JP2008523580A - ペンタボラン（９）の保管および送出 - Google Patents

Abstract

大気圧より低い圧力でペンタボラン（９）含有流体を収容するための、液体窒素浴（１２８）中の容器（１２６）を含む、流体保管および分配システム（１００）。ペンタボランは液体または合成源（１２４）から供給することができ、窒素は弁（１２０）から供給することができ、これらはガス調整器（Ｒ−１およびＲ−２）によって制御される。流体保管および分配システムは、種々の弁（ＡＶ−１〜ＡＶ−１６およびＭＶ−１〜ＭＶ−４）を介して半導体または液晶製造設備に連通的に接続することができる。ジボランなどの市販の水素化ホウ素化合物の代替物としてペンタボラン（９）が使用される。このシステムは、排出ポンプ（１３０）、洗浄手段（１４０）、および送出されるペンタボラン（９）濃度をサンプリングするための三方弁（１６２）を含むことができる。
【選択図】なし

Description

発明の分野
本発明は、一般に、半導体集積回路の製造のためのホウ素源として使用されるペンタボラン（９）（Ｂ_５Ｈ_９）およびその他の高次水素化ホウ素の保管および送出に関する。

関連技術の説明
ジボラン（Ｂ_２Ｈ_６）は、化学蒸着（ＣＶＤ）およびその他のドーピング用途におけるホウ素前駆体として広範囲に使用されている。しかし、ジボランの欠点は、高い反応性および熱不安定性である。反応性を抑制するために、通常ジボランは、たとえば水素中５％などの希釈混合物として輸送される。残念ながら、輸送用の希釈混合物中のジボランは、経時により分解し続けて、より高分子量の化学種および／または粒子状物質を形成し、したがって、希釈ジボラン混合物は時間が経過するにつれて、ジボラン濃度が減少し続ける（たとえば、フラハティ（Ｆｌａｈｅｒｔｙ），Ｅ．Ｔ．，マーシャル（Ｍａｒｓｈａｌｌ），Ｊ．，アルバート（Ａｌｂｅｒｔ），Ｐ．，ブリジクシー（Ｂｒｚｙｃｈｃｙ），Ａ．Ｍ．，フォーブズ（Ｆｏｒｂｅｓ），Ｄ．，Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．、１４０（６）、１７０９−１３（１９９３）を参照されたい）。希釈ジボランの使用に関する欠点としては、頻繁なシリンダーの交換、費用のかかる再適格性確認、および製品規格にもはや一致しなくなった材料が挙げられる。さらに、濃度が変化し続けるために、ジボランを半導体ツールに送達するガス流は、一定濃度のジボランを上記ツールに送達できるように連続的に監視し調節する必要がある。

あるいは、半導体産業において使用するために高次水素化ホウ素クラスターの使用が提案されているが、高次水素化ホウ素クラスターは、不安定であるか、またはデカボランなどのように蒸気圧が低い固体であるかのいずれかである。低い蒸気圧を克服するためには、使用者はその固体源を加熱し、送出ラインをヒートトレースする必要があり、それによって、システムは複雑で扱いにくく費用がかかるようになる。

最近、ジボランの代替品としてペンタボラン（９）（Ｂ_５Ｈ_９）が注目されている。理論によって束縛しようと望むものではないが、ジボランを前駆体として使用する堆積またはドーピングのプロセスは、ペンタボラン（９）種の形成を含む場合があるので、ペンタボラン（９）化合物を使用して出発するとより効率的になりうると提案されている。しかし、高次水素化ホウ素の一種であるペンタボラン（９）は、体積基準でジボランの約１０倍の毒性である。さらに、Ｂ_５Ｈ_９は、空気中で燃料とともに燃焼させると高いエネルギーを放出するので、ロケット、ミサイル、および軍用ジェット機における燃料添加剤として使用されている。このようなものであるため、現在まで、半導体産業におけるペンタボラン（９）の製造または使用への関心はわずかであった。

ペンタボラン（９）は、蒸気圧が低い無色液体であり、０．８ｐｐｍの低濃度においても検出可能な刺激臭を有する。Ｂ_５Ｈ_９の限界値（ＴＬＶ）は０．００５ｐｐｍであり、低濃度のＢ_５Ｈ_９に曝露すると、めまい、視力障害、悪心、疲労、浮遊感、または神経過敏が生じうる。さらに、Ｂ_５Ｈ_９への曝露の結果として、異常筋収縮、呼吸困難、筋肉協調の低下、痙攣、および昏睡も報告されている。

