CN111748793A - 电热丝、电热丝的制造方法以及真空处理装置 - Google Patents

电热丝、电热丝的制造方法以及真空处理装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供能够实现长寿命化的电热丝及其制造方法以及使用了电热丝的真空处理装置。本发明的一个方式所涉及的电热丝具有芯材和覆盖层。所述芯材在表面形成有钽的碳化物。所述覆盖层在表面形成有钽的硼化物和硼中的至少一者，覆盖所述芯材的表面。

Description

电热丝、电热丝的制造方法以及真空处理装置
技术领域
本发明涉及可作为例如催化丝化学气相沉积装置中的催化丝使用的电热丝及其制造方法以及使用了电热丝的真空处理装置。
背景技术
催化化学气相沉积法(Cat-CVD：Catalytic-Chemical Vapor Deposition)为例如以下的成膜法：向加热到1500～2000℃的催化丝供给反应气体，使利用反应气体的接触反应或热分解反应生成的分解物种(淀积物种)淀积在被成膜衬底上。
催化化学气相沉积法在使反应气体的分解物种淀积在衬底上来形成膜这方面与等离子体CVD法类似。然而，催化化学气相沉积法在高温的催化丝上生成反应气体的分解物种，因此与形成等离子体来生成反应气体的分解物种的等离子体CVD法相比，具有如下的优点：没有由等离子体造成的表面损伤，原料气体的利用效率也高。
该催化化学气相沉积法例如在对硅系的膜进行成膜时使用。以往，作为催化化学气相沉积法所使用的催化丝的材料，钽、钨等高熔点金属被广泛地使用。然而，钨、钽存在如下的问题：容易发生与硅的合金化反应(硅化物化)，由此机械强度降低，催化丝的寿命变短。
因此，为了使催化丝的耐久性提高，已知使用了在钽的表面形成有硼化物层的硼化钽的例子(参考例如专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-300793号公报。
发明内容
发明要解决的问题
然而，当在催化化学气相沉积法中将硼化钽作为催化丝进行通电加热时，有时在成膜工艺等中所使用的硼扩散到作为芯材的钽的内部。其结果是，存在如下的问题：芯材的电阻局部地变高，在通电加热中变成高温而熔断，不能长寿命化。
鉴于如上的情况，本发明的目的在于提供能够实现长寿命化的电热丝及其制造方法以及使用了电热丝的真空处理装置。
用于解决问题的方案
为了实现上述目的，本发明的一个方式所涉及的电热丝具有芯材和覆盖层。
所述芯材在表面形成有钽的碳化物。
所述覆盖层在表面形成有钽的硼化物和硼中的至少一者，覆盖所述芯材的表面。
在该结构中，覆盖层包含钽的硼化物或硼，因此能够防止与成膜工艺所使用的硅的合金化反应(硅化物化)，能够抑制机械强度的降低。进而，在芯材的表面形成有相对于化学反应的稳定性高的钽的碳化物，因此能够防止成膜工艺等所使用的硼向芯材内部的扩散。由此，能够防止由钽的硼化导致的芯材的局部的高电阻化和由与此相伴的芯材的温度上升导致的熔断，能够提高芯材的耐久性。因此，能够实现电热丝的长寿命化。
例如，所述覆盖层也可以具有：
第一覆盖层，其由钽的硼化物或者钽的硼化物和钽的碳化物的混合物形成，覆盖所述芯材；以及，
第二覆盖层，其由硼和钽的硼化物中的至少一者形成，覆盖所述第一覆盖层并构成所述覆盖层的表面。
由此，覆盖层由2层结构构成，能够更可靠地防止硅化物化，能够抑制电热丝的机械强度的降低。
