KR20130097758A - 동위원소-농축된 붕소-함유 화합물, 및 이의 제조 및 사용 방법 - Google Patents

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Abstract

동위원소-농축된 붕소-함유 화합물은 둘 이상의 붕소 원자 및 하나 이상의 불소 원자를 포함하며, 이때 하나 이상의 붕소 원자는 자연 존재 농도 또는 비율보다 큰 농도 또는 비율로 원하는 붕소의 동위원소를 포함한다. 상기 화합물은 B2F4의 화학식을 가질 수 있다. 이런 화합물의 제조 방법 및 이런 화합물을 사용한 이온 주입 방법뿐 아니라, 동위원소-농축된 붕소-함유 화합물이 후속 분배 사용을 위해 유리하게 포함된 저장 및 분배 용기가 기재되어 있다.

Description

동위원소-농축된 붕소-함유 화합물, 및 이의 제조 및 사용 방법{ISOTOPICALLY-ENRICHED BORON-CONTAINING COMPOUNDS, AND METHODS OF MAKING AND USING SAME}
본 발명은 동위원소-농축된 붕소-함유 화합물, 조성물 및 이들의 제조 및 사용 방법에 관한 것이다.
관련된 출원에 대한 교차-참고
이 출원은 "동위원소-농축된 붕소-함유 화합물, 및 이의 제조 및 사용 방법{ISOTOPICALLY-ENRICHED BORON-CONTAINING COMPOUNDS, AND METHODS OF MAKING AND USING SAME}"이라는 발명의 명칭으로 올렉 빌(Oleg Byl)등의 명의로 2010년 8월 30일에 출원된 미국 가특허 출원 제 61/378,353 호; "동위원소-농축된 붕소-함유 화합물, 및 이의 제조 및 사용 방법{ISOTOPICALLY-ENRICHED BORON-CONTAINING COMPOUNDS, AND METHODS OF MAKING AND USING SAME}"이라는 발명의 명칭으로 올렉 빌 등의 명의로 2010년 8월 18일에 출원된 미국 가특허 출원 제 61/375,031 호; "이온 주입 가스 운반 시스템을 위한 활성 냉각{ACTIVE COOLING FOR ION IMPLANT GAS DELIVERY SYSTEM}"이라는 발명의 명칭으로 에드워드 존스(Edward Jones) 등의 명의로 2010년 6월 25일에 출원된 미국 가특허 출원 제 61/358,514 호; "이온 주입 가스 운반 시스템을 위한 활성 냉각{ACTIVE COOLING FOR ION IMPLANT GAS DELIVERY SYSTEM}"이라는 발명의 명칭으로 에드워드 존스 등의 명의로 2010년 5월 27일에 출원된 미국 가특허 출원 제 61/349,202 호; "붕소 이온 주입 장치 및 방법{BORON ION IMPLANTATION APPARATUS AND METHOD}"이라는 발명의 명칭으로 로버트 카임(Robert Kaim) 등의 명의로 2009년 8월 27일에 출원된 미국 가특허 출원 제 61/255,097 호fmf 35 USC 119(e) 하에서 우선권 주장하는 "동위원소-농축된 붕소-함유 화합물, 및 제조 및 사용 방법{ISOTOPICALLY-ENRICHED BORON-CONTAINING COMPOUNDS, AND METHODS OF MAKING AND USING SAME}"이라는 발명의 명칭으로 로버트 카임 등의 명의로 2010년 10월 27일 출원된 미국 특허 출원 제 12/913,721 호의 35 USC 120 하의 계속 출원인, "동위원소-농축된 붕소-함유 화합물, 및 제조 및 사용 방법{ISOTOPICALLY-ENRICHED BORON-CONTAINING COMPOUNDS, AND METHODS OF MAKING AND USING SAME}"이라는 발명의 명칭으로 로버트 카임 등의 명의로 2011년 3월 15일 출원된 미국 특허 출원 제 13/048,367 호에 대해 우선권을 주장한다. 전술한 미국 특허 출원 제 12/913,721 호, 미국 가특허 출원 제 61/378,353 호 및 미국 가특허 출원 제 61/375,031 호의 우선권은 본 출원에서 부가적으로 주장된다. 미국 특허 출원 제 13/048,367 호 및 12/913,721 호 및 미국 가특허 출원 제 61/378,353 호; 61/375,031 호; 61/349,202 호 및 61/255,097 호의 모든 개시 내용은 모든 목적을 위해 그들 각각 전체로 본원에 참조로서 인용된다.
이온 주입은 도판트(dopant) 불순물의 제어된 양을 반도체 웨이퍼들로 정확하게 도입하기 위해 집적 회로 제조에서 사용되고, 마이크로전자/반도체 제조에서 매우 중요한 공정이다.
이러한 주입 시스템에서, 이온 소스는 도판트 소스 가스의 원하는 도판트 성분을 이온화한다. 이온 소스는 도판트 소스 가스("공급원료 가스"로 일반적으로 칭함)로 채워진 진공 챔버(chamber)로 전자를 유도함으로써 이온을 발생시킨다. 주입 종(species)을 발생시키기 위해 사용된 공급원료 가스는 BF3, B10H14, B12H22, PH3, AsH3, PF5, AsF5, H2Se, N2, Ar, GeF4, SiF4, O2, H2 및 GeH4를 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 주입할 도판트 성분을 포함한 조성물은 전형적으로 도판트 소스 또는 전구체를 의미한다. 전자들이 가스 안의 도판트 원자들 및 분자들과 충돌하여 양성 및 음성 도판트 이온으로 이루어진 이온화된 플라즈마의 생성을 야기한다.
생성된 이온은 원하는 에너지의 이온 빔의 형태로 소스로부터 추출된다. 추출은, 추출된 빔의 통과를 위한 개구를 포함하는 적절하게 모양을 갖춘 추출 전극에 고전압을 적용함으로써 달성된다. 추출된 빔은 시준된 이온 빔으로서 개구 및 이온 소스 외부로 통과하여 기판을 향해 가속된다.
이온 빔은 도판트 성분을 기판에 주입하기 위해 반도체 웨이퍼와 같은 기판의 표면상에 부딪힌다. 빔의 이온은 기판의 표면을 관통하여 원하는 도전성의 영역을 형성한다. 주입된 이온 종은 다양하게 B, P, As, Se, N, Ar, Ge, Si, O, 및 H를 포함하며, 특히 붕소가 광범위하게 사용되는 주입종이다.
집적 회로의 제조에서 중요한 단계중 하나는 실리콘 웨이퍼로 붕소를 주입하는 것이다. 심지어 높은 온도에서도 원소형 붕소는 매우 낮은 증기압을 나타내기 때문에, 휘발성의 붕소-함유 화합물의 활용이 필요하다. 현재 붕소 트라이플루오라이드(BF3)가 붕소 주입을 위한 공급(feed) 가스로서 널리 사용된다(예를 들어, 이온 주입을 위한 BF3의 2007년 연간 전세계 소비량은 대략 3000Kg으로 추산됨).