ペンタボラン（９）は、最も安定な高次水素化ホウ素である。純粋なＢ_５Ｈ_９は熱的に安定であり、１５０℃を超える温度でのみ分解を開始して、デカボラン、水素、および不揮発性固体水素化ホウ素を形成し、これは容器内の圧力上昇を伴うと報告されている。ペンタボラン（９）は、衝撃に対して反応せず（しかし、塩素化有機化合物とは衝撃に敏感な混合物を形成する）、ベンゼン、トルエン、ヘキサン、ケロシン、および鉱油などの炭化水素に対して反応することなく可溶性である。さらに、Ｂ_５Ｈ_９は、陽極酸化アルミニウム、青銅、銅、マグネシウム合金、ニッケル、低炭素鋼、チタン合金、アルミニウム合金、真鍮、炭素、鉛、モネル、カドミウムめっき鋼、ステンレス鋼、黒鉛パッキング、ガラス、バイトン（Ｖｉｔｏｎ）（登録商標）、グリプタル（Ｇｌｙｐｔａｌ）シーラント、アスベスト、ＫＥＬ−Ｆ（登録商標）、テフロン（Ｔｅｆｌｏｎ）（登録商標）、およびハイカー（Ｈｙｃａｒ）（登録商標）ゴムなどのパッケージング構造体の最も一般的な材料に対して適合性である。

Ｂ_５Ｈ_９は、非常に毒性が高く自然発火性であるので、取り扱いに特別な注意が必要であることが広く認識されており、そのため、特殊な包装、検出、および除去を考慮する必要がある。したがって、ペンタボラン（９）は、材料を確保し空気の取り込みを防止するシリンダーまたはコンテナの中に保管されることが多い。従来、Ｂ_５Ｈ_９シリンダーは、サイズが大きく、地下施設または燃料庫などの比較的低温の環境中に保管された。Ｂ_５Ｈ_９を収容したシリンダーを配給元から購入者に輸送することが、さらに大きな問題となる。このような輸送は、公衆への危険性、およびシリンダーの輸送に直接関与する危険性を伴う。当然ながら、このような危険物の移動は、個々の状況に依存して、様々な国および連邦政府の環境規制従事者が必要とされ関与することになる。ペンタボラン（９）コンテナが良好な条件にある場合でさえも、輸送中の事故によって大災害となるため、シリンダーの輸送は困難で、費用がかかり、効率的な実施が不可能になる。

重要なこととして、継手、弁頭の取付具、バーストディスク、あるいは、溶接または接合媒体が破壊されることによって容器からガスを放出しうる、容器、継ぎ目、口、またはその他の接続部と関連するその他の圧力除去装置などからの漏れなどによる、収容された流体の漏れが起こらないように、このような容器の保管、輸送、および配置において構造的完全性を完全に維持する必要がある。収容された流体が非常に高価である場合、および／または信頼性があり許容される集積回路を実現するために化学試薬の純度が＞９９．９９９％となる必要がある場合に、以上の事項は特に切実となる。収容された流体が毒性または有害であり、漏れによって人間の健康および安全性が損なわれたり、負傷を発生させたり、環境やその流体が使用されるプロセス施設に悪影響を与えたりする場合にも、上述のことが適用される。

半導体製造分野においては、ここ数年で新しい包装方法が開発されており、たとえば、ワン（Ｗａｎｇ）らの米国特許第６，１０１，８１６号明細書、ワン（Ｗａｎｇ）らの米国特許第６，０８９，０２７号明細書、およびワン（Ｗａｎｇ）らの米国特許第６，３４３，４７６号明細書に記載され、ＡＴＭＩインコーポレイテッド（ＡＴＭＩ，Ｉｎｃ．）（コネチカット州ダンベリー（Ｄａｎｂｕｒｙ，Ｃｏｎｎｅｃｔｉｃｕｔ））より商標「ＶＡＣ」で市販されている種類の圧力調整された流体保管および分配容器の導入などが開発されている。ＶＡＣ（登録商標）の供給元は、内部に搭載された設定圧力調整器を使用して、シリンダー出力圧力を大気圧より低く制御し、それによって有害または有毒のガスが漏れる可能性を実質的になくしている。

したがって、実質的な量のペンタボラン（９）を大気圧より低い圧力（ｓｕｂ−ａｔｏｍｏｓｐｈｅｒｉｃ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）で保管することができ、および利用者に危険を伴うことなく半導体およびフラットパネル製品の製造に安全かつ容易に使用することができる、ワン（Ｗａｎｇ）らの保管および分配容器に基づく改善された保管装置および分配方法が提供されると、ペンタボラン（９）の保管および分配の技術分野において大きな進歩となる。

発明の概要
本発明は、一般に、半導体集積回路の製造のためのホウ素源として使用されるペンタボラン（９）（Ｂ_５Ｈ_９）およびその他の高次水素化ホウ素の保管および送出に関する。特に、本発明は、一般に、フラットパネルディスプレイなどの半導体デバイスの製造のための前駆体および／またはドーピング材料として使用するために、容器からのペンタボラン（９）の分配および安全な保管に関する。

一態様においては、本発明は、ペンタボラン（９）を含むホウ素含有材料をソース材料として使用するステップを含む、ソース材料から基体上または基体内にホウ素を堆積させる方法に関する。

