TWI503859B - 使用於離子佈植系統中的電漿流體槍以及提供離子佈植系統中的電漿流體槍之方法 - Google Patents

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Description

使用於離子佈植系統中的電漿流體槍以及提供離子佈植系統中的電漿流體槍之方法
本發明實施例是關於半導體結構之離子佈植領域。更特別是，本發明是關於具有浸潤式RF線圈及偏離式多尖端孔的電漿流體槍(plasma flood gun，PFD)，其用來產生且導引低能量電漿接觸離子束。
離子佈植是一種用於將雜質離子摻雜至基材(諸如半導體晶圓)中的程序。一般而言，離子束自離子源腔室被導向基材。多種進料氣體被供應至離子源腔室，以得到用於形成具有特定摻質特性離子束之電漿。舉例來說，於離子源中由進料氣體磷化氫(PH3 )、三氟化硼(BF3 )或砷化氫(AsH3 )生成多種原子離子與分子離子，且接著加速及以質量選擇原子離子與分子離子。所產生的離子在基材中的佈植深度是以離子植入能量及離子質量為根據。可按不同劑量及不同能階將一種或多種離子物種(ion species)植入至目標晶圓或基材中以得到所需特性的裝置。在基材中精確的摻雜輪廓(doping profile)對於適當的裝置操作是重要的。
在佈植程序期間，正電荷離子在目標基材上的轟擊(bombardment)可在晶圓表面之絕緣部分上累積正電荷且在其上產生正電位。高能離子亦可有助於經由自晶圓之二次電子發射進行進一步晶圓充電(wafer charging)。所得正電位可在一些微型結構中引起較強電場且可引起永久破壞。電漿流體槍(PFG)可以用來緩解此電荷累積。特別是，PFG通常可在進來 的離子束撞擊晶圓或目標基材之前，才位在與進來的離子束接近的平板(platen)附近。PFG通常包括電漿腔室，其中經由惰性氣體(諸如氬(Ar)、氙(Xe)、氪(Kr))之原子的離子化而產生電漿。將來自電漿之低能電子引入離子束中並吸引至目標晶圓以中和過度正電荷的晶圓。
現有的PFG具有許多缺點。顯著缺點為金屬污染。特別是，某些傳統的PFG使用熱鎢絲來產生電漿。於操作期間，鎢絲會逐漸消耗，且鎢原子可能污染離子佈植系統以及處理中的晶圓。另一常見的金屬污染源為PFG電漿腔室本身。電漿腔室的內表面通常含有一種或多種金屬或金屬化合物。內表面之持續曝露於電漿放電可能會將金屬原子釋放至離子佈植系統中。置放在電漿腔室內的金屬電極或其他金屬組件可能導致類似污染。
雖然可藉由以完全無介電材料來建構電漿腔室而緩解污染問題，但因為非導電性內表面會增加電漿電位且進而影響所發射之電子的能量，所以此解決方法為較不適當的。對於離子佈植系統中之電荷中和，相對低的電子能量通常為較佳的。低能量電子可以輕易地被陷於(trap)離子束的正電位中，且接著在束線裡朝向正電荷晶圓行進。相較而言，較高能量電子可以脫離束線且不會到達晶圓。若較高能量電子到達晶圓，其會在晶圓表面上形成淨負電荷。此可在晶圓表面上累積過量負電荷，其中可累積於晶圓表面上的此負靜電荷的程度與電子到達晶圓的能量有關。
在設計PFG的另一挑戰為使PFG足夠緊密以配裝於為現有PFG所保留的預定空間中，而不需要對現有的離子佈植系統進行實質性修飾。對完善的離子植入系統進行修改以剛好容納新的PFG在經濟上通常為不可行的。因此，升級PFG以用於其他可操作的離子植入器需要一種對目前系統能簡易改進的PFG設計。所以，有提供能克服上述不足之處及缺點的PFG的需求。