광범위한 사용에도 불구하고, BF3은 단점을 가지고 있다. BF3 분자는 이온화하기 매우 어렵고 이온 소스 내로 유입된 총 BF3의 약 15% 만이 분열될 수 있다. 나머지는 버려진다. 게다가, 이온화된 BF3의 약 30% 만이 주입에 사용될 수 있는 B+ 이온으로 전환된다. 이는 주입 공정 처리량이 엄격하게 제한되는 낮은 B+ 빔 전류를 야기한다.
B+ 빔 전류의 증가는 공정 변수의 변화(예컨대 추출 전류의 증가) 및 BF3 유량의 증가로 달성할 수 있다. 이 방안은 이온 소스의 단축된 수명, 장치의 불안정으로 이어지는 고전압 아크 및 빔 에너지 오염의 원인인 진공불량을 야기한다. 주입 공정 변수의 과격한 조정이 없어도, 붕소의 주입은 집적회로 제조자에게 존재하는 다른 문제인 더 빈번한 예비 보수 중단을 필요로 함이 증명되었다.
낮은 B+ 빔 전류에 의한 처리량 한계의 문제는, 반도체 산업의 일반적인 추세가 더 낮은 주입 에너지를 사용하는 것이기 때문에, 최근에 더욱 중요하게 되었다. 더 낮은 주입 에너지에서, B+ 빔은 공간 전하에 의한 더 큰 블로우 아웃(blow-out) 효과와 붕소의 낮은 원자량에 당면한다.
앞선 문제 이외에도, 원소형 붕소가 매우 낮은 증기압을 갖는다는 것은 언급되었다. 따라서, 붕소-함유 전구체가 과도하게 분해되어 붕소 잔기의 침착(deposition)을 야기하기 쉽다면, 이온 주입기 장치의 작동 관점에서, 이는 이온 주입용으로 적절하지 않을 수 있다.
따라서, 당업계에서는 개선된 붕소 전구체를 계속 개발하고자 하고 있다.
본 발명은 동위원소-농축된 붕소-함유 화합물, 및 이의 제조 및 사용 방법에 관한 것이다.
일 양태에서, 본 발명은, 둘 이상의 붕소 원자 및 하나 이상의 불소 원자를 포함하는 동위원소-농축된 붕소-함유 화합물에 관한 것이며, 이때 상기 하나 이상의 붕소 원자는 자연 존재 농도 또는 비율보다 큰 농도 또는 비율로 원하는 붕소의 동위원소를 포함한다.
본 발명의 다른 양태는, 붕소 이온을 생성하기 위해 상기에 설명된 유형의 화합물을 이온화시키는 단계; 및 기판에 붕소 이온을 주입하는 단계를 포함하는, 기판내로 붕소를 주입하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 양태는, 상기에 설명한 화합물의 소스를 포함하는, 빔-라인 이온 주입, 플라즈마 침지 이온 주입 또는 플라즈마 도핑 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 다른 양태는, 상기에 설명한 유형의 화합물을 포함하는 가스 저장 및 분배 용기에 관한 것이다.
본 발명의 다른 양태는, 상기에 설명한 유형의 화합물을 유동시키는 단계; 및 상기 화합물로부터 이온 빔을 생성시키는 단계를 포함하는, 이온 주입 공정을 위한 빔 전류 향상 방법에 관한 것이다.
본 발명의 다른 양태는, 붕소-함유 가스를 붕소 금속에 접촉시키는 단계를 포함하는, 상기에 설명한 유형의 화합물의 합성 방법에 관한 것이다.
본 발명에 대한 다른 양태는, 저장 및 분배 용기를 상기에 설명한 유형의 화합물로 채우는 단계를 포함한, 상기 화합물의 소스를 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 다른 양태는, 상기에 설명한 유형의 화합물을, 비활성 기체, 아르곤, 질소, 헬륨, 수소, 암모니아, 제논, 제논 다이플루오라이드, 동위원소 농축된 다이보레인 및 자연 존재 다이보레인으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나의 공동-유동 종과 함께 이온 주입 장치로 유동시키는 단계를 포함하는 이온 주입 방법에 관한 것이다.
본 발명의 다른 양태는, 동위원소-농축된 원자량 11 붕소 BF3 화합물과 함께 동위원소-농축된 원자량 11 붕소 B2F4 화합물을 이온 주입 장치로 유동시키는 단계를 포함하는, 이온 주입 방법에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 양태는, 이온 주입 장치에 상기에 설명한 유형의 화합물을 사용하고, 이온 주입 조작에 의해 적어도 부분적으로 상기 장치 또는 그의 부품에 형성된 침착물의 제거에 효과적인 세정제를 유동시킴으로써 상기 장치 또는 그의 부품을 주기적으로 세정하는 것을 포함하는, 이온 주입 방법에 관한 것이다.
본 발명의 다른 양태는, 이온 주입 장치 조작시에 사용되는 유일한 도판트 소스 화합물로서 이온 주입 장치에 상기에 설명한 유형의 화합물을 사용하는 것을 포함하는 이온 주입 실행 방법에 관한 것이다.
본 발명의 다른 양태는, 도판트 화합물로서 오직 동위원소 농축된 원자량 11 붕소 B2F4를 사용하여 이온 주입 장치에서 이온 주입을 수행하는 것을 포함하는 이온 주입 실행 방법에 관한 것이다.
또 다른 양태에서, 본 발명은, 도판트 화합물로서 동위원소-농축된 원자량 11 붕소 B2F4를 사용하여 이온 주입 장치에서 이온 주입을 수행하는 것을 포함하는 이온 주입 실행 방법에 관한 것이되, 이때 이온 주입 장치가 아르신, 포스핀, 이산화탄소, 일산화탄소, 규소 테트라플루오라이드 및 붕소 트라이플루오라이드로 처리된다.
본 발명의 다른 양태는, 물리적 흡착제 및 이온성 액체로 이루어진 군으로부터 선택된 저장 매체에 상기에 설명된 유형의 화합물을 포함하는 저장 및 분배 용기에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 양태는, 상기에 설명한 유형의 화합물을 포함하는 저장 및 분배 용기에 관한 것이되, 이때 용기는 용기내에 또는 용기의 출구부 내에 위치한 제한된 유동 오리피스(orifice)를 포함한다.
본 발명의 다른 양태는, 상기에 설명한 유형의 화합물을 포함하는 저장 및 분배 용기에 관한 것이되, 이때 용기는 대기압 이하의 압력에서 화합물을 분배하기 위해 압력-조절된다.