本发明的其他方式所涉及的电热丝的制造方法包含如下的工序：向设置了钽丝的真空腔导入包含碳的气体，对所述钽丝进行通电加热，由此形成碳化钽丝，所述碳化钽丝在表面形成有钽的碳化物。
向设置了所述碳化钽丝的所述真空腔导入含有硼的气体，对所述碳化钽丝进行通电加热，由此形成电热丝，所述电热丝具有：芯材，所述芯材在表面形成有钽的碳化物；以及覆盖层，所述覆盖层在表面形成有钽的硼化物和硼中的至少一者，覆盖所述芯材的表面。
也可以在导入所述含有硼的气体前从所述碳化钽丝的表面除去碳。
由此，能够提高碳化钽丝的表面的反应性，提高硼化处理的效率。
所述包含碳的气体也可以为乙炔。
由此，能够提高碳化处理的效率。
本发明的又一其他方式所涉及的真空处理装置具有真空腔、电热丝和气体导入系统。
所述电热丝具有：芯材，所述芯材在表面形成有钽的碳化物；以及覆盖层，所述覆盖层在表面形成有钽的硼化物和硼中的至少一者，覆盖所述芯材的表面。
所述气体导入系统向所述真空腔供给气体。
在本发明的又一其他方式中，电热丝具有芯材和覆盖层。
所述芯材在表面形成有钽的碳化物。
所述覆盖层在表面形成有碳化硅，覆盖所述芯材的表面。
在该结构中，覆盖层包含碳化硅，因此能够抑制热伸长，能够抑制机械强度的降低。此外，覆盖层被硅化，由此能够抑制成膜气体所包含的硅与覆盖层的反应，能够防止电热丝的特性的变化。进而，在芯材的表面形成有相对于化学反应的稳定性高的钽的碳化物，因此能够防止成膜工艺等所使用的硼向芯材内部的扩散。由此，能够防止由钽的硼化导致的芯材的局部的高电阻化和由与此相伴的芯材的温度上升导致的熔断，能够提高芯材的耐久性。因此，能够实现电热丝的长寿命化。
发明效果
如上所述，根据本发明，能够提供能够实现长寿命化的电热丝及其制造方法以及使用了电热丝的真空处理装置。
附图说明
图1为示出本发明的第一实施方式所涉及的催化化学气相沉积装置的概略结构图。
图2为设置于上述催化化学气相沉积装置的催化丝(电热丝)的横截面图。
图3为示出上述催化丝的制造工序的流程图。
图4为在上述制造工序中所使用和制造的催化丝的横截面图。
图5为示出通过X射线衍射法(XRD)对进行了图4所示的步骤S12的碳化处理后的碳化钽丝的表面进行解析的结果的图表。
图6为示出显示进行了图4所示步骤S12的碳化处理后的碳化钽丝的截面的SEM(扫描型电子显微镜：Scanning Electron Microscope)图像的图。
图7为示出通过EPMA(电子探针显微分析：Electron Probe Micro Analysis)对进行了图4所示步骤S12的碳化处理后的碳化钽丝的截面的表层部、中间部和中心部进行分析的结果的图表。
图8为示出本发明的第二实施方式所涉及的催化丝的制造工序的流程图。
图9为上述催化丝的横截面图。
图10为本发明的第三实施方式所涉及的催化丝的横截面图。
图11为本发明的第四实施方式所涉及的催化丝的横截面图。
图12为本发明的第五实施方式所涉及的催化丝的横截面图。
图13为示出上述催化丝的制造工序的流程图。
具体实施方式
以下，一边参考附图一边对本发明的实施方式进行说明。
＜第一实施方式＞
[催化化学气相沉积装置的结构]
图1为示出本发明的第一实施方式所涉及的催化化学气相沉积装置的概略结构图。本实施方式的催化化学气相沉积装置1具有在内部形成了反应室2的真空腔3。真空腔3连接有真空泵4，能够将反应室2真空排气成规定的真空度。反应室2形成在设置于真空腔3的内部的防着板5的内侧。