別の態様においては、本発明は、大気圧より低い圧力でペンタボラン（９）含有流体を収容する容器と、ペンタボラン（９）ガスを上記容器から排出するために配置された分配手段とを含む、保管および分配装置に関する。

本発明の別の態様、特徴、および実施形態は、次の開示および添付の特許請求の範囲からより十分に明らかとなるであろう。

発明およびその好ましい実施形態の詳細な説明
本発明は、一般に、半導体集積回路の製造のためのホウ素源として使用されるペンタボラン（９）（Ｂ_５Ｈ_９）およびその他の高次水素化ホウ素の保管および送出に関する。特に、本発明は、システムからガスを分配し、分配されたガスをフラットパネルディスプレイおよびその他の半導体デバイスの製造などの用途に使用するために、大気圧より低い圧力でペンタボラン（９）を保管するために使用することができる、流体保管およびガス分配システムに関する。

以下の米国特許および特許出願の開示は、それらそれぞれの記載内容全体が本明細書に援用される：１９９６年５月２１日に発行されたグレンＭ．トム（Ｇｌｅｎｎ Ｍ．Ｔｏｍ）およびジェームズＶ．マクマナス（Ｊａｍｅｓ Ｖ．ＭｃＭａｎｕｓ）の米国特許第５，５１８，５２８号明細書；２０００年８月１５日に発行されたルーピン・ワン（Ｌｕｐｉｎｇ Ｗａｎｇ）およびグレンＭ．トム（Ｇｌｅｎｎ Ｍ．Ｔｏｍ）の米国特許第６，１０１，８１６号明細書；２０００年７月１８日に発行されたルーピン・ワン（Ｌｕｐｉｎｇ Ｗａｎｇ）およびグレンＭ．トム（Ｇｌｅｎｎ Ｍ．Ｔｏｍ）の米国特許第６，０８９，０２７号明細書；ならびに２００２年２月５日に発行されたルーピン・ワン（Ｌｕｐｉｎｇ Ｗａｎｇ）およびグレンＭ．トム（Ｇｌｅｎｎ Ｍ．Ｔｏｍ）の米国特許第６，３４３，４７６号明細書。

本発明が実施される主要な流体供給容器は、トム（Ｔｏｍ）らの米国特許第５，５１８，５２８号明細書において開示され、ＡＴＭＩインコーポレイテッド（ＡＴＭＩ，Ｉｎｃ．）（コネチカット州ダンベリー（Ｄａｎｂｕｒｙ，Ｃｏｎｎｅｃｔｉｃｕｔ））より商標「ＳＤＳ」で販売される種類の低圧吸着剤系流体保管および分配容器、ならびに、アドバンスト・テクノロジー・マテリアルズ・インコーポレイテッド（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．）（コネチカット州ダンベリー（Ｄａｎｂｕｒｙ，Ｃｏｎｎｅｃｔｉｃｕｔ））より商標「ＶＡＣ」および「ＶＡＣ−ＳＯＲＢ」で市販されるような容器出口に関連する調整器、または容器の内部容積内に配置された調整器を有する圧力調整流体保管および分配容器などのあらゆる好適な種類であってよい。

本発明の好ましい一実施形態においては、主要な流体供給容器は、内部に調整器が取り付けられ大気圧より低い圧力に維持されるＶＡＣ（登録商標）容器である。この調整器は、半導体製造装置に分配される流体流が適切な圧力に設定され、このような目的のための調整器の設定値は固定することもできるし、調整器は可変設定値特性を有することもできる。あるいは、本発明の主要な流体供給容器は、Ｂ_５Ｈ_９を収着材料から脱着できる高度架橋孔隙（ｍａｃｒｏｒｅｔｉｃｕｌａｒ ｐｏｒｅ）を有する収着材料を収容したＳＤＳ（登録商標）容器である。本明細書において「高度架橋孔隙」は、５０〜１，０００，０００Åの範囲の平均孔径に相当するものとして定義される。

ＶＡＣ（登録商標）容器中の流体媒体は、たとえば、流体圧力調整器によって決定された設定圧力における高圧ガスまたは液体などの、あらゆる適切な流体保管条件におけるあらゆる好適な流体媒体であってよい。したがって、このシステム中のガス源は、高圧ガスまたは液体であってよい。好ましくは、Ｂ_５Ｈ_９は、ＶＡＣ（登録商標）容器中に液体として保管される。このことは、当技術分野における一般通念とは正反対であるが、その理由は、気体のＢ_５Ｈ_９の漏れに関連する危険性は、液体のＢ_５Ｈ_９の流出に関連する危険性よりも低いからである。

