被配置成产生与以上结合图3描述的多会切磁场类似的多会切磁场的电磁体。电磁体可包铁磁结构，其使得电磁体具有与图3的第一组磁体210、第二组磁体212和第三组磁体214的有效极面类似的有效极面。在一个示例中，第一组磁体210和第二组磁体212可包括电磁体，其被配置成在端壁216和侧壁218的内表面处产生介于0.1kG和IkG之间的磁场强度。第三组磁体214可包括电磁体，其被配置成在第三组磁体214的保护管的外表面处产生介于0.2kG和3kG之间的磁场强度。
[0041]图4A和图4B分别描绘了等离子体源腔202的透视图和截面透视图。在当前实施例中，如图4A和4B所示，第一组磁体210和第二组磁体212具有圆形结构，同时第三组磁体214具有线性结构。参见图4A，第一组磁体210包括沿端壁216分布的永磁体同心环。第二组磁体212包括围绕侧壁218的外周延伸的多列永磁体。参见图4B，第三组磁体214包括线性磁体，其在等离子体源腔202的内部延伸的并且基本均匀地分布在等离子体源腔202的内部截面面积上。第三组磁体214的线性磁体可对齐至与端壁216大致平行的平面。此外，第三组磁体214的线性磁体可能或者可能不对齐至第一组磁体210和第二组磁体212的磁体。如上所述，第三组磁体214的每个磁体可装在保护管中以防止由于等离子体220的直接暴露导致的损害。此外，等离子体源腔202可被配置成使得冷却液(例如，水、甘醇等)流通每个磁体和相应保护管的内表面之间的内部通道，以保持第三组磁体214冷却。
[0042]在当前示例中，如以上参考图3所述，第三组磁体214的线性磁体被配置成具有交替极性，由此每个线性磁体的极面场方向大致垂直于端壁216。然而，在其它示例中，第三组磁体214的线性磁体可被配置成具有交替极性，由此每个线性磁体的极面场方向大致平行于端壁216。
[0043]虽然在当前示例中，第一组磁体210和第二组磁体212每个都具有圆形结构，同时第三组磁体214具有线性结构，应该理解的是，第一组磁体210、第二组磁体212和第三组磁体214可具有替换结构。例如，在一些情况下第一组磁体210和/或第二组磁体212可具有线性结构。此外，第三组磁体214可具有圆形结构。
[0044]图5A和5B描绘了具有第一组磁体、第二组磁体和第三组磁体的替换结构的等离子体源腔500的透视图和截面透视图。如图5A和5B所示，第一组磁体502和第二组磁体504具有线性结构，同时第三组磁体506具有圆形结构。参考图5A，第一组磁体502和第二组磁体504包括线性磁体，其以交替极性布置并且分别沿端壁508和侧壁510分布。第二组磁体504的线性磁体可布置成平行于等离子体源腔500的长度512。参考图5B，第三组磁体506包括以交替极性布置的永磁体同心环。类似于图3的第三组磁体214，第三组磁体506的每个磁体的极面场方向可平行于或垂直于端壁216。此外，第一组磁体502和第二组磁体504可被配置成使得端壁和侧壁的内表面处的磁场强度类似于或等同于如以上参考图3所述的第一组磁体210和第二组磁体212的磁场强度。第三组磁体506可被配置成使得容纳第三组磁体506的保护管的外表面处的磁场强度类似于或等同于如以上参考图3所述的第三组磁体214的磁场强度。
[0045]图6描绘了示例性吸收器250的正视图，示例性吸收器250可用于图2的基于等离子体的材料改性系统200以调节离子束234的电流密度分布。如图6所示，吸收器250包括离子吸收材料图案。开口 606布置在离子吸收材料之间。离子吸收材料可以是导电材料，例如金属。在一些情况下，吸收器250可包括外涂层(例如，半导体材料)以防止杂质溅射出去并污染工件206。