本發明之例示性實施例是一種具有浸潤式RF線圈及偏離式多尖端孔的電漿流體槍，其用來產生且導引低能量電子接觸離子束。在一例示性實施例中，使用於離子植入系統中的電漿流體槍包括具有出口孔的電漿腔室、氣體源、單匝射頻(radio frequency，RF)線圈以及電源。氣體源能夠供應氣體物質至電漿腔室。單匝RF線圈設置在電漿腔室中，電源耦接於RF線圈以經由RF線圈將RF電功率(radio frequency electrical power)感應耦合至電漿腔室中，以激發氣體物質產生電漿。電漿腔室的出口孔具有足以允許電漿的帶電粒子流穿過其的寬度。
在提供離子佈植系統中的電漿流體槍之例示性方法中，提供具有出口孔之電漿腔室，其中電漿腔室之整個內表面無金屬或無金屬化合物。供應至少一種氣體物質至電漿腔室，以及藉由經由設置於電漿腔室中的單匝線圈將RF功率耦合至電漿腔室中，如此激發至少一種氣體物質以生成具有帶電粒子 之電漿。至少一部分的帶電粒子從電漿經由一個或多個孔離開電漿腔室。
離子佈植機廣泛地使用在半導體生產中以選擇性地改變材料的導電度。在典型離子佈植機中，藉由一系列束線組件導引自離子源產生的離子，其中束線組件可包括一個或多個分析磁鐵及多數個電極。束線組件選擇所需離子物種、過濾污染物種與具有非所需能量的離子，以及於目標晶圓處調整離子束品質。具適當形狀的電極可修飾離子束的能量及形態。
例示性高電流離子佈植機工具100大體上如圖1所示，且包括離子源腔室102及導引離子束至晶圓或基材之一系列束線組件。這些組件被安置在真空環境中，且經組態以提供隨高或低能量佈值之離子劑量能階，其中高或低能量佈植是根據所需的佈值輪廓而定。特別是，佈植機100包括離子源腔室102以產生所需物種離子。腔室具有組合的熱陰極(hot cathode)，此熱陰極藉由電源供應器101供能以離子化被引入離子源腔室102的進料氣體，以形成帶電離子及電子(電漿)。熱陰極可例如是被加熱的燈絲或間熱式陰極。
不同進料氣體被供應至源腔室以產生具有特定摻質特性的離子。可藉由三標準萃取電極組態(standard three(3)extraction electrodes configuration)自源腔室102萃取離子，其中三標準萃取電極組態用於產生所需的電場以聚焦萃取自源腔室102之離子束95。束95通過具有磁鐵的質量分析器(mass analyzer)腔室106，其中質量分析器的磁鐵作用於只使具有所 需荷-質比(charge-to-mass ratio)的離子通過解析孔(resolving aperture)。特別是，磁鐵分析器可包括曲式路徑(curved path)，在路徑中束95暴露於施加的磁場，其中磁場使具有非所需荷-質比的離子偏折而遠離束路徑。減速台(deceleration stage)108(也可以是減速透鏡)可包括多數個(例如：3個)含定義孔的電極，且經組態以輸出離子束95。磁鐵分析器110被定位在減速台108下游處，且經組態以將離子束95偏折成具有平行軌跡的帶狀束。經由磁場線圈，可使用磁場來調整離子的偏折。
離子束95被導向工件，其中工件貼附於支撐件或台板114。也可利用附加減速台112，其中附加減速台112設置於校正器磁鐵腔室(collimator magnet chamber)110與支撐件114之間。減速台112(也可以是減速透鏡)被定位於接近台板114上的目標基材，且可包括用於以所需能階將離子植入目標基材的多數個(例如：3個)電極。因為當離子在基材中與電子及中子碰撞時離子會損失能量，故離子會根據加速能量而在基材的所需深度處停止移動。離子束可藉由束掃描、使用台板114移動基材或束掃描與基材移動的結合而分布遍及目標基材。電漿流體槍(PFG)116可在束撞擊基材之前才定位於台板114的正上游，以施加電漿至離子束。