場合により、そして望ましくは、ガス源が高圧液体である場合に、調整器の弁座から液体が漏れるのを防止するために相分離器が使用される。相分離器は、あらゆる好適な形態であってよいが、好ましくは、収容された液体のガスまたは蒸気は透過性であるが液相は不透過性である多孔質膜を含む。このような相分離器の透過性膜の好適な材料としては、適切な多孔度および透過性を有する種々のポリマー材料のフィルム、ならびにＷ．Ｌ．ゴア・アンド・アソシエーツ・インコーポレイテッド（Ｗ．Ｌ．Ｇｏｒｅ ＆ Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ，Ｉｎｃ．）（メリーランド州エルクトン（Ｅｌｋｔｏｎ，Ｍｄ．））より商標「ゴアテックス」（Ｇｏｒｅ−Ｔｅｘ）、「アクティベント」（Ａｃｔｉｖｅｎｔ）、「ドライロフト」（ＤｒｙＬｏｆｔ）、および「ゴア・ウインドストッパー」（Ｇｏｒｅ Ｗｉｎｄｓｔｏｐｐｅｒ）として市販されているものなどのいわゆる「通気性」織物が挙げられる。

圧力調整器および相分離器は、ＶＡＣ（登録商標）容器またはその内部に配置したり、その外部に配置したりすることができる組立体の中で互いに組み合わせて使用することができる。好ましくは、このような流体圧力調整器および相分離器の組立体は、ＶＡＣ（登録商標）容器の内部に配置される。

ＶＡＣ（登録商標）容器は、流体の配置において高い安全性が得られるが、その理由は、ＶＡＣ（登録商標）容器は、内部に配置される圧力調整器および場合による相分離器とともに製造することができ、容器の流体流口に関連する継ぎ目が、他の部分では継ぎ目がない容器構造体において唯一の漏出経路となるからである。さらに、従来の流体シリンダーの場合では、容器本体の断面とは対照的にシリンダーのネック部分が比較的小さいために、ガスが出入りする最小漏出経路となり、これは、ろう付け、溶接、高流体不透過性シーラントを使用した接着シーリングなどによって容易に漏れなくすることができる。したがって、ＶＡＣ（登録商標）容器中でのペンタボラン（９）の保管では、シリンダーの偶発的な開放による人員への曝露の危険性が減少し、容器内に空気が入って内部のＢ_５Ｈ_９と自然発火的に反応するのが防止される。

ペンタボラン（９）の保管に関するＶＡＣ（登録商標）容器のさらなる利点としては、ライン内での材料の濃縮の防止、ならびにペンタボラン（９）含有容器内への酸化性または不適合性材料の逆拡散の防止が挙げられる。

本明細書において説明される本発明では、選択材料としてペンタボラン（９）を繰り返し言及しているが、限定するものではないが、たとえばテトラボラン（１０）（Ｂ_４Ｈ_１０）およびペンタボラン（１１）（Ｂ_５Ｈ_１１）などのペンタボランの同族体も考慮されることを理解されたい。

図１を参照すると、ＶＡＣ（登録商標）システム１０は、液体１７を収容する密閉内部容積１５を画定している、円筒形側壁１４と、底部床１６と、上部ネック部分１８とを含む保管および分配容器１２を含む。液体１７は、半導体製造作業に使用されるペンタボラン（９）などのあらゆる好適な水素化ホウ素液体を含むことができる。容器１２の上部ネック部分１８には、矢印Ａで示される方向に蒸気を容器から分配する弁出口２２と連絡する弁２０を含む弁頭組立体がある。

弁２０は、関連するアクチュエーター２４とともに示されており、このアクチュエーターは、本発明の所定の最終用途において望ましいあらゆる好適な種類（電気、空気圧など）のものであってよい。あるいは、弁２０は、手で動かすこともできるし、他の流量調整手段を設けることもできる。弁２０は、圧力調整器２６にガス流連通して接合されており、この圧力調整器は、たとえば、閉じた状態にするばねであり得るポペット要素を使用した従来のタイプのものであってよく、ポペット要素を横断する圧力差がある量を超えるときには、ポペットが移動する。圧力調整器２６は、たとえば、大気圧より低い圧力、大気圧、または大気圧を超える圧力、たとえば、７００Ｔｏｒｒに設定することができる。具体的な圧力値は、容器に収容される液体またはその他の流体に関して、保管および分配の作業に適切となるように選択される。

圧力調整器２６には、液体１７から誘導されるガスまたは蒸気は透過性であるが、その液体自体は不透過性である膜要素３０を含む相分離器２８が連結される。

充填前は、保管および分配容器１２は、−２０℃の露点で乾燥させ、窒素などの乾燥ガスで完全に不活性にすることで、あらゆる酸化物、およびＢ_５Ｈ_９とは適合性でないその他の異物を全く有さないようにするべきである。水分が存在すると、Ｂ_５Ｈ_９がゆっくりと加水分解し、その結果、液体中に望ましくない生成物が生じ、さらに水素発生のためにシリンダー内の圧力が上昇する。充填前に容器が清浄にされ、液体の上で乾燥不活性雰囲気が維持されるのであれば、ペンタボラン（９）は、純度が変化することなく周囲温度で数年間保管することができる。制御された条件下でのペンタボランの長期安定性は、ジボランなどのより不安定な水素化ホウ素に対する大きな改善点となる。