[0046]在当前示例中，离子吸收材料的图案包括附接至线性杆604的同心环602图案。线性杆604相对于吸收器250的中心对称布置。线性杆604中的两个形成了吸收器250的中心环中的交叉图案。同心环602和线性杆604被配置成吸收入射至同心环602和线性杆604的离子，同时允许离子通过同心环602和线性杆之间的开口 606。应该理解的是，吸收器250可包括更少或者附加的同心环602或线性杆604以增大或减小离子透明度。
[0047]如图6所示，相邻环602之间的间隔以及因此开口 606的尺寸随着与吸收器250的中心相距的距离而增大。由此，吸收器250的离子透明度从吸收器250的中心至吸收器250的边缘增大，其中与吸收器250的中心更近的区域比与吸收器250的中心更远的区域具有更低离子透明度。参考图2，吸收器250可用于补偿从等离子体220流出的离子的电流密度分布的非均匀性。由于至腔壁的离子损失，从等离子体220流出的离子在更接近等离子体源腔202的中心轴的中心区域处，比在更远离等离子体源腔202的中心轴并更接近腔壁的外部区域处，可具有更高电流密度。因此，吸收器250可用来相对于外部区域降低中心区域处的电流密度，以实现更均匀的电流密度分布。因此，相对于从等离子体220流向吸收器250的离子的电流密度分布，离开吸收器250的离子的电流密度分布可更均匀。
[0048]图7A图示出离子在各种操作压力下流经不具有吸收器的示例性基于等离子体的材料改性系统的漂移区的电流密度分布702。图7B图示出离子在各种操作压力下离开示例性基于等离子体的材料改性系统的漂移区中的吸收器的电流密度分布704。当不使用吸收器时，电流密度分布702 (图7A)是不均匀的，其中漂移区截面中心处的离子的电流密度大于边缘处。然而，当使用吸收器时，电流密度分布704(图7B)更均匀，其中漂移区截面中心处的离开吸收器的离子的电流密度更可比于边缘处。由此，操作具有吸收器的基于等离子体的材料改性系统有利于实现处理工件的离子的更均匀的电流密度分布。
[0049]应该理解的是，吸收器250可具有其它结构用于以各种方式调节电流密度分布。总体上，吸收器250可被配置成使得吸收器250的一个区域的离子透明度不同于吸收器250的另一区域的离子透明度。区域的离子透明度至少部分地取决于区域中的开口所占的面积与区域中离子吸收材料图案所占的面积之间的比值。因此，吸收器250的具有更高比值的区域比吸收器250的具有更高低值的区域对于离子更透明。例如，吸收器250的区域的离子透明度可通过增大区域中开口 606的尺寸和密度而增大。
[0050]不同于栅格224，吸收器250中的开口占据的总面积与吸收器250中的离子吸收材料图案占据的总面积之间的比值大于2:1。使得比值小于2:1，将是不期望的，因为吸收器250会吸收从等离子体220流出的太大比例的离子，从而导致工件206处的低离子电流密度。在一个示例中，吸收器250的开口所占的总面积与离子吸收材料所占的总面积之比可介于2:1和20:1之间。在另一示例中，比值可介于5:1和15:1之间。
[0051]虽然结合基于等离子体的材料改性系统200描述了吸收器250，但是应该理解的是，吸收器250可被用于调节任意基于等离子体的材料改性系统的电流密度分布。例如，吸收器250可实现在不包含具有磁约束的等离子体源的传统的基于等离子体的材料改性系统中。
[0052]在当前示例中，返过来参考图2，栅格224包括一系列的五个栅格224。栅格224中的每个栅格被布置成平行于其它每个栅格。在该示例中，栅格224被布置成基本平行于端壁216。然而，在其它情况下，栅格224可相对于端壁216倾斜一个角度。栅格224可占据区域的处于等离子体源腔202和处理腔204之间的内部截面面积。在该示例中，栅格224具有的直径大致等于等离子体源腔202的内径236。然而，在其它情况下，栅格224具有的直径可不同于等离子体源腔202的内径236。例如，等离子体源腔202和处理腔204之间的区域可具有比等离子体源腔202的内部截面面积大的内部截面面积。在该示例中，栅格224的直径可大于内径236。在等离子体源腔202和处理腔204之间的区域具有更大的内部截面面积，可有利于减小朝向侧壁的离子损失，因此改进离开栅格224的离子束234的电流密度分布的均匀性。