在以防着板5划分的反应室2的内部，设置有多根催化丝10。催化丝10由后述的结构的电热丝构成。在本实施方式中，多根催化丝10以在上下方向上横穿反应室2的内部的方式平行地设置。另外，催化丝10的设置方式不仅限于上述的纵向，既可以以横向地横穿反应室2的方式设置，还可以在将两端固定在反应室的上部的状态下由于自重垂下。
各个催化丝10贯穿形成在防着板5的顶面和底面的通孔6a、6b来设置，两端部与设置在真空腔3外部的控制部8连接。控制部8为用于对催化丝10进行通电加热的控制器，由对电流供给源和供给电流进行调节的计算机等构成。
在反应室2的内部设置有作为被成膜基材的衬底S。衬底S可使用例如矩形形状的玻璃衬底。在本实施方式中，两片衬底S以隔着催化丝10的方式彼此相向配置。在此，衬底S以其长边方向与催化丝10的延伸方向正交的方式设置在反应室2的内部。另外，衬底S由虽未图示、但如托架等这样的衬底支承单元支承。该衬底支承单元也可以内置有将衬底S加热到规定温度的加热源。
防着板5具有大致长方形状，在其四边部分别设置有气体导入配管7。气体导入配管7向反应室2导入成膜气体或用于催化丝10生成的反应气体。气体导入配管7经由气体供给线路与设置在真空腔3的外部的各气体的供给部连接。从气体导入配管7喷出的气体主要导入两片衬底S之间。另外，催化化学气相沉积装置1也可以具有每个气体不同的气体导入配管7。
成膜气体根据在衬底S的表面成膜的材料的种类来选择。例如，在应成膜的薄膜为p型硅膜的情况下，可使用硅烷(SiH4)和乙硼烷(B2H6)的混合气体等。
[催化化学气相沉积装置的操作]
接下来，对如上地构成的催化化学气相沉积装置1的成膜时的典型的操作进行说明。
首先，使真空泵4工作来对真空腔3的内部进行真空排气，将反应室2减压到规定的真空度(例如1Pa)。此时，真空腔3的内部也可以由从气体导入配管7供给的惰性气体置换。
接下来，控制部8通过向各个催化丝10供给电流来将各个催化丝10通电加热到例如1700℃以上的温度。此时，也可以通过衬底支承单元将衬底S加热到规定温度(例如300℃左右)。
成膜气体(例如硅烷和乙硼烷的混合气体)从气体导入配管7导入彼此相向配置的两片衬底S之间。向反应室2供给的成膜气体通过如下的方式形成例如p型硅膜：与被加热到了高温的催化丝10接触，由催化反应或热分解反应生成的成膜气体的分解物种淀积在衬底S上。
在假设使用了由钽形成的催化丝的情况下，成膜气体所包含的硅与催化丝反应，有时引起合金化反应(硅化物化)。此外，在为了防止硅化物化而在钽的表面形成有硼化钽的催化丝中，成膜气体中的乙硼烷所包含的硼扩散至作为芯材的钽的内部，催化丝的特性变化，难以实现长寿命化。
因此，在本实施方式的催化化学气相沉积装置1中，催化丝10具有由芯材和覆盖层形成的层状结构，所述芯材包含钽的碳化物，所述覆盖层包含钽的硼化物。以下，对催化丝10的结构进行说明。
[催化丝的结构]
图2为示出催化丝10的横截面图。
催化丝10具有丝状的芯材11和覆盖层12，所述覆盖层12覆盖芯材11的表面11a。
芯材11通过对钽丝进行碳化处理来形成，在表面11a形成作为钽的碳化物的碳化钽。碳化钽具有如下的特性：相对于化学反应的稳定性高，在高温的蠕变强度大。由此，芯材11相对于成膜气体等所包含的硼稳定，且在高温环境下具有高的耐久性。芯材11的直径例如为约1mm。