參照圖2至圖4，所示之例示性PFG116通常包括實質上不具有金屬的內表面之電漿腔室118。射頻(RF)線圈120可被設置於電漿腔室118裡，用以直接激發封閉於腔室中的氣體，從而產生以及維持所需電漿。因RF線圈為金屬，故線圈封閉 於保護罩122裡，所述保護罩122使線圈120免暴露於腔室中的電漿，因此預防線圈的劣化(deterioration)及限制來自金屬離子的電漿汙染。電漿腔室118在一側上可具有細長孔124，電漿可經由孔124流出腔室且與離子束95的離子接合(engagement)。一系列永久磁鐵126設置於電漿腔室118周圍以包含及控制生成於其中之電漿。特別是，永久磁鐵定位於電漿腔室118之壁的外側，且永久磁鐵之各磁場延伸穿過腔室壁。如以下更詳細地描述，當電漿經由孔124離開腔室時，可以藉由控制這些磁鐵的特性以得到具所需特性的電漿。PFG116也包括適當的控制系統128，用來控制施加於RF線圈的功率之操作。
電漿腔室118的內部部分(諸如側壁130)可以非金屬導電材料製作(諸如石墨或是碳化矽(SiC))。另外，內表面之內部部分可具有非金屬導體材料(例如：石墨或碳化矽(SiC))塗層。塗層可被塗佈於金屬或非金屬表面。另外，電漿腔室118的內部表面可包括裸鋁(exposed aluminum(Al))或含鋁材料(例如氧化鋁或Al2 O3 )。另外，內部表面的一部份可以非金屬導電材料塗佈，但另一部分可包括裸鋁。
可以水或其他冷卻劑冷卻線圈120及/或側壁130。例如，線圈120及側壁130可為中空以允許冷卻劑在其中循環。饋通(feed-through)氣體管路(未繪示)可提供於電漿腔室118的側壁中，其中一種或多種氣體物質可經由饋通氣體管路而供應至電漿腔室。氣體物質可包括惰性氣體(諸如氬(Ar)、氙(Xe)、氪(Kr))。氣體壓力通常維持在1毫托至50毫托的範圍中。
如可見，線圈120可具有細長形狀，其形狀大體上延伸通過電漿腔室118的中央。線圈120之一端可連接至RF電源供應器，其中RF電源供應器提供作為控制系統128之一部份且可於電漿腔室中感應耦合RF電功率。RF電功率可在典型頻率下操作，其中典型頻率為工業、科學及醫療(ISM)設備之頻率，諸如2兆赫、13.56兆赫及27.12兆赫。
如所示，線圈120包括單匝且藉由石英管(quartz tubes)122與周圍的電漿絕緣。線圈120可完全地封閉於電漿腔室118裡，或線圈120可具有連接至或延伸經過電漿腔室壁的部分。圖2及圖3A表示一種佈置，其中在控制系統128對面的線圈端延伸經過電漿腔室壁。此佈置為線圈120提供了加強的結構支撐以及允許線圈彎曲，而不會有與維護石英圍繞物(quartz surround)的相關問題。
於單匝組態中提供線圈120能使系統於低電感及低阻抗下操作，此允許以較低驅動電壓驅動較高電流通過線圈。接著，較低驅動電壓減少電漿電子的電容性加熱(capacitive heating)，所以生成低電子溫度之電漿。在給定的輸入功率下，較高的線圈電流也提供更多的感應耦合及更高的電漿密度。例如，可使用單匝線圈120之組態施行線圈電壓小於1000伏特峰值的小於2微亨的電感及小於3電子伏特(eV)的電漿電子溫度。此外，所揭露之浸潤式線圈設計提供更有效的感應耦合，因其將所有方向的能量耦合至電漿，與先前線圈只設置在電漿腔室一側上的設計相反。所揭露設計的功效允許沿著帶狀 束95的長度的延伸輸出(extended output)，與先前設計比較，提供了更多均等電荷中和，所以加強整體束及晶圓的均勻度。
圖3B表示一種作為所揭露PFG116的一部分的例示性線圈120。如所提到，線圈120可為具單匝的細長形狀，其中單匝的彎曲半徑R可以在1/2~2吋的範圍中。線圈120的整體長度可在8~24吋範圍中。圖3C表示在一實施例中沿著B-B線截取的線圈120的剖面圖，其中線圈為中空。線圈120可具有在1/4~1/2吋範圍中之外徑「OD」，及具有在1/16~3/8吋範圍中之內徑「ID」。線圈120可製作自鋁或銅，且保護罩122可以由石英、陶瓷、或者是類似的材料製作。