[0053]栅格224的每个栅格包括孔阵列以允许离子通过。每个栅格的孔基本上对齐至其它每个栅格的孔。离子束234可因此以多个小直径离子束(即射束)的形式通过栅格224的这些对齐孔。在一些情况下，射束可在离开栅格224之后发散并且在碰到工件206之前会聚以形成单个均匀离子束。离开栅格224的离子束234的轮廓至少部分地取决于离开栅格224中的每个栅格的射束的轮廓。离开每个栅格的射束的轮廓至少部分地取决于每个栅格的孔的尺寸和对齐、每个栅格的间隔和厚度以及提供给每个栅格的偏置。应该理解的是，这些变量中的每个都可被调节来实现离子束234的期望轮廓。在当前示例中，每个栅格的孔可具有介于Imm和1mm之间的直径，相邻栅格224之间的间隔可介于2mm和1mm之间，而且每个栅格的厚度可介于Imm和1mm之间。
[0054]虽然在该示例中，栅格224包括五个栅格，但是应该理解的是，在其它示例中，栅格224可包括更多或更少的栅格以实现期望的离子束电流、能量和轮廓。例如，栅格224可包括介于2个至6个之间的栅格。在一些示例中，栅格224可包括3个或4个栅格。具有4个或5个栅格可比具有3个或更少栅格更有利，因为为聚集及调节离子束234的轮廓实现了更大的灵活性。
[0055]如前面结合图2所描述的那样，等离子体源腔202被配置成在等离子体产生区域232内产生具有离子的等离子体220。通过将工艺气体提供至等离子体源腔202中并从电源(例如，电源或AC电源)将能量(例如，电能或AC电能)引入等离子体源腔202，从而使得工艺气体电离并分离，可以产生等离子体220。工艺气体可包含一个或多个元件用于改变工件206的物理特性、化学特性或电特性。在该示例中，等离子体源腔202被耦接至气体源244以将工艺气体提供至等离子体源腔202中。电源246通过阻抗匹配网络(未示出)耦接至一个或多个天线230以便经由一个或多个天线230将LF、RF或VHF能量引入等离子体源腔202。引入的LF、RF或VHF能量激励了等离子体产生区域232中的电子，其继而使得工艺气体电离并分离，从而形成等离子体产生区域232中的等离子体220。天线230被布置在等离子体源腔202中并被配置成使得等离子体220能够被稳定地产生并被保持在0.1Pa以下的压力下，而无需使用附加的气体(例如，氢气、氩气等)。
[0056]虽然在该示例中，等离子体源腔202被配置成通过天线230提供LF、RF或VHF能量以形成等离子体220，应该理解的是，其它结构可用于将能量提供给等离子体源腔202。例如，代替天线230，感应线圈可布置成围绕等离子体源腔202的外部。在该示例中，电源246可耦接至感应线圈以提供能量(例如，电量或AC电量)至等离子体源腔202中。在另一示例中，等离子体源腔202可被配置成将UHF或微波能量提供至等离子体源腔202中以形成等离子体220。在又一示例中，等离子体源腔202可被配置成在等离子体产生区域232中产生高能热电子以形成等离子体220。例如，钨丝可在等离子体产生区域232中被加热以广生尚能热电子。
[0057]处理腔204可经由节流阀238耦接至高速真空泵240。例如，高速真空泵240可被配置成在至少每秒几百公升的速率用泵抽取。节流阀238和高速真空泵240可被配置成在等离子体源腔202和处理腔204中保持0.1Pa以下的操作压力(而且在一些情况下0.02Pa以下)。此外，基于等离子体的材料改性系统可包括布置在工艺腔中的一个或多个冷冻板。一个或多个冷冻板可用于捕获剩余气体或有机物蒸气以实现超低操作压力。在一个示例中，一个或多个