芯材11例如可以被一致地碳化。由此，能够更可靠地防止芯材11的硼化，并且也能够提高在高温环境下的耐久性。需要说明的是，此处所谓的“一致地碳化”是指在芯材11的横截面中看不到明显的层结构且在芯材11的中心部中的碳的摩尔浓度相对于钽的摩尔浓度的比处于在表层部中的该比的80～100％的范围。
或者，芯材11也可以具有由包含表面11a的外层和碳的含有率比外层低的内层形成的2层结构(参考图6)。碳的含有率能够以例如碳的摩尔浓度规定。内层可以为例如由碳化程度比外层小的碳化钽形成的层。或者，内层也可以由钽构成，还可以为碳向钽扩散而固溶了的结构。这样的芯材11，内层被比较柔软地构成，因此能够抑制由处理时的塑性变形导致的断裂。
作为其它结构，也可以为如下的结构：芯材11没有明显的层状结构，碳化的程度从表面11a向中心部逐渐减小。
芯材11中的钽的碳化物可以为TaC，也可以为Ta2C。或者，芯材11也可以由TaC和Ta2C的混合物构成。通过芯材11包含TaC，能够更加提高相对于硼的稳定性。
芯材11中的钽和碳的含有比率没有特别限定，在表面11a中，为例如相对于1个元素的钽，碳为0.3～1个元素左右的比例。此外，表面11a中的碳的浓度能够为20～50at％。
覆盖层12在表面12a形成有钽的硼化物和硼中的至少一者，具有例如1～50μm的厚度。在本实施方式中，覆盖层12具有2层结构。即，覆盖层12具有第一覆盖层13和第二覆盖层14，所述第一覆盖层13覆盖芯材11，所述第二覆盖层14覆盖第一覆盖层13并构成表面12a。
在本实施方式中，第一覆盖层13由钽的硼化物形成，例如由硼化钽形成。第一覆盖层13的厚度例如为1～40μm。第一覆盖层13中的钽和硼的含有比率没有特别限定，为例如相对于1个元素的钽，硼为0.1～1个元素左右的比例。
在本实施方式中，第二覆盖层14例如由硼和钽的硼化物的混合物形成。第二覆盖层14的厚度例如为1～40μm。第二覆盖层14中的钽和硼的含有比率没有特别限定，为例如相对于1个元素的钽，硼为0.1～1个元素左右的比例。
上述结构的催化丝10具有覆盖层12，所述覆盖层12包含钽的硼化物。由此，能够防止由成膜气体所包含的硅导致的催化丝10的硅化物化，能够抑制机械强度的降低。此外，能够使覆盖层12为硬质，因此能够减少催化丝10的热伸长，使耐久性提高。
进而，在芯材11的表面11a形成相对于硼稳定的钽的碳化物。由此，能够防止成膜气体所包含的硼、覆盖层12所包含的硼与芯材11反应，向内部扩散。
在假设硼向芯材11的内部扩散了的情况下，芯材11的硼化了的部分的电阻变高，由于通电加热局部地变成高温。其结果是，芯材11有可能熔断。此外，通过芯材11的特性变化，成膜特性也有可能变化。
因此，通过在芯材11的至少表面11a形成钽的碳化物，能够防止由芯材11的高电阻化导致的熔断、成膜特性的变化，能够提高耐久性。因此，能够实现催化丝10的长寿命化。
此外，在芯材11硼化了的情况下，发生硬化，在处理时容易塑性变形而断裂。在本实施方式中，通过钽的碳化来防止芯材11的硼化，由此能够防止芯材11整体硬化，能够提高处理性。此外，通过防止断裂，能够实现催化丝10的长寿命化。
此外，钽的碳化物熔点高，不易热伸长。由此，能够防止芯材11的热伸长所伴随的覆盖层12的裂纹(crack)，能够提高催化丝10的耐久性。
以上的结构的催化丝10也可以通过例如催化化学气相沉积装置1在成膜工艺之前制造。在该情况下，可以在催化化学气相沉积装置1设置衬底W，也可以不设置。或者，也可以向催化化学气相沉积装置1转移设置在另一个真空腔中制造的催化丝10。以下，对催化丝10的制造方法进行说明。
