于等离子体的材料改性系统200包括栅格224的情况下，吸收器250可要么处于等离子体220的中心与第三组磁体214之间，要么处于第三组磁体214和栅格224之间。在其它情况下，其中基于等离子体的材料改性系统200不具有栅格224，吸收器250可要么处于等离子体220的中心与第三组磁体214之间，要么处于第三组磁体214和支撑结构208之间。在一些情况下，吸收器250可布置成与支撑结构208相距不小于5cm。应该理解的是，在一些示例中，基于等离子体的材料改性系统200可具有多于一个吸收器。
[0029]在一个示例中，吸收器250可耦接至接地电势或偏压源(未示出)。偏压源可以是例如DC、脉冲DC或RF电源。偏压源可用于将偏置电势施加至吸收器250从而使得离子吸引至吸收器250或者使得离子被排斥而远离吸收器250。在另一示例中，吸收器250可被配置成具有悬浮电势。例如，吸收器250可与任意电源或能量槽电隔离，因此吸收器250的电势决定性地取决于来自等离子体220的充电。在一些情况下，吸收器250可包括两个或更多区域，而且该两个或更多区域可被配置成被独立偏置。独立地偏置吸收器250的多个区域在实现离开吸收器250的离子的更均匀的电流密度分布方面可能是有利的。
[0030]处理腔204中的支撑结构208被配置成将工件206布置在针对材料改性的离子束234的路径中。工件206可以是制造IC芯片和太阳能电池时使用的半导体衬底(例如，硅晶圆)。在其它情况下，工件206可以是用于制造平板显示器或薄膜太阳能电池的具有薄膜半导体层的玻璃基片。支撑结构208被配置成将工件206布置成与栅格224相距距离242。将工件206布置得太靠近栅格224，由于栅格224的离子阴影效应，可导致离子束234的较差的电流密度均匀性。将工件206布置得太远离栅格224，由于离子会聚或分散损失的影响，也可导致离子束234的较差的电流密度均匀性。在一个示例中，距离242介于1cm和10cm之间。在另一示例中，距离242介于30cm和40cm之间。
[0031]在一些实施例中，支撑结构208可被配置成使得工件206旋转。在基于等离子体的材料改性期间使得工件206旋转，可有利于改进利用离子处理工件206的均匀性。此外，支撑结构208可被配置成使得工件206倾斜以控制离子束234相对于工件206的垂线的入射角度。应该理解的是，支撑结构208可被配置成使得工件206旋转同时使得工件206倾斜一个给定角度。
[0032]虽然在该示例中，基于等离子体的材料改性系统200被示出为具有可选的栅格224，在其它情况下，基于等离子体的材料改性系统200可不包括栅格224。在这样的情况下，支撑结构208可被配置成将偏压施加在工件206上。例如，支撑结构可耦接至偏置电源254以便将偏压施加至工件206。对工件206进行偏置的功能用于使得离子从等离子体220向工件206加速，从而利用离子处理工件206。此外，支撑结构208可被配置成将工件206布置在与第三组磁体214相距优化距离，从而最小化第三组磁体214的离子阴影效应以及针对腔壁的离子损失。在一个示例中，支撑结构208可被配置成将工件206布置成与第三组磁体214相距一个介于0.1OD至0.33D的距离，其中D是等离子体源腔202的内径236。在另一示例中，支撑结构208可被配置成将工件206布置成与第三组磁体214相距一个介于0.2?至0.30D的距离。
[0033]如上所述，第一组磁体210、第二组磁体212和第三组磁体214被配置成将等离子体220的高能电子限制在等离子体产生区域232内。限制等离子体220的高能电子是有利的，这是因为这导致了更高的电离速度，因此导致了基于等离子体的材料改性系统200的更低操作压力。在更低操作压力下，由于与背景气体的碰撞，离子束234存在较少的角散射，这就导致离子束234具有更紧密的入射角分布。此外，在更低操作压力下，电子温度更大，使得等离子体220中的电离速度更快，这就降低了中性物质相对于离子的集中度。中性物质的更低集中度总体上导致了等离子体源腔202和处理腔204的壁上的更少的膜沉积，因此导致了更高的气体效率。由于从腔壁剥落的膜沉积导致的微粒污染也减少，这改进了系统可靠性、针对制造的系统可用性以及器件产率。而且，中性物质的更低集中度降低了工件206上的寄生刻蚀、氧化和沉积，因此导致更少的装置损耗和更高器件产率。
[0034]在当前示例中，第一组磁体210、第二组磁体212和第三组磁体214被配置成使得基于等离子体的材料改性系统200能够操作在低于0.1Pa的压力下。具体地，第一组磁体210、第二组磁体212和第三组磁体214可被配置成使得等离子体220能够被稳定地产生并保持在低于0.1Pa的压力下。在另一示例中，第一组磁体210、第二组磁体212和第三组磁体214可被配置成使得等离子体220能够被稳定地产生并保持在低于0.02Pa的压力下。在又一示例中，第一组磁体210、第二组磁体212和第三组磁体214被配置成使得等离子体220能够被稳定地产生并保持在低于0.1Pa的压力下而无需使用附加的气体(例如，氢气、氩气、氙气)来协助保持等离子体。传统的基于等离子体的材料改性系统通常操作在大约IPa的压力下。在低于0.1Pa的压力下，传统的基于等离子体的材料改性系统可能不能够产生并保持稳定的等离子体，因此不能稳定地执行材料改性。“稳定的等离子体”或“稳定地产生并保持的等离子体”被定义为其中在材料改性处理期间平均电流密度的改变不超过±5% (在一些情况下，不超过±3%)的等离子体。此外，“稳定的等离子体”或“稳定地产生并保持的等离子体”中原子或分子的质量大于20AMU的离子的集中度不会变化超过10%。