다른 양태에서 본 발명은, 이온 주입용 이온 종을 생성하는 AMU 분리에 유용한 이온화된 조성물에 관한 것으로, 상기 조성물은 BF3 이외의 붕소 전구체 화합물로부터 유도되고, 상기 붕소 전구체 화합물은 10B 및 11B중 하나가 자연 존재비 이상으로 동위원소 농축되어 있고, 상기 조성물은 B2F4 +, B2F3 +, B2F2 +, BF3 +, BF2 +, BF+, B+, F+, B2F4 ++, B2F3 ++, B2F2 ++, BF3 ++, BF2 ++, BF++, B++, F++, B2F4 +++, B2F3 +++, B2F2 +++, BF3 +++, BF2 +++, BF+++, B+++ 및 F+++ 중 하나 이상의 종을 포함하되, 이들의 붕소-함유 종은 10B 및 11B중 하나가 자연 존재비 이상으로 동위원소 농축되어 있다.
본 발명의 다른 양태는, B2F4 +, B2F3 +, B2F2 +, BF3 +, BF2 +, BF+, B+, B2F4 ++, B2F3 ++, B2F2 ++, BF3 ++, BF2 ++, BF++, B++, B2F4 +++, B2F3 +++, B2F2 +++, BF3 +++, BF2 +++, BF+++ 및 B+++중에서 선택되고 10B 및 11B중 하나가 자연 존재비 이상으로 동위원소-농축된 붕소 이온 종 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 양태는, 동위원소-농축되지 않은 붕소-함유 화합물에 비해 향상된 빔 전류를 생성하는 동위원소-농축된 이온 종을 형성하는데 효과적인 동위원소-농축된 붕소-함유 화합물을 사용하는 것을 포함하는, 이온 주입 공정을 위한 빔 전류의 개선 방법에 관한 것이다.
본 발명의 다른 양태들, 특징들 및 실시예들은 아래의 설명 및 첨부한 청구범위로부터 더욱 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 한 실시양태에 따라, 전구체 공급 용기로부터 동위원소-농축된 붕소-함유 전구체를 수용하도록 배열된 이온 주입 시스템을 포함하는 반도체 제조 시설의 개략도이다.
본 발명은 동위원소-농축된 붕소-함유 화합물, 조성물 및 이들의 제조 및 사용 방법에 관한 것이다.
일 양태에서, 본 발명은, 둘 이상의 붕소 원자 및 하나 이상의 불소 원자를 포함하는 동위원소-농축된 붕소-함유 화합물에 관한 것이며, 이때 상기 하나 이상의 붕소 원자는 자연 존재 농도 또는 비율보다 큰 농도 또는 비율로 붕소의 원하는 동위원소를 포함한다.
붕소-함유 화합물은 임의의 적절한 형태가 될 수 있고, 임의의 수의 붕소 원자를 포함할 수 있다. 일 실시양태에서, 붕소-함유 화합물은 둘 이상의 붕소 원자 및 하나 이상의 불소 원자를 포함한다. 다른 실시양태에서, 붕소-함유 화합물은 다이붕소 화합물(예컨대 B2F4, B2F6, H2B2F6, H2B2F2O3, H2B2F2O6 및 H2B2F4O2), 트라이붕소 화합물(예컨대 B3F6), 테트라붕소 화합물(예컨대 H4B4F10, B(BF2)3CO 및 (F2B)3BCO), 펜타붕소 화합물, 헥사붕소 화합물, 헵타붕소 화합물, 옥타붕소 화합물(예컨대 B8F12), 노나보레인 화합물, 데카붕소 화합물(예컨대 B10F12), 운데카붕소 화합물, 도데카붕소 화합물 등 B80 화합물(예컨대 플러렌 유사체 B80)까지를 포함하는 2 내지 80 개의 붕소 원자를 포함한다. 다른 실시양태에서, 붕소-함유 화합물은 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 또는 11 개의 붕소 원자를 포함할 수 있다. 추가의 실시양태에서 클러스터(cluster) 붕소 화합물을 포함할 수 있다. 다른 실시양태에서, 붕소-함유 화합물은 다이붕소 화합물이 될 수 있다. 다른 실시양태에서 붕소-함유 화합물은 특정 붕소-함유 화합물 종 외에 다이붕소 화합물(예컨대 다이보레인 외에 다이붕소 화합물)을 포함할 수 있다. 그러므로, 본 발명이 폭 넓은 범위 내에서 광범위하게 다양한 붕소-함유 화합물로 고려함이 이해될 것이다.
동위원소-농축된 붕소-함유 화합물의 일 실시양태에서, 원하는 동위원소는 원자량 10 붕소이고 자연 존재 농도가 약 19.9%이다. 이러한 붕소 화합물에서, 원자량 10 붕소 동위원소의 농도는 예를 들어, 특정 조성 변형으로 19.9%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99%, 99.9% 또는 99.99%가 될 수 있다. 예를 들어, 원자량 10 붕소 동위원소의 농도는 20 내지 25%, 25 내지 30%, 30 내지 35%, 35 내지 40%, 40 내지 45%, 45 내지 50%, 50 내지 55%, 55 내지 60%, 60 내지 65%, 65 내지 70%, 70 내지 75%, 75 내지 80%, 80 내지 85%, 85 내지 90%, 90 내지 95%, 95 내지 99%, 95 내지 99.9%가 될 수 있다. 다른 실시양태에서, 원자량 10 붕소 동위원소의 농도는 20 내지 30%, 30 내지 40%, 40 내지 50%, 50 내지 60%, 60 내지 70%, 70 내지 80%, 80 내지 90% 또는 90 내지 99%가 될 수 있다. 이 다양한 실시양태 중 다양한 것에서, 붕소-함유 화합물은 두 개의 붕소 원자를 포함한다.
동위원소-농축된 붕소-함유 화합물의 다른 실시양태에서, 원하는 동위원소는 원자량 11 붕소이고 자연 존재 농도가 약 80.1%이다. 예를 들어, 특정 조성 변형으로 80.1%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99%, 99.9% 또는 99.99%가 될 수 있다. 예를 들어, 원자량 11 붕소 동위원소의 농도는 81 내지 85%, 85 내지 90%, 90 내지 95%, 95 내지 99%, 95 내지 99.9%가 될 수 있다. 특정한 실시양태에서, 원자량 11 붕소 동위원소의 농도는 81 내지 90% 또는 90 내지 99%가 될 수 있다. 이 다양한 실시양태 중 다양한 것에서, 붕소-함유 화합물은 두 개의 붕소 원자 및 하나 이상의 불소 원자를 포함하고, 다른 화합물에서는 10B에 대한 11B의 비율이 4.1 내지 40,000의 범위이다.