經線圈120與電漿腔室118中耦接的RF電功率可激發其中的惰性氣體以產生電漿。電漿腔室118內之電漿的形狀與定位可至少部分地被線圈120的形狀與定位影響。依據一些實施例，線圈120可實質上延伸於電漿腔室118的全部長度。由於無金屬之內表面，電漿腔室118可持續地暴露於電漿中而不會引入任何金屬污染。
在離子佈植系統中，PFG116通常位於離子束95附近(圖1)，且此位置為離子束95抵達設置在台板114上之目標基材的位置前方。出口孔124被設置在電漿腔室118的側壁中，以允許產生的電漿流進而接觸離子束95。所繪示的實施例中，所示為單個出口孔124。然而可以理解的是，可以提供以陣列排列的多個較小的分離的出口孔(discrete exit aperture)，其中出口孔遍及離子束95的寬度延伸。對於帶狀離子束而言，出口孔124實質上可覆蓋帶寬。對於掃描的離子束而言，出口孔 124可覆蓋掃描寬度。依據本揭露案的一實施例，出口孔124可覆蓋4~18吋的寬度。如所屬領域之習知技藝者可理解，各種寬度皆為可達成的。
為允許來自電漿的帶電粒子(也就是電子與離子)通過出口孔124，出口孔124的寬度「W」通常大於電漿的鞘寬(sheath width)兩倍以上。依據一實施例，對於電漿而言，與正好通過電漿腔室118外側的離子束形成電漿橋是可期望的。因此，出口孔124的寬度「W」大於鞘寬兩倍以上可能是合乎需要的，以致於孔夠寬以容納電漿橋。依據本揭露案之實施例，PFG116之簡易設計使其適於配裝於為較舊型PFG所保留的預定空間裡。因此，可不需為了升級而改變既有的PFG外殼。
雖然已描述PFG116為具有直接朝下面向於(也就是垂直於)離子束95上的出口孔124，但其他方向也是合乎需要的。所以，在一實施例中，PFG116或出口孔124可為傾斜，以致於電漿橋能以一角度與離子束95結合。例如，可採用PFG116使得離開出口孔124的電子(或電漿橋)會被導引至晶圓的整體方向(general direction)，且以45度角與離子束95結合。其他角度也是合乎需要的。
如之前所提到，電漿腔室118可包括經佈置的一系列磁鐵(永久磁鐵或電磁鐵)126，以包含及控制生成於腔室中的電漿。也可佈置這些磁鐵126的特性，以在電漿經由孔124離開腔室118時控制電漿的特性。依據本揭露案的其他實施例，磁鐵126的可變組態可提供於鄰接出口孔124處，以在電漿腔室 中達到有效的電漿侷限(plasma confinement)，且控制離開腔室的電漿性質。
圖4表示PFG116的剖面圖，其中磁鐵126(例如：永久磁鐵或電磁線圈)被置放在腔室118的周圍附近。在一實施例中，磁鐵126與腔室的長度平行對齊，且相鄰磁鐵的磁極以南北極交替。此佈置用於侷限電漿腔室裡的電漿。如此一來磁鐵126的磁力沿著腔室壁的內表面會有相當可觀的磁場(例如：至少50高斯)。
圖5繪示一種在電漿腔室118之出口孔124處的非平衡式尖端場的使用。大體上，在電漿腔室附近的多尖端磁鐵的佈置可以藉由將電漿侷限成遠離電漿腔室壁而加強電漿密度。多尖端磁鐵也可藉由增加非彈性的電子/中子碰撞(collision)的速率而有助於降低電子溫度。將整體電漿(bulk plasma)侷限成遠離電漿腔室壁以及朝向出口孔方向集中電漿是合乎需要的。所以，如所示，磁鐵以前述之交替N-S組態的方式排列在大部分的腔室周圍，以製造相斥偶極磁場(也就是將電漿驅離腔室表面)。然而，出口孔124被配置在N-N磁極之間的佈置以製造尖端場，所述尖端場將電漿導向出口孔124。