ニートのＢ_５Ｈ_９が本明細書に記載される容器中に保管することができる圧力としては、大気圧より低い圧力、大気圧、または大気圧を超える圧力が挙げられ、最も好ましくは大気圧より低い圧力である。たとえば、１００ｇのＢ_５Ｈ_９は、２．２ＬのＶＡＣ（登録商標）容器中に５００Ｔｏｒｒで保管することができる。「ニート」は、混合および希釈を実質的に行っていない物質として本明細書において定義され、好ましくは少なくとも９０％の純度、より好ましくは少なくとも９５％の純度、最も好ましくは少なくとも９９％の純度である。あるいは、Ｂ_５Ｈ_９は、ＶＡＣ（登録商標）容器中で、高分子量で、低蒸気圧の溶媒中に溶解させることもできる。この溶媒は不活性であることが必要であり、無視できる蒸気圧を有することが必要である。このような溶媒は、Ｂ_５Ｈ_９の反応性、すなわち、引火性を低下させるので、問題なく空気中で取り扱えると考えられる。理論によって束縛しようと望むものではないが、混合物中の溶媒が、Ｂ_５Ｈ_９の空気との接触を減少させ、Ｂ_５Ｈ_９の蒸気圧を低下させ、同時に空気との反応の危険性を低下させると考えられる。本発明において考慮される溶媒としては、アルキル基によって場合により置換されている直鎖または分岐のＣ_１２〜Ｃ_２０アルカン、鉱油、ならびに式Ｃ_ｎＨ_２ｎ＋２（式中のｎは２０を超える）を有する線状または分岐のパラフィンが挙げられるが、これらに限定されるものではない。好ましくは、溶媒は鉱油を含む。溶媒中のＢ_５Ｈ_９濃度は、溶液の全重量を基準にして、約１０重量％〜約９０重量％の範囲内、好ましくは約３０重量％〜約７０重量％の範囲内、最も好ましくは約５０重量％とすることができる。

ペンタボラン（９）源としては、２５０℃における水素中のジボランの熱分解による形成、またはアダムス（Ａｄａｍｓ）ら（アダムス（Ａｄａｍｓ），Ｌ．，ホズメイン（Ｈｏｓｍａｎｅ），Ｓ．Ｎ．，エクルンド（Ｅｋｌｕｎｄ），Ｊ．Ｅ．，スピールボーゲル（Ｓｐｉｅｌｖｏｇｅｌ），Ｂ．Ｆ．，ホズメイン（Ｈｏｓｍａｎｅ），Ｎ．Ｓ．，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１２４，７２９２−７２９３（２００２））に記載されるような初期ホウ素前駆体としてホウ酸を使用する形成が挙げられるが、これらに限定されるものではない。当業者には理解できるであろうが、毒性および自然発火性のためにペンタボラン（９）を合成する場合には、厳重な注意が必要である。

図１の液体保管およびガス分配システムの使用においては、流動性を維持する所定の圧力で液体が保管される。この目的のため、容器の内部容積１５内が適切な内圧となるように、圧力調整器２６が所定の値に設定される。図１に示される垂直姿勢から容器を傾けた場合でさえも、液体が不透過性でガス／蒸気が透過性である膜３０のために、液体はガス調整器２６内に流入しない。

容器１２から半導体製造設備にガスを分配したいときには、弁アクチュエーター２４を作動させて弁２０を開放し、それによって、液体から誘導されたガスまたは蒸気は、透過性膜３０、圧力調整器２６、および弁２０を通過して、弁頭分配組立体から出口２２を通って出ることができる。弁２０を開放すると、透過性膜３０の排出側の圧力が低下し、液体から誘導された蒸気が膜を透過して排出される。これと同時に、流体圧力調整器が、分配されるガスの圧力を設定圧力値に維持する。

半導体製造プロセスが、２００Ｔｏｒｒを超えるＢ_５Ｈ_９含有ガス圧力、すなわちＢ_５Ｈ_９の蒸気圧を必要とする場合は、機械ポンプまたはベンチュリ管をＶＡＣ（登録商標）容器の上流の位置に配置して、Ｂ_５Ｈ_９含有ガスを容器から抜き出すことができる。ＶＡＣ（登録商標）容器に対する、必要なバルブ調節ならびにポンプまたはベンチュリ管の配列は、当業者の知識の十分範囲内にある。

弁アクチュエーター２４は、中央処理装置によって制御することができ、この中央処理装置は、信号伝送ライン（図示せず）によって弁アクチュエーター２４と制御可能な関係で連結されたコンピュータまたはマイクロプロセッサ制御装置を含むことができる。