상기에 설명한 동위원소-농축된 붕소-함유 화합물의 다양한 실시양태에서, 붕소-함유 화합물은 B2F4의 화학식을 갖는다. 상기에 설명한 동위원소-농축된 붕소-함유 화합물의 다양한 다른 실시양태에서, 붕소-함유 화합물은 B2F6의 화학식을 갖는다.
더 일반적으로, 본 발명의 동위원소-농축된 붕소-함유 화합물에서, 두 개 이상의 붕소 원자 중의 원하는 동위원소의 농도는 다른 하나와 같거나 다를 수 있다. 본 발명의 동위원소-농축된 붕소-함유 화합물의 다양한 실시양태에서, 붕소-함유 화합물은 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 또는 11 개의 붕소 원자를 포함한다.
일 양태에서, 본 발명은 본원에 다양하게 설명된 것처럼 붕소 이온을 생성하기 위한 동위원소-농축된 붕소-함유 화합물의 이온화 단계 및 기판에 붕소 이온을 주입하는 단계를 포함하는 기판 내로의 붕소 주입 방법에 관한 것이다. 이런 방법에서, 동위원소-농축된 붕소-함유 화합물은 상기 본원에서 설명한 적절한 유형일 수 있다. 일 실시양태에서, 화합물은 B2F4의 화학식을 갖는다. 이런 방법의 다양한 다른 실시양태에서, 동위원소-농축된 붕소-함유 화합물은 B2F6의 화학식을 갖는다.
본 발명의 다른 양태는 동위원소-농축된 붕소-함유 화합물(단, 화합물은 상기 본원에 설명한 다양한 유형이 될 수 있음)의 소스를 포함하는 빔-라인 이온 주입, 플라즈마 침지 이온 주입, 또는 플라즈마 도핑 시스템에 관한 것이다. 일 실시양태에서, 상기 화합물은 B2F4의 화학식을 갖는다. 이런 방법의 다양한 다른 실시양태에서, 동위원소-농축된 붕소-함유 화합물은 B2F6의 화학식을 갖는다.
다른 실시양태에서, 본 발명은 붕소 이온이 기판(예컨대 마이크로 전자 장치 기판)에 충돌되기 위해 전기장에 의해 생성되고 가속되는 이온 주입에 관한 것이다. 하나의 구현에서 이런 붕소-함유 이온 주입의 방법은 종래의 열(hot) 음극 이온 소스를 사용한 아크 전압(100볼트 미만, 적절하게 90볼트 미만, 더 적절하게 80볼트 미만 및 가장 적절하게 70볼트 미만) 또는 다른 이온 소스를 이용한 비슷한 전압을 사용하여, 15% 이상의 높은 이온화 효율로 붕소-함유 도판트 종을 이온화하는 단계를 포함한다. 다른 실시양태에서, 이온 주입은 특히 플라즈마 침지 공정을 제외한다.
상기에 설명된 빔-라인 이온 주입, 플라즈마 침지 이온 주입, 또는 플라즈마 도핑 시스템은 특정 구현에서, 동위원소-농축된 붕소-함유 화합물의 이온화 챔버로의 전달을 위해 적당한 도관을 포함하며, 이때 도관은 도관의 막힘 및/또는 도관에서 화합물의 분해를 최소화 또는 억제하는데 효과적인 온도로 유지된다. 그런 목적을 위하여, 이온화 챔버 및/또는 전구체 공급 도관은 능동적 냉각 능력(예컨대 이온화 챔버로 들어가는 도판트 가스 유입의 온도를 낮추기 위해 제공하는 열 교환 흐름 회로를 공급함으로써)을 갖추고 있을 수 있다.
이온 주입 장치로의 동위원소-농축된 붕소-함유 화합물의 전달에서, 동위원소-농축된 붕소-함유 화합물은 다른 구성요소, 예컨대 불활성 기체 종(예컨대 아르곤, 제논, 질소, 헬륨 등), 수소, 암모니아, 다른 붕소 전구체(예컨대 자연 존재 붕소 전구체, 다른 동위원소-농축된 붕소-함유 전구체), 다른 도판트 전구체(즉, 비-붕소 도판트 전구체) 또는 상기 구성요소들 줄 하나 이상과 함께 이온 주입 장치로 전달(예컨대 공동 유동)될 수 있다.
일 실시양태에서, 동위원소-농축된 붕소-함유 화합물(예컨대 농축 원자량 11 붕소 동위원소-함유 B2F4)은 농축된 원자량 11 붕소 동위원소-함유 BF3와 함께 이온 주입 장치로 공동으로 유동되며, 이로써 동위원소-농축된 BF3에 의한 동위원소-농축된 B2F4의 희석에 의해 장치로의 공급 라인의 막힘에 대한 전구체 스트림의 저항성이 증가된다. 이 경우, 이온 소스의 수명을 극대화하면서도 빔 전류은 작동 상에 상당한 이익을 제공하는 수준으로 유지될 수 있다.
동위원소-농축된 붕소-함유 전구체의 사용의 다양한 다른 구현에서, 이온 주입 시스템의 조작은, 시스템의 구성요소의 동일반응계(in-situ) 세정과 함께, 예컨대 주기적 간격으로 세정할 시스템 또는 그의 특정 구성요소로 세정제를 유동시키면서 수행될 수 있다. 이런 조작에서 활용된 세정제는 적절한 형태, 예컨대 제논 다이플루오라이드, 불소, 질소 트라이플루오라이드, 또는 적어도 부분적으로 침착물이 제거되도록 세정할 이온 주입 시스템 또는 그의 특정 구성요소에 형성된 침착물과 접촉하기에 효과적인 다른 물질이 될 수 있다. 이온 주입 시스템에서 이런 정기적인 세정제의 도입에 의해 세정되어야 할 장소는 가스 튜브, 아크 챔버, 전방선(foreline) 또는 이온 주입 작동에 사용된 화학 종에 의해 침착물이 형성될 수 있는 임의의 다른 위치 또는 장치 또는 부속 장비의 영역일 수 있다.
전구체로서 동위원소-농축된 붕소-함유 화합물을 사용하는 또 다른 구현에서, 이온 주입 장치는 유일한 도판트 전구체로서 동위원소-농축된 원자량 11 붕소 B2F4를 사용하여 작동된다. 또 다른 구현에서, 이온 주입은, 아르신, 포스핀, 이산화탄소, 일산화탄소, 규소 테트라플루오라이드 및 붕소 트라이플루오라이드로 이루어진 군으로부터 선택된 도판트 전구체를 수반하는 도핑 작동을 수행하는데 또한 사용되는 이온 주입 장치에서 도판트 종으로서 동위원소-농축된 원자량 11 붕소 B2F4를 사용하여 수행된다.