為了保有調校離開孔之電子能量的能力，提供一種略偏離式尖端場(slightly offset cusp field)，其中磁鐵N’的磁力比磁鐵N弱。在此方式中也有偶極組件(定向為與離開孔之電子的方向垂直)，偶極組件被疊加於出口孔124區域處的尖端組件上(定向為與離開之電子的方向平行)。因最低能量電子可碰撞地漫射遍及磁場，對於較高能量電子而言，偶極組件扮演著能量 過濾器的角色，但較高能量電子被彎曲成具有遠離出口軌跡的特定拉莫爾(Larmor)半徑。也可能藉由使用同極性與同磁力的磁鐵在出口孔124處生成非平衡式尖端場，且將磁鐵置放於離出口孔不同距離處。
較弱的N-S偶極也可進一步遍及使用於出口孔以允許一些電漿集中於出口孔附近，且同時提供偶極過濾。遍及於出口孔之較弱N-S偶極磁場的強度應為用於將電漿侷限成遠離壁的偶極磁場的一小部份。此允許足夠量的電漿抵達出口孔。
圖6A表示鄰近出口孔124區域之一種具有對稱式尖端場(也就是使用具有等磁力的磁鐵N-N)的佈置。不論電子的能量，此佈置導引所有電子通過出口孔。另外，圖6B繪示一實施例，其中在出口孔124處的非平衡式尖端場是藉由使用同磁極與同磁力的磁鐵形成，但出口孔124位在磁鐵之間的偏離中央處。此垂直線標示出垂直定向尖端場(vertically oriented cusp field)為最大值且水平導向偶極磁場(horizontally directed dipole field)為最小值的位置。
如可理解，磁鐵126可以靈活地佈置且重新佈置以於電漿腔室118內生成所需的磁場，以將電漿侷限於電漿腔室118內。藉由改變磁場的磁力及形狀，可調整電漿的均勻度及密度。因此，可減少電子流失至電漿腔室側壁。恰當的電漿侷限也可減少電漿電位以及鞘寬，從而加強電子輸出。圖6C繪示一實施例，其中成對磁鐵與出口孔124對齊於出口孔124且設置在出口孔124的相對側上。成對磁鐵各自具有不同磁極組 態，且出口孔124位於磁鐵之間的偏離中央處。偶極磁場藉由線來表示，所述線位於出口孔124之相對側上的磁鐵之間。
圖7繪示一種依照本揭露案實施例之用於提供及操作PFG116之例示性方法的流程圖。於步驟702中，可提供具有單匝RF線圈120設置於其中的電漿腔室118。電漿腔室的內側壁可以石墨或其他非金屬導電材料塗佈以預防污染。RF線圈120可包裹在保護性材料中以避免線圈暴露於電漿。於步驟704中，氬(Ar)、氙(Xe)、氪(Kr)氣體可以10-20mTorr的低壓供應至電漿腔室。以PFG用途來看，由於氙在惰性氣體中具有相對低的離子化電位且其具有較重質量，因此氙可為較佳氣體。於步驟706中，可經由浸潤式線圈120將RF功率耦合至電漿腔室118中。
於步驟708中，可調校RF功率以點燃(ignite)及維持氙電漿。為了分解氣體原子，以相對高的氣體壓力及/或高RF功率設定來啟動是合乎需要的。一旦電漿被點燃，電漿可以較低氣體壓力及/或RF功率設定來維持。於步驟710中，藉由置放在電漿腔室118附近的離散位置處的磁鐵(永久磁鐵或電磁鐵)，可磁性地侷限電漿且磁性地過濾電漿中的電子。磁鐵可排列成多磁極組態，以改善電漿密度與均勻度，且因此加強電子的產生。磁鐵可排列於磁極N-N佈置中的出口孔附近，以製造將電漿導向出口孔124的尖端場。
於步驟712中，自電漿產生的電子可在束撞擊基材前才經由電漿腔室的出口孔(或多個出口孔)供應至離子束。離子束可 以作為漂移電漿之低能量電子的載體。基材一旦成為略帶正電位，電子可被吸引至基材方向以中和正電荷之過量。
此處所述方法可藉由對電腦可讀式儲存媒體具體實施指令程式而自動化，其中電腦可讀式儲存媒體可被有執行指令能力的機器讀取。一般用途電腦即為此種機器的實例。所屬領域者周知的適當儲存媒體的非限制例示性清單包括諸如可讀式或可寫式CD、快閃記憶體晶片(例如是隨身碟)、各式磁性儲存媒體及其類似者等裝置。
雖然是以參考某些實施例的方式來揭示本發明，但在不脫離如所附權利要求書中所界定之本發明的範疇和範圍的情況下，對所描述的實施例的許多修改、更改和變化是可能的。因此，希望本發明不限於所描述的實施例，而是其具有由以下申請專利範圍的語言及其均等物所界定的完整範圍。