半導体製造設備は、半導体材料またはデバイス、または液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）デバイス、あるいはこのような材料またはデバイスを含む製品を製造するための半導体プロセス装置のあらゆる好適な配列を含むことができる。たとえば、半導体製造設備は、イオン注入システム、化学蒸着反応器、ならびに関連する試薬供給および気化装置（液体送出装置、バブラーなどを含む）、エッチング装置、クリーニング装置などを含むことができる。好ましくは、半導体製造設備は、ホウ素クラスターイオン注入システム、またはプラズマ支援ＣＶＤである。より好ましくは、この設備はＬＣＤフラットパネルを製造する。

あるいは、容器１２からガスを分配するために、ヘリウムまたは窒素などの送出ガスを、適切な温度および圧力で液体ペンタボラン（９）とともにバブラー組立体を通してバブリングすることで、半導体製造設備中に導入するのに望ましいガス流速を得ることができる。これによって、ペンタボラン（９）濃度を調節することができ、たとえば、ガス流中１００ｐｐｍＢ_５Ｈ_９を半導体製造設備に導入することができる。

ＶＡＣ（登録商標）容器は、以下の実施形態により移送充填する（ｔｒａｎｓｆｉｌｌ）ことができる。本明細書における定義では、「移送充填」（ｔｒａｎｓｆｉｌｌｉｎｇ）は、ある容器から別の容器、たとえば、大きな容積の高圧シリンダーまたは液体源容器１２４から、より小さい容積のＶＡＣ（登録商標）容器１２６に材料を移す過程のことである。確実に議論するために参照を容易にする目的で、移送充填マニホルド１００の一般化された説明を図２に関して以下に示すが、この図は、低温での移送充填を実施するために液体窒素浴１２８内に設置され配置されたＶＡＣ（登録商標）容器１２６を概略的に示している。クライオスタットまたは冷媒浴中に容器を入れることによって、圧力調整器によって定められる所定の圧力における値未満の値まで容器の温度が低下する。次に、流体圧力調整器は、容器の内部容積１５内で調整器の設定値未満のガス圧力を有することになり、それによって、圧力調整器のポペット要素が所定位置を離れ、容器に流体が入り、これによって中に入った液体が保管される。重要なことは、容器１２４から、より小さな容積のＶＡＣ（登録商標）容器１２６に移される間、Ｂ_５Ｈ_９が気相の状態であることである。気体Ｂ_５Ｈ_９の漏出に関連する危険性は、液体Ｂ_５Ｈ_９の流出に関連する危険性よりも低いので、このことは好ましい。

容器１２４が容器ではなく、ＶＡＣ（登録商標）容器に送るためにペンタボラン（９）が合成される場所である場合も、本発明において考慮される。あるいは、参照番号１２４は、ペンタボラン（９）合成よりも下流にある保持チャンバーであってもよく、その場合には、所定の圧力閾値に到達するまでペンタボラン（９）は保持チャンバー内に保管される。これによって、合成に関する「待機時間」を短縮するという要求に応じて、ＶＡＣ（登録商標）容器１２６に瞬時にガスを流すことができる。

移送充填マニホルドを、サイクルパージ（ｃｙｃｌｅ ｐｕｒｇｉｎｇ）し（後述する）、すべての弁を閉じて真空条件下にする。移送充填するため、ペンタボラン（９）液体源１２４のシリンダー弁が開放される。次に、自動弁（ＡＶ）ＡＶ−１０およびＡＶ−１３、ならびにＶＡＣ（登録商標）容器１２６充填口弁が開放される。液体源１２４からＶＡＣ（登録商標）容器１２６へのペンタボラン（９）の移送を開始するために、手動弁（ＭＶ）ＭＶ−４を開放する。移送の約３〜４時間後、液体源１２４のシリンダー弁およびＶＡＣ（登録商標）容器１２６の充填口弁を閉じる。重要なことは、ペンタボラン（９）の移送中、使用者が、液体窒素浴１２８が満たされた状態で維持されるように注意する必要がある。移送充填マニホルド１００のサイクルパージ後、ＶＡＣ（登録商標）容器１２６および液体源１２４を取り外し、計量して、移送したペンタボラン（９）の重量を求める。