본 발명의 다른 양태는 본원에 다양하게 설명된 유형의 동위원소-농축된 붕소-함유 화합물을 포함하는 가스 저장 및 분배 용기에 관한 것이다. 예를 들어 이런 가스 저장 및 분배 용기는 B2F4의 화학식을 갖는 동위원소-농축된 붕소-함유 화합물을 포함할 수 있다. 특정 실시양태에서, 가스 저장 및 분배 용기는 하나 이상의 조절기, 체크 밸브, 흡착제, 필터 및 용기의 내부 공간에 배치된 모세관류 제한 장치를 포함할 수 있다. 다른 실시양태에서, 상기 용기는 붕소-함유 화합물을 위한 저장 매체, 예컨대 고체-상태 물리적 흡착제 또는 달리 이온성 액체 저장 매체를 포함할 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 상기 용기는 용기의 내부 공간 안에 또는 용기의 연결 포트(예컨대 출구 포트) 안에 위치한 제한적인 유동 오리피스를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 양태는, 붕소-함유 가스와 붕소 금속을 접촉시키는 단계를 포함하는 본원에서 설명된 적절한 유형의 동위원소-농축된 붕소-함유 화합물의 합성 방법에 관한 것이다. 이 방법에서, 붕소-함유 가스 및 붕소 금속 중의 하나 또는 둘 모두는 동위원소-농축된 것일 수 있다. 그러므로, 예를 들어 일 실시양태로, 본 발명은, 접촉되는 것으로서 동위원소-농축된 붕소 금속 및 자연 존재 붕소 트라이플루오라이드의 조합을 고려한다. 다른 실례가 되는 실시양태에서, 본 발명은 접촉된 종으로서 자연 존재 붕소 금속 및 동위원소-농축된 붕소 트라이플루오라이드의 조합을 고려하고, 다른 실례가 되는 실시양태에서, 본 발명은 동위원소-농축된 붕소 금속과 동위원소-농축된 붕소 트라이플루오라이드의 접촉을 고려한다.
상기 설명한 합성 방법의 특정 예시로서, 접촉단계에서 합성된 동위원소- 농축 붕소-함유 화합물은 B2F4일 수 있고 붕소-함유 가스는 붕소 트라이플루오라이드일 수 있다.
상기 합성 방법은 붕소 금속에 원자량 10 붕소 동위원소를 적절한 농도로 사용하여 수행될 수 있다. 특정 실시양태에서, 붕소 금속 중의 원자량 10 붕소 동위원소의 농도는 19.9%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 80%, 85%, 90%, 95%, 99%, 99.9% 또는 99.99%보다 클 수 있다.
다른 실시양태에서, 상기 합성 방법은 붕소 금속에 원자량 11 붕소 동위원소를 사용하여 수행될 수 있고, 이 유형의 특정 실시양태에서 붕소 금속 중의 원자량 11 붕소 동위원소의 농도는 80.1%, 85%, 90%, 95%, 99%, 99.9% 또는 99.99%보다 클 수 있다.
붕소 트라이플루오라이드가 사용되는 합성 방법의 또 다른 실시양태에서는, 동위원소-농축된 붕소 트라이플루오라이드 종, 예컨대 원자량 10 붕소 동위원소의 농도가 19.9%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 80%, 85%, 90%, 95%, 99%, 99.9% 또는 99.99%보다 큰 붕소 트라이플루오라이드가 사용될 수 있다.
다른 실시양태에서, 동위원소-농축된 형태로 동위원소-농축된 붕소 트라이플루오라이드를 사용하는 합성 방법은, 붕소 트라이플루오라이드가 원자량 11 붕소 동위원소-농축된 것으로 수행될 수 있으며, 이때 붕소 트라이플루오라이드 중의 원자량 11 붕소 동위원소의 농도는 80.1%, 85%, 90%, 95%, 99%, 99.9% 또는 99.99%보다 크다.
다른 실시양태에서 본 발명은, 상응하는 동위원소-농축되지 않은 붕소-함유 화합물에 비해 개선된 빔 전류를 생산하는데 효과적인 동위원소-농축된 붕소-함유 화합물의 사용을 포함하는, 이온 주입 공정을 위한 빔 전류의 개선 방법에 관한 것이다. 특정 실시양태에서, 동위원소-농축된 붕소-함유 화합물은 동위원소-농축된된 B2F4를 포함한다.
본 발명의 다른 양태는, 본원에서 전술한 적절한 유형의 동위원소-농축된 붕소-함유 화합물을 유동시키고 상기 화합물로부터 이온 빔을 생성시킴을 포함하는, 이온 주입 공정에서 빔 전류를 개선하는 방법에 관한 것이다. 이 방법에서, 동위원소-농축된 붕소-함유 화합물은 B2F4의 화학식을 갖는 화합물을 포함할 수 있다. 이런 붕소-함유 화합물은 이온화시 B2F4 +, B2F3 +, B2F2 +, BF3 +, BF2 +, BF+, B+, F+, B2F4 ++, B2F3 ++, B2F2 ++, BF3 ++, BF2 ++, BF++, B++, F++, B2F4 +++, B2F3 +++, B2F2 +++, BF3 +++, BF2 +++, BF+++, B+++ 및 F+++ 중 하나 이상의 종을 포함하는 다양한 이온 종 및 분절(fragment)을 형성한다.
빔 전류에서 상당한 개선은, AMU 자석 또는 다른 선별기를 포함하는 선별기에 의한 주입을 위해 선택된 동위원소-농축된 붕소-함유 화합물 및 이들과 상응하게 농축된 붕소-함유 이온 종 및 분절을 사용하여 달성될 수 있다. 이런 다양한 실시양태에서, 붕소-함유 화합물, 및 이로부터의 이온 종 및 분절에서 원자량 11 붕소 동위원소의 농도는 80.1%, 85%, 90%, 95%, 99%, 99.9% 또는 99.99%보다 클 수 있다. 달리, 원자량 10 붕소 동위원소가 농축된 붕소-함유 화합물, 예컨대 원자량 10 분소 동위원소의 농도가 19.9%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 80%, 85%, 90%, 95%, 99%, 99.9% 또는 99.99%보다 큰 붕소-함유 화합물, 및 이로부터의 이온 종 및 분절에 해당하는 것이 활용될 수 있다.
이온 주입을 위한 공급 가스 소스로서 동위원소-농축된 화합물을 활용하는 것 이외에, 본 발명은 다양한 개선, 예컨대 빔 전류 및/또는 이온 주입 작동의 다른 작동 변수의 개선, 분해 및 이로부터의 침착 수준의 감소, 이온 주입 시스템에서 유동 통로의 막힘에 대한 저항의 증가 등을 달성하기 위해 붕소-함유 소스 화합물의 조합을 활용하는 구성을 고려한다.
본 발명은 또한, 빔 전류 또는 이온 주입 작동 및 시스템의 다른 조작 변수의 개선을 달성하기 위해 붕소 이온 주입을 위한 전구체로서 붕소 동위원소가 균질한 화합물, 예컨대 모든 붕소 원자가 10B 또는 11B인 붕소-함유 화합물, 및 이로부터의 이온 종 및 분절을 사용하는 것을 고려한다.