95‧‧‧離子束
100‧‧‧離子佈植機
101‧‧‧電源供應器
102‧‧‧離子源腔室
106‧‧‧質量分析器
108‧‧‧減速台
110‧‧‧校正器磁鐵腔室/磁鐵分析器
112‧‧‧減速台
114‧‧‧支撐件/台板
116‧‧‧電漿流體槍
118‧‧‧電漿腔室
120‧‧‧射頻線圈
122‧‧‧保護罩
124‧‧‧出口孔
126‧‧‧磁鐵系列
128‧‧‧控制系統
130‧‧‧側壁
702-712‧‧‧步驟
ID‧‧‧線圈內徑
OD‧‧‧線圈外徑
圖1描述依照本揭露案實施例之結合所揭露之電漿流體槍的一種離子佈植系統。
圖2是依照本揭露案實施例所揭露之一種電漿流體槍的透視圖。
圖3A是依照本揭露案實施例之圖2中沿3-3線截取之所揭露的電漿流體槍之剖面圖。
圖3B表示一種作為所揭露PFG的一部分的例示性線圈。
圖3C表示在一實施例中沿著B-B線截取的線圈的剖面圖。
圖4是依照本揭露案實施例之圖2中沿4-4線截取之所揭露的電漿流體槍之剖面圖。
圖5是圖4所揭露的電漿流體槍之詳圖，其繪示依照本揭露案實施例之一種磁鐵例示性佈置。
圖6A~6C是圖4所揭露的電漿流體槍之詳圖，其繪示依照本揭露案實施例之一種磁鐵交替佈置。
圖7是依照本揭露案實施例繪示的一種提供及使用所揭露之電漿流體槍的方法之流程圖。
95‧‧‧離子束
100‧‧‧離子佈植機
101‧‧‧電源供應器
102‧‧‧離子源腔室
106‧‧‧具有磁鐵之質量分析器
108‧‧‧減速台
110‧‧‧校正器磁鐵腔室/磁鐵分析器
112‧‧‧減速台
114‧‧‧支撐件/台板
116‧‧‧電漿流體槍

Claims (18)

  1. 一種使用於離子佈植系統中的電漿流體槍，所述電漿流體槍包括：電漿腔室，具有出口孔；氣體源，能夠供應氣體物質至所述電漿腔室；單匝射頻(RF)線圈，設置於所述電漿腔室中；電源，耦接於所述單匝RF線圈以經由所述單匝RF線圈將射頻電功率感應耦合至所述電漿腔室中，以激發所述氣體物質產生電漿，其中所述出口孔具有足以允許所述電漿的帶電粒子流穿過其的寬度；以及成對磁鐵，所述成對磁鐵與所述出口孔對齊及設置於所述出口孔的相對側上，所述成對磁鐵各具有相同的磁極組態，其中所述成對磁鐵為不同等磁力，以在所述出口孔處附近提供非平衡式尖端場。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之使用於離子佈植系統中的電漿流體槍，其中所述電漿腔室的部份內表面包括一種或多種選自由石墨及碳化矽構成之族群的材料。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之使用於離子佈植系統中的電漿流體槍，其中所述單匝RF線圈具有殼罩以避免所述單匝RF線圈暴露於所述電漿中。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之使用於離子佈植系統中的電漿流體槍，其中所述殼罩包括石英材料。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之使用於離子佈植系統中的電漿流體槍，其中所述成對磁鐵設置於所述電漿腔室 周圍。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之使用於離子佈植系統中的電漿流體槍，其中所述磁鐵以交替磁極佈置的形式排列，以於所述電漿腔室裡產生一個或多個磁偶極，以將所述電漿侷限於所述腔室中。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之使用於離子佈植系統中的電漿流體槍，其中所述成對磁鐵中的第一個具有N極組態，及所述成對磁鐵中的第二個所述成對磁鐵具有N極組態。