移送充填マニホルド１００のサイクルパージは、以下のように行うことができる。ＶＡＣ（登録商標）容器１２６および液体源１２４を取り付け、マニホルドを排気して真空条件にして、すべての弁を閉じる。窒素ガス調整器Ｒ−１を３０ｐｓｉｇの圧力に設定し、窒素容器弁１２０を開放する。ＡＶ−１、ＡＶ−１１、ＡＶ−１３、ＡＶ−１４、およびＡＶ−１５を開放する。次に、ＭＶ−１を開放して、マニホルドに３０ｐｓｉｇのＮ_２を充填する。約５秒後、ＡＶ−１を閉じる。次に、ＡＶ−１２およびＡＶ−５を開放して、パージＮ_２をポンプから排出する。約１０秒後、ＡＶ−１２およびＡＶ−５を閉じる。ＡＶ−１を再び開放して、システムに３０ｐｓｉｇのＮ_２を再充填する。５秒後、ＡＶ−１を閉じて、この後パージおよび再充填を約１０〜約２５回、好ましくは２０回繰り返す。重要なことは、マニホルドの最初の排気中に適切な真空レベルに達しない場合は、マニホルドに漏れが存在するということである。

一実施形態においては、ペンタボラン（９）の移送充填または分配の間には、それぞれの工程中にＢ_５Ｈ_９が漏れていないことを確認するために、ペンタボラン（９）検出器が存在する。ペンタボラン（９）の好ましい検出方法としては、テープ系センサーを使用した較正、キタガワ（Ｋｉｔａｇａｗａ）型センサーチューブを使用した定性測定、およびフーリエ変換赤外分光法（ＦＴＩＲ）を使用した定量測定が挙げられるが、これらに限定されるものではない。たとえば、ペンタボラン（９）検出器は、マニホルドの漏れを検知するためにマニホルド環境中に配置することができるし、および／またはＢ_５Ｈ_９濃度を検出するためにマニホルドフローライン中の複数の位置に配置することができる。後者の一例としては、圧送手段１３０または洗浄手段１４０を出るペンタボラン（９）を検知するために配置された検出器が挙げられ、ポンプ排出ガスまたはスクラバー排出ガス中のＢ_５Ｈ_９濃度をサンプリングするための三方弁１６２を含むことができる。

テープ系センサーとしては、限定するものではないが、ＭＤＡサイエンティフィックＴＬＤモニター（ＭＤＡ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ ＴＬＤ ｍｏｎｉｔｏｒ）（イリノイ州リンカンシャーのツェルウェガー・アナリティクス（Ｚｅｌｌｗｅｇｅｒ Ａｎａｌｙｔｉｃｓ，Ｌｉｎｃｏｌｎｓｈｉｒｅ，Ｉｌｌｉｎｏｉｓ）が挙げられるが、この場合、空気サンプルが化学処理されたテープに曝露される。ガス特異的テープは、ガスが検出されると色が変化し、この色の変化がガス濃度と関連している。本発明の場合、ジボランに対するテープの特異性を使用することができ、このセンサーの応答はペンタボラン（９）濃度値に容易に関連づけられる（たとえば、図３を参照することができ、この図は、ペンタボラン（９）濃度の関数としてのジボラン特異的テープの感度を示している）。

Ｂ_５Ｈ_９のＦＴＩＲ分析は、経路長１０ｍのＭＩＤＡＣ １−２０００ ＦＴＩＲ分光計を使用して行うことができ、そのスペクトルの特徴を公開されているペンタボラン（９）スペクトル（たとえば、フロストフスキー（Ｈｒｏｓｔｏｗｓｋｉ），Ｈ．Ｊ．ら，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，７６，９９８（１９５３）を参照されたい）と比較することができる。

本発明の別の態様は、ＶＡＣ（登録商標）容器中に空気が流入する場合に熱を吸収するボールベアリングなどのヒートシンク材料を含有する容器を含む流体保管および分配システムに関する。考慮される他のヒートシンク材料としては、多孔質粒子材料、モノリス材料、および略球形および／または多角形を有する金属ベアリングが挙げられるが、これらに限定されるものではない。

本発明の実施において液体源容器、ＶＡＣ（登録商標）容器、およびマニホルドは、ガスキャビネット内に配置することができるし、あるいは「開放空気」マニホルドシステム内の一体型の組立体として提供することもでき、その場合、ガスマニホルドは、ユニストラット（ｕｎｉｓｔｒｕｔ）壁、ラック、ガスパネルボード、またはその他の支持構造の上に取り付けられ、そして、ガス源容器がそれに連結される。

当業者であれば理解できるように、本明細書において説明される移送充填マニホルドは、その一実施形態を表している。当業者によって容易に決定できるが、マニホルドの構成要素を異なるように配列し、再配列したマニホルドを使用して移送充填を行うことができる。一連の弁およびその他の制御装置を、マニホルド上の複数の位置に配置することができ、たとえば、当業者によって容易に決定できるが、圧力調整弁、逆止め弁、遮断弁、隔離弁、過剰圧力開放弁、マスフロー制御弁などを配置することができる。

種々の特定の実施形態を参照しながら本明細書において本発明を説明してきたが、本発明は、そのように限定されるものではなく、当業者によって理解できるが、種々の他の修正および実施形態まで拡大されそれらを包含することを理解されたい。したがって、本発明は、冒頭の特許請求の範囲により広く解釈され説明されることが意図されている。