동위원소-농축된 붕소-함유 화합물의 사용은 선택된 이온 종에 따라 빔 전류를 상당히 개선함이 입증되었는데, 예컨대 이온 주입을 위해 선택되는 특정 이온 종에 따라 5 내지 30% 이상의 빔 전류 개선 정도를 보였다. 붕소 성분에 동위원소-농축된 이온 종은 임의의 적절한 유형이 될 수 있고 예를 들어 B2F4 +, B2F3 +, B2F2 +, BF3 +, BF2 +, BF+, B+, F+, B2F4 ++, B2F3 ++, B2F2 ++, BF3 ++, BF2 ++, BF++, B++, F++, B2F4 +++, B2F3 +++, B2F2 +++, BF3 +++, BF2 +++, BF+++, B+++ 및 F+++ 중의 하나 이상을 포함할 수 있다. 그러므로, 동위원소 농축은 원하는 유형의 이온(예컨대 BF2 +, BF+ 또는 F+)의 AMU 자석 선택의 개선을 위해 활용될 수 있다. 이런 동위원소-농축된 종에 의한 이온 주입 장치에서의 빔 전류의 증가에 의해, 소스 가스 흐름 및 소스 아크 파워를 증가시킬 필요성(예컨대 높은 빔 흐름 정도를 얻기 위해 필요하지만 낮은 효율 및 이온 주입을 위한 소스 가스의 낮은 활용을 야기함)이 배제될 수 있다.
동위원소-농축된 B2F4의 사용은, 자연 존재 동위원소 조성물에서도 이런 붕소 소스 화합물은 같은 조건 및 같은 이온 주입 장치(예컨대 BF2 + 및 B+ 같은 종을 위한)하에서 붕소 트라이플루오라이드를 사용하여 얻어진 빔 흐름과 비교할 때 빔 흐름에서 상당한 개선을 제공하기 때문에 특별히 선호된다.
본 발명의 다른 양태는, 동위원소-농축된 붕소-함유 화합물의 이온화에서 이온주입에 유용한 이온 종을 생성하는 것에 관한 것이며, 이때 동위원소-농축된 붕소-함유 이온 종은 B2F4 +, B2F3 +, B2F2 +, BF3 +, BF2 +, BF+, B+, F+, B2F4 ++, B2F3 ++, B2F2 ++, BF3 ++, BF2 ++, BF++, B++, F++, B2F4 +++, B2F3 +++, B2F2 +++, BF3 +++, BF2 +++, BF+++, B+++ 및 F+++중에서 선택된다. 본 발명은 또한, 이런 동위원소-농축된 붕소-함유 화합물의 이온화로부터 생산된 이온 종의 하나 이상의 AMU 자석 선택과 이런 동위원소-농축된 붕소-함유 이온 종의 기판(예컨대 마이크로전자 장치 기판)내의 주입을 고려한다.
동위원소-농축된 붕소-함유 종은 원자량 11 붕소 동위원소의 농도 또는 자연 존재 정도로부터 다양한 원자량 10 붕소 동위원소의 농도를 상기에 설명한 임의의 농도, 즉 이온 종 중의 80.1%, 85%, 90%, 95%, 99%, 99.9% 또는 99.99%보다 큰 원자량 11 붕소 동위원소의 농도를 제공하기 위해 동위원소 농축되거나 또는 원자량 10 붕소 동위원소의 농도가 19.9%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 80%, 85%, 90%, 95%, 99%, 99.9% 또는 99.99% 보다 큰 동위원소-농축된 붕소 함유 종일 수 있다.
본 발명의 다른 양태는 동위원소-농축된 붕소-함유 소스 화합물의 사용에 따른 이온 주입 장치의 표면상의 물질의 열 분해 및 침착의 감소 방법에 관한 것이다. 이온 주입에 사용된 붕소-함유 소스 화합물의 열 분해는 붕소 트라이플루오라이드의 생산물 또는 다른 부산물 가스 종의 생성과 함께 원소형 붕소의 침착을 야기할 수 있다. 가스 공급 라인이 충분히 냉각됨에도 불구하고, 약간의 열 분해는 아크 챔버 벽에서 필연적으로 발생한다. 이런 분해 및 관련 침착의 결과로써 형성된 침착물은 소스 가스로부터 유도되는 붕소 금속, 및 아크 챔버 벽으로부터의 텅스텐 또는 몰리브덴의 혼합물일 수 있다. 침착물은 이온 소스 근처의 가스 공급 라인뿐 아니라 노즐의 안쪽 및 표면, 아크 챔버 베이스 플레이트, 이온화 장치의 베이스 플레이트 라이너 아래에도 형성할 수 있다. 이런 침착물은 예컨대 연마제 세정 및 화학적 방법(예를 들어 적절한 세정 가스를 침착물을 포함하는 장치에 통과시켜, 제거될 수 있도록 침착물을 휘발시킴)에 의한 주기적인 유지 제거가 필요하다. 생성 유출물은 유출물 스트림으로부터 특정한 물질을 회수하기 위해 공정 처리될 수 있다.
만약 이온 주입기가 오직 붕소 도판트만으로 조작되지 않는다면, 구성 물질(예컨대 상기에 설명한 텅스텐 및 몰리브덴 물질)에 따라 붕소 소스 화합물로부터 유도된 이온과 진공 챔버에 있는 다른 물질 사이의 상호작용에 의해 다양한 유형의 고체 물질 또는 이온이 형성될 것이다. 알루미늄 절연체가 구비된 텅스텐 아크 챔버에서, 이온은 WFX +(이때, x=0, 1, 2, 3, 4, 5 또는 6) 및 AlFy +(이때, y=0, 1, 2 또는 3)을 비롯하여 광범위하게 다양한 유형이 형성될 수 있다. 이런 이온은 동위원소-농축된 붕소-함유 소스 화합물과 반응하여 해당 동위원소-농축된 침착물을 형성할 수 있다. 이런 침착물의 동위원소 성질은, 동위원소 조성물의 결과와 동일한 선택적인 세정제의 활용 기회를 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 양태는 상기에서 설명한 임의의 적절한 유형의 동위원소-농축된 붕소-함유 화합물의 소스의 제조 방법에 관한 것이며, 이 방법은 저장 및 분배 용기를 상기 화합물로 채우는 단계를 포함한다. 이 방법의 일 실시양태에서 동위원소-농축된 붕소-함유 화합물은 B2F4의 화학식을 갖는다.
본 발명의 동위원소-농축된 붕소-함유 화합물은 표준 조건(1기압, 25℃)에서 기체, 고체 또는 액체의 특정한 형태인 광범위한 다양한 화합물을 포함한다.