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之使用於離子佈植系統中的電漿流體槍，其中所述成對磁鐵中的第一個具有S極組態，及所述成對磁鐵中的第二個具有S極組態。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之使用於離子佈植系統中的電漿流體槍，其中所述單匝RF線圈的一部份位於所述電漿腔室外側。
  10. 一種使用於離子佈植系統中的電漿流體槍，所述電漿流體槍包括：電漿腔室，具有出口孔；氣體源，能夠供應氣體物質至所述電漿腔室；單匝射頻(RF)線圈，設置於所述電漿腔室中；電源，耦接於所述單匝RF線圈以經由所述單匝RF線圈將射頻電功率感應耦合至所述電漿腔室中，以激發所述氣體物質產生電漿，其中所述出口孔具有足以允許所述電漿的帶電粒子流穿過其的寬度；以及 成對磁鐵，所述成對磁鐵與所述出口孔對齊及設置於所述出口孔的相對側上，所述成對磁鐵各具有相同的磁極組態，其中所述成對磁鐵為同等磁力且以不同距離定位於所述出口孔附近。
  11. 一種提供離子佈植系統中的電漿流體槍之方法，所述方法包括：提供具有出口孔之電漿腔室，所述電漿腔室之整個內表面無金屬或無金屬化合物；供應至少一種氣體物質至所述電漿腔室；經由設置於所述電漿腔室中的單匝線圈將射頻(RF)功率耦合至所述電漿腔室中，以激發所述至少一種氣體物質，藉此產生電漿；以及至少一部分的帶電粒子從電漿經由一個或多個孔離開所述電漿腔室，此步驟包括在所述出口孔的相對側上提供成對磁鐵，所述成對磁鐵各具有相同的磁極組態，其中所述成對磁鐵為不同等磁力，以在所述出口孔處附近提供非平衡式尖端場。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之提供離子佈植系統中的電漿流體槍之方法，更包括使用所述成對磁鐵以維持所述電漿遠離所述電漿腔室的所述內表面之步驟。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之提供離子佈植系統中的電漿流體槍之方法，更包括使用排列成多磁極組態的該些磁鐵以調整電漿密度及均勻度的步驟。
  14. 如申請專利範圍第11項所述之提供離子佈植系統 中的電漿流體槍之方法，其中選擇所述成對磁鐵的佈置及磁力中至少一者以將高能量電子彎曲成具有遠離出口軌跡的拉莫爾半徑。
  15. 如申請專利範圍第11項所述之提供離子佈植系統中的電漿流體槍之方法，其中所述電漿腔室的部份內表面包括一種或多種選自由石墨及碳化矽構成之族群的材料。
  16. 如申請專利範圍第11項所述之提供離子佈植系統中的電漿流體槍之方法，其中所述單匝線圈具有殼罩以避免所述單匝線圈暴露於所述電漿中。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之提供離子佈植系統中的電漿流體槍之方法，其中所述殼罩包括石英材料。
  18. 一種提供離子佈植系統中的電漿流體槍之方法，所述方法包括：提供具有出口孔之電漿腔室，所述電漿腔室之整個內表面無金屬或無金屬化合物；供應至少一種氣體物質至所述電漿腔室；經由設置於所述電漿腔室中的單匝線圈將射頻(RF)功率耦合至所述電漿腔室中，以激發所述至少一種氣體物質，藉此產生電漿；以及至少一部分的帶電粒子從電漿經由一個或多個孔離開所述電漿腔室，此步驟包括在所述出口孔的相對側上提供成對磁鐵，所述成對磁鐵各具有相同的磁極組態，其中所述成對磁鐵為同等磁力且以不同距離定位於所述出口孔附近。
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