ワン（Ｗａｎｇ）らの流体保管および分配システムの一般的な断面図である。 大容量保管タンクから、本発明の一実施形態による流体保管および分配容器に流体が移送される、流体移送充填マニホルドの概略図である。 ペンタボラン（９）濃度の関数としてのジボラン特異的テープの感度の図である。

Claims (19)

1. ペンタボラン（９）を含むホウ素含有材料をソース材料として使用するステップを含む、ソース材料から基体上または基体内にホウ素を堆積させる方法。
2. イオン注入によって前記基体上または前記基体内にホウ素が堆積される、請求項１に記載の方法。
3. 前記堆積されるホウ素がイオン性ホウ素を含む、請求項２に記載の方法。
4. 前記ソース材料がニートのペンタボラン（９）を含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記ソース材料が、直鎖および分岐のＣ_２〜Ｃ_２０アルカン、鉱油、ならびに式Ｃ_ｎＨ_２ｎ＋２（式中のｎは２０を超える）を有する線状および分岐のパラフィンからなる群より選択される溶媒を含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記ソース材料が鉱油を含む、請求項１に記載の方法。
7. 前記ソース材料を、流体保管および分配装置から供給するステップをさらに含み、前記流体保管および分配装置が：
   （ａ）前記ソース材料を保持するための内部容積を取り囲み、流体流口を含む流体保管および分配容器と、
   （ｂ）前記口と流体流連通して連結された流体分配組立体と、
   （ｃ）前記容器の前記内部容積の内部にあり、前記容器の前記内部容積内を所定の圧力に維持するように配置された流体圧力調整器と、
   （ｄ）前記容器の前記内部容積内の前記ソース材料から誘導されたペンタボラン（９）ガスが前記流体圧力調整器および前記流体分配組立体を通過して流れて、前記ペンタボラン（９）ガスが前記容器から排出されるように選択的に作動させることができる前記流体分配組立体とを含む、請求項１に記載の方法。
8. 前記供給ステップが、前記流体保管および分配装置内の前記ソース材料の保管圧力よりも低い外部分配圧力を伴うことを含む、請求項７に記載の方法。
9. バブラー、収着剤系保管および分配システム、ならびに内部圧力調整されたソース材料保管および分配システムからなる群より選択される流体源から前記ソース材料が供給される、請求項１に記載の方法。
10. 前記流体保管および分配容器内のソース材料の圧力が大気圧より低い圧力である、請求項７に記載の方法。
11. 前記保管および分配容器の外部のソース材料の存在が、テープ系センサー、センサーチューブ、およびフーリエ変換赤外分光法からなる群より選択される検出手段を使用して検出される、請求項７に記載の方法。
12. 大気圧よりも低い圧力でペンタボラン（９）含有流体を収容する容器と、ペンタボラン（９）ガスを前記容器から排出するために配置された分配手段とを含む、保管および分配装置。
13. 前記容器が：
    （ａ）前記容器が流体流口を含み、
    前記ペンタボラン（９）含有流体を収容するための内部容積と、
    （ｂ）前記口と流体流連通して連結された流体分配組立体と、
    （ｃ）前記容器の前記内部容積の内部にあり、前記容器の前記内部容積内を所定の圧力に維持するように配置された流体圧力調整器と、
    （ｄ）前記容器の前記内部容積内の前記ペンタボラン（９）含有流体から誘導されたペンタボラン（９）ガスが前記流体圧力調整器および前記流体分配組立体を通過して流れて、前記ペンタボラン（９）ガスが前記容器から排出されるように選択的に作動させることができる前記流体分配組立体とを含む、請求項１２に記載の装置。
14. 前記排出が、前記容器内の前記ペンタボラン（９）含有流体の保管圧力よりも低い外部分配圧力を伴うことを含む、請求項１３に記載の装置。
15. バブラー、収着剤系保管および分配システム、ならびに内部圧力調整されたソース材料保管および分配システムからなる群より選択される流体源から前記ペンタボラン（９）含有流体が排出される、請求項１２に記載の装置。
16. 前記ペンタボラン（９）含有流体が、直鎖および分岐のＣ_１２〜Ｃ_２０アルカン、鉱油、ならびに式Ｃ_ｎＨ_２ｎ＋２（式中のｎは２０を超える）を有する線状および分岐のパラフィンからなる群より選択される炭化水素溶媒を含む、請求項１２に記載の装置。
17. 前記ペンタボラン（９）含有流体が鉱油を含む、請求項１２に記載の装置。
18. 前記ペンタボラン（９）含有流体がニートのペンタボラン（９）を含む、請求項１２に記載の装置。
19. 前記保管および分配容器の外部のペンタボラン（９）含有流体の存在を検出する検出手段をさらに含み、前記検出手段が、テープ系センサー、センサーチューブ、およびフーリエ変換赤外分光法からなる群より選択される、請求項１２に記載の装置。

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