그러므로 본 발명은 이온 주입을 위한 이온 종을 생성하기 위한 AMU 분리에 유용한 이온화된 조성물을 고려하며, 이 조성물은 10B 및 11B 중 하나가 자연 존재비 이상으로 동위원소-농축된 BF3 이외의 붕소 전구체 화합물로부터 유도되었으며, B2F4 +, B2F3 +, B2F2 +, BF3 +, BF2 +, BF+, B+, F+, B2F4 ++, B2F3 ++, B2F2 ++, BF3 ++, BF2 ++, BF++, B++, F++, B2F4 +++, B2F3 +++, B2F2 +++, BF3 +++, BF2 +++, BF+++, B+++ 및 F+++중 하나 이상을 포함하고, 이의 붕소-함유 종은 10B 및 11B 중 하나가 자연 존재비 이상으로 동위원소 농축되었다.
이 조성물에서, 붕소 전구체 화합물은 B2F4의 화학식 또는 다른 적절한 화학식을 가질 수 있다. 상기 조성물은 붕소-함유 이온 종 중의 원자량 10 붕소 동위원소의 농도가 19.9%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 80%, 85%, 90%, 95%, 99%, 99.9% 또는 99.99% 보다 크도록 구성될 수 있다. 달리, 상기 조성물은 붕소-함유 이온 종 중의 원자량 11 붕소 동위원소의 농도가 80.1%, 85%, 90%, 95%, 99%, 99.9% 또는 99.99%보다 크도록 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태는, B2F4 +, B2F3 +, B2F2 +, BF3 +, BF2 +, BF+, B+, B2F4 ++, B2F3 ++, B2F2 ++, BF3 ++, BF2 ++, BF++, B++, B2F4 +++, B2F3 +++, B2F2 +++, BF3 +++, BF2 +++, BF+++ 및 B+++ 중에 선택되고 10B 및 11B 중 하나가 자연 존재비 이상으로 동위원소-농축된 붕소 이온 종에 관한 것이다. 붕소 이온 종에서, 붕소 이온 종 중의 원자량 10 붕소 동위원소의 농도가 19.9%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 80%, 85%, 90%, 95%, 99%, 99.9% 또는 99.99%보다 크거나, 달리 붕소 이온종 중의 원자량 11 붕소 동위원소의 농도가 80.1%, 85%, 90%, 95%, 99%, 99.9% 또는 99.99%보다 크다.
본 발명의 다른 양태는, 상응 동위원소-농축되지 않은 붕소-함유 화합물에 비해 개선된 빔 전류를 생성하는 동위원소-농축된 이온 종을 형성하는데 효과적인 동위원소-농축된 붕소-함유 화합물을 사용하는 것을 포함하는, 이온 주입 공정을 위한 빔 전류의 개선 방법에 관한 것이다.
동위원소-농축된 붕소-함유 화합물은 B2F4의 화학식을 갖거나, 또는 다른 적절한 동위원소-농축된 붕소-함유 화합물을 포함할 수 있다. 일 실시양태에서, 동위원소-농축된 이온 종 중의 원자량 10 붕소 동위원소의 농도는 19.9%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 80%, 85%, 90%, 95%, 99%, 99.9% 또는 99.99%보다 크다. 다른 실시양태에서, 동위원소-농축된 이온 종 중의 원자량 11 붕소 동위원소의 농도는 80.1%, 85%, 90%, 95%, 99%, 99.9% 또는 99.99%보다 크다.
본 발명의 다른 양태는, 도판트 전구체 조성물로서의 B2F4와 다이보레인(B2H6)의 용도에 관한 것이다. 이런 도판트 전구체 조성물에서 B2F4는 본원에 다양하게 설명된 것처럼 동위원소-농축되거나 또는 달리 동위원소-농축되지 않은 형태일 수 있다. 마찬가지로 이런 도판트 전구체 조성물 중의 다이보레인은 붕소 동위원소 종에 있어서 동위원소 농축되거나 또는 달리 동위원소-농축되지 않은 형태일 수 있다. B2F4 및 다이보레인의 이런 도판트 전구체 조성물에서의 용도에서, B2F4 및 다이보레인 화합물은 서로 미리 혼합되어 동일 소스 패키지로부터 운반될 수 있거나, 달리 상기 B2F4 및 다이보레인 화합물은 별개의 소스 패키지로부터 공급되어 적절한 방법으로 별개의 소스 패키지로부터 공정 장치로 유동될 수 있다. 예를 들어, 각각의 B2F4 및 다이보레인 화합물은 별개의 소스 패키지로부터 공정 장치로 공동-유동될 수 있거나, 달리 상기 화합물들은 순차적으로 또는 교차의 방식으로 공정 장치로 운반될 수 있다.
본 발명의 다른 양태에서, 본 발명의 붕소 화합물 및 조성물은 본원에 다양하게 설명된 농축된 또는 비-농축된 B2F4 및 B2F4-함유 조성물로부터 유도된 붕소 이온을 사용하여 태양 전지의 생산을 위한 기판의 플라즈마 도핑을 위해 활용될 수 있다.
이제 도면을 참조하면, 도 1은 본 발명의 일 실시양태에 따라 전구체 공급 용기로부터 동위원소-농축된 붕소-함유 전구체를 수용하도록 배열된 이온 주입 시스템을 포함하는 반도체 제조 시설의 개략도이다.
도 1에서 보이듯이, 반도체 제조 시설(180)은 도판트 전구체를 이온 주입 시스템의 이온 소스 챔버로 제공하도록 배열된 도판트 전구체 공급 용기(182)를 포함한다. 도판트 전구체 공급 용기(182)는 임의의 적절한 유형이 될 수 있고, 예를 들어 흡착제-기반 유체 저장소 및 "SDS" 상표로 표기된 ATMI 사(미국 코네티컷주의 댄버리에 위치함)로부터 상업적으로 입수가능한 유형의 분배 장치로 구성될 수 있고, 이는, 도판트 전구체가 기체의 형태이고 용기에 포함된 흡착제 매체에 물리적으로 흡착할 수 있는 경우, 대기압 미만의 압력(예를 들어 600토르 이하의 압력, 예컨대 약 10 내지 약 500 토르 범위 내의 압력)하에서 도판트 전구체 가스를 공급하기 위해 배열된다. 달리, 도판트 전구체는 가압 상태에서 저장된, 예컨대 "VAC" 상표로 표기된 ATMI 사(미국 코네티컷주의 댄버리에 위치함)로부터 상업적으로 입수가능한 유형의 압력-조절 용기 내의 액체 형태일 수 있고, 이는 액체-함유 용기로부터 더 낮은 압력으로 가스로 분배하기 위해 배열된다. 다른 대안으로서, 도판트 전구체는 고체 형태일 수 있고, ProE-Vap 상표로 표기된 ATMI 사(미국 코네티컷주의 댄버리에 위치함)로부터 상업적으로 입수가능한 종류의 기화기 용기에 제공될 수 있으며, 이 도판트 전구체 고체는 이온 주입 조작을 위한 전구체 증기를 생성하기 위해 가열된다.