[0035]图3描绘了示例性等离子体源腔202的截面图。如图3所示，第一组磁体210、第二组磁体212和第三组磁体214以交替的极性布置以产生围绕等离子体产生区域232的多会切磁场(如磁场线302所示)。多会切磁场通过从端壁216、侧壁218和第三组磁体214排斥高能电子，将等离子体220大多数高能电子限制在等离子体产生区域232内。更具体地，多会切磁场用于从端壁216、侧壁218和第三组磁体反射等离子体220的高能电子，从而使得大多数高能电子能够在最终损耗至端壁216或侧壁218之前，至少多次穿越等离子体产生区域232的长度和/或直径。通过增大高能电子在等离子体产生区域232内行进的路径长度，使得原子或分子电离的可能性增大。因此，第一组磁体210、第二组磁体212和第三组磁体实现了与不具有磁约束或仅仅具有部分磁约束的传统的等离子体源所产生的等离子体相比的等离子体220中的更高电离速度。
[0036]虽然图3描绘了第二组磁体212和第三组磁体214之间的磁场线310，应该理解的是，磁场线310表示的磁场可仅仅施加在限定位置中，在限定位置中，第二组磁体212中的与第三组磁体214相邻的磁体大致平行于第三组磁体214中的与第二组磁体212相邻的线性磁体。在其它位置，第二组磁体212和第三组磁体214之间的磁场线的几何形状可更复杂以及可以是三维的。因此，总体上，靠近端壁216和侧壁218的磁场可以是线会切，同时第二组磁体212和第三组磁体214之间的磁场可具有更复杂的几何形状。
[0037]第一组磁体210和第二组磁体212产生的磁场的强度影响了等离子体源腔202的操作和可靠性，因此影响了基于等离子体的材料改性系统200的所有者的生产力和成本。端壁216或侧壁218的内表面处的太高的磁场强度(例如，大于IkG)可导致入射至尖端区域304 (即，直接处于磁极面前面的区域)处的端壁216或侧壁218的内表面的等离子体220的过度的功率密度。这可导致端壁216和侧壁218的内表面上的不均匀的膜沉积，这可使得膜沉积剥离并污染工件206。此外，等离子体220的过度的功率密度可使得来自端壁216和侧壁218的材料溅射出去，这也可能污染工件206。因此，在当前示例中，第一组磁体210和第二组磁体212未被配置成在端壁216和侧壁218的内表面产生大于IkG的磁场强度。应该理解的是，诸如钐钴、钕铁或铁镍硼之类的磁体可能是不期望的，因为这种磁体更有可能在端壁216和侧壁218的内表面产生大于IkG的磁场强度。在一个示例中，第一组磁体210和第二组磁体212被配置成使得端壁216和侧壁218的内表面处的磁场强度介于0.1kG和IkG之间。在另一示例中，第一组磁体210和第二组磁体212被配置成使得端壁216和侧壁218的内表面处的磁场强度介于0.3kG和0.7kG之间。在具体示例中，第一组磁体210和第二组磁体212包括陶瓷永磁体(例如，铁磁体)并且被配置成使得端壁216和侧壁218的内表面处的磁场强度介于0.1kG和IkG之间。
[0038]如图3所示，第一组磁体210、第二组磁体212和第三组磁体214中的每个磁体具有宽度306。在一个示例中，宽度306介于2mm和15mm之间。在另一示例中，宽度306可介于4_和8_之间。第一组磁体210、第二组磁体212和第三组磁体214的磁体可以间隔308均匀隔开。在一个示例中，相邻磁体之间的间隔308介于2cm和15cm之间。在另一示例中，间隔308介于4cm和8cm之间。
[0039]第三组磁体214可具有与第一组磁体210和第二组磁体212的磁场强度相似的磁场强度。例如，第三组磁体214可被配置成使得第三组磁体214的保护管的外表面处的磁场强度介于0.2kG和2kG之间。第三组磁体214的磁场强度可至少部分地取决于第三组磁体214的宽度和间隔。在一些情况下，第三组磁体214可具有更小的宽度(例如，2至6_)和更大的间隔(例如，7至15cm)以减小第三组磁体214导致的离子阴影。在这样的情况下，第三组磁体214可具有比第一组磁体210和第二组磁体212的磁场强度大的磁场强度。在一个示例中，第三组磁体214可被配置成具有介于4和6mm之间的宽度、介于7和15cm之间的间隔，并且被配置成使得第三组磁体214的保护管的外表面处的磁场强度介于IkG和2kG之间。
[0040]虽然在当前示例中，第一组磁体210、第二组磁体212和第三组磁体214可包括永磁体，应该理解的是，在其它情况下，第一组磁体210、第二组磁体212和第三组磁体214中的任意一个或全部可包括