실례가 되는 도 1 시스템에서 도판트 전구체는 예를 들어 동위원소-농축된 다이붕소 테트라플루오라이드(B2F4) 또는 다른 동위원소-농축된 붕소-함유 전구체를 포함할 수 있다.
도판트 가스는, 공급 라인(184)에서, 이온 소스(190)의 전압 주입구(188)의 도판트 가스 업스트림의 이온화를 억제하기 위해 구성되고 배열된 가스 운반 유닛(186)으로 유동되며, 도판트 가스는 이온화되어 원하는 성질의 도판트 이온을 형성한다.
생성된 도판트 이온은 통로(192)를 통해 이온 소스(190)에서 주입 챔버(194)로 전송되고, 웨이퍼(도시되지 않음)가 도판트 종의 이온 스트림에 대해 이온 충돌 위치로 배치된다.
주입 챔버로부터 유출된 부산물은 유출물 처리 라인(196)을 통해 유출물 처리 유닛(198)으로 유동되며, 여기서 유출물은 처리 및/또는 회수 공정을 거쳐 유출물 처리 유닛(198)으로부터 배출되는 최종 유출물을 생성한다.
본 발명을 특정 양태, 특징 및 예시적 실시양태를 참조하여 본원에 개시하였지만, 본 발명의 유용성은 그에 제한되지 않으며, 본원의 기재내용을 기초로 본 발명 분야의 통상의 숙련자에게 제시되는 다수의 다른 변형, 변경 및 다른 실시양태들로 연장되거나 또는 이들을 포함할 수 있음을 알 것이다. 따라서, 이후의 특허청구범위 발명은 본 발명의 진의 및 범주 내에 드는 이러한 모든 변형, 변경 및 다른 실시양태를 포함하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다.

Claims (20)

  1. 둘 이상의 붕소 원자 및 하나 이상의 불소 원자를 포함하되, 자연 존재 농도 또는 비율보다 큰 농도 또는 비율로 붕소 동위원소를 포함하는 붕소-함유 화합물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    (ⅰ) 19.9% 초과의 농도의 원자량 10 붕소 또는
    (ⅱ) 80.1% 초과의 농도의 원자량 11 붕소
    를 포함하는 화합물.
  3. 제 2 항에 있어서,
    원자량 10 붕소 동위원소의 농도가 19.9%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99%, 99.9%, 및 99.99%로 이루어진 군으로부터 선택된 값보다 큰, 화합물.
  4. 제 2 항에 있어서,
    원자량 10 붕소 동위원소의 농도가 20 내지 25%, 25 내지 30%, 30 내지 35%, 35 내지 40%, 40 내지 45%, 45 내지 50%, 50 내지 55%, 55 내지 60%, 60 내지 65%, 65 내지 70%, 70 내지 75%, 75 내지 80%, 80 내지 85%, 85 내지 90%, 90 내지 95%, 95 내지 99% 및 95 내지 99.9%로 이루어진 군으로부터 선택된 범위 내인, 화합물.
  5. 제 2 항에 있어서,
    원자량 11 붕소 동위원소의 농도가 80.1%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99%, 99.9%, 및 99.99%로 이루어진 군으로부터 선택된 값보다 큰, 화합물.
  6. 제 2 항에 있어서,
    원자량 11 붕소 동위원소의 농도가 81 내지 85%, 90 내지 95%, 95 내지 99% 및 95 내지 99.9%로 이루어진 군으로부터 선택된 범위 내인, 화합물.
  7. 제 1 항에 있어서,
    두 개의 붕소원자를 포함하는 화합물.
  8. 제 1 항에 있어서,
    B2F4 화학식을 갖는 화합물.
  9. 제 1 항에 있어서,
    10B에 대한 11B의 비율이 4.1 내지 40,000의 범위인, 화합물.
  10. 붕소 이온의 형성을 위해, 둘 이상의 붕소 원자 및 하나 이상의 불소 원자를 포함하되 이때 자연 존재 농도 또는 비율보다 큰 농도 또는 비율로 붕소 동위원소를 포함하는 붕소-함유 화합물을 이온화시키는 단계, 및
    기재에 상기 붕소 이온을 주입하는 단계
    를 포함하는, 기재에 붕소를 주입하는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    붕소-함유 화합물이 (ⅰ) 19.9% 초과의 농도의 원자량 10 붕소 또는 (ⅱ) 80.1% 초과의 농도의 원자량 11 붕소를 포함하는, 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    붕소-함유 화합물중의 원자량 10 붕소 동위원소의 농도가 19.9%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99%, 99.9% 및 99.99%로 이루어진 군으로부터 선택된 값보다 큰, 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    붕소-함유 화합물중의 원자량 10 붕소 동위원소의 농도가 20 내지 25%, 25 내지 30%, 30 내지 35%, 35 내지 40%, 40 내지 45%, 45 내지 50%, 50 내지 55%, 55 내지 60%, 60 내지 65%, 65 내지 70%, 70 내지 75%, 75 내지 80%, 80 내지 85%, 85 내지 90%, 90 내지 95%, 95 내지 99% 및 95 내지 99.9%로 이루어진 군으로부터 선택된 범위 내인, 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    붕소-함유 화합물중의 원자량 11 붕소 동위원소의 농도가 80.1%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99%, 99.9% 및 99.99%로 이루어진 군으로부터 선택된 값보다 큰, 방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    붕소-함유 화합물중의 원자량 11 붕소 동위원소의 농도가 81 내지 85%, 85 내지 90%, 90 내지 95%, 95 내지 99%, 및 95 내지 99.9%로 이루어진 군으로부터 선택된 범위 내인, 방법.
  16. 제 10 항에 있어서,
    붕소-함유 화합물이 두 개의 붕소 원소를 포함하는, 방법.
  17. 제 10 항에 있어서,
    붕소-함유 화합물이 B2F4 화학식을 갖는, 방법.
  18. 제 10 항에 있어서,
    붕소-함유 화합물이 10B에 대한 11B의 비율이 4.1 내지 40,000의 범위인, 방법.
  19. 제 10 항에 있어서,
    이온화 단계가 이온화 챔버에서 수행되고, 이온화를 위해 붕소-함유 화합물이 도관을 통해 이온화 챔버로 운반되며, 이때 도관은 도관의 막힘 및/또는 도관내에서의 화합물의 분해를 억제하는데 효과적인 온도로 유지되는, 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    도관 및 이온화 챔버 중 하나 이상을 능동적으로 냉각시키는 단계를 더 포함하는 방법.
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