[催化丝的制造方法]
图3为示出催化丝10的制造工序的流程图。图4为示出在各制造工序中所使用和制造的催化丝的横截面图。以下，一边参考图3一边按照图4对催化丝10的制造方法进行说明。
(步骤S11：钽丝的设置)
在步骤S11中，将图4(A)所示的钽丝101设置在真空腔内。该钽丝例如为直径约1mm。
(步骤S12：碳化处理)
在步骤S12中，将真空腔内减压到规定的真空气氛(例如1Pa)，将钽丝101通电加热到规定温度。然后，将包含碳的气体导入真空腔内。由此，如图4(B)所示，形成钽丝101碳化了的碳化钽丝102。
作为包含碳的反应气体，能够使用例如乙炔(C2H2)、甲烷(CH4)等烃气体。特别地，通过使用乙炔作为包含碳的气体，能够提高碳化处理的速度，提高生产率。
包含碳的气体的分压能够为例如0.1～100Pa，更优选0.5～1.2Pa。碳化处理的处理温度能够为例如1600～2600℃，优选2100～2600℃。由此，能够高效地进行碳化处理。此外，碳化处理的时间能够为例如1～120分钟，优选2～90分钟。
图5为示出通过X射线衍射法(XRD)对改变包含碳的气体的流量、通电时间的条件来进行了步骤S12的处理后的碳化钽丝102的表面进行解析的结果的图表。
图5(A)示出条件(A)的结果，所述条件(A)以14sccm的流量导入乙炔，在约2440℃以40A通电加热60分钟。
图5(B)示出条件(B)的结果，所述条件(B)以140sccm的流量导入乙炔，在约2510℃以50A通电加热60分钟。
图5(C)示出条件(C)的结果，所述条件(C)以140sccm的流量导入乙炔，在约2560℃以50A通电加热12分钟。
如图5(A)所示，在乙炔的流量和处理温度低的条件(A)下，检测出了作为钽的碳化物的Ta2C的衍射峰。另一方面，如图5(B)和图5(C)所示，在乙炔的流量和处理温度高的条件(B)和条件(C)下，检测出了作为钽的碳化物的各种取向的TaC的衍射峰。
根据这些结果，确认了在碳化钽丝102的表面形成有作为钽的碳化物的Ta2C或TaC。此外，确认了当将乙炔的流量提高到例如100sccm以上时形成为更稳定的碳化物的TaC。
图6(A)、图6(B)和图6(C)为分别示出在条件(A)、条件(B)和条件(C)下进行了步骤S12的处理后的碳化钽丝102的截面的SEM(扫描型电子显微镜：Scanning ElectronMicroscope)图像的图。
图7(A)、图7(B)和图7(C)为分别示出通过EPMA(电子探针显微分析：ElectronProbe Micro Analysis)对在条件(A)、条件(B)和条件(C)下进行了步骤S12的处理后的碳化钽丝102的截面的表层部、中间部和中心部进行分析的结果的图表。图表的纵轴示出各元素的含有率(mol％)。
如图6(A)所示，在乙炔的流量为14sccm这样低的条件(A)下，看不到层结构。此外，如图7(A)所示，在碳化钽丝102的表层部、中间部和中心部中，碳的摩尔浓度相对于钽的摩尔浓度的比均处于0.45～0.55的范围。从这些结果确认了通过条件(A)制作的碳化钽丝102整体一致地碳化。
如图6(B)所示，在乙炔的流量为比条件(A)高的140sccm、通电了60分钟的条件(B)下，可以看到稍不明显的层结构。当试着实际地调查碳化钽丝102的组成时，如图7(B)所示，其结果是，在中间部和中心部中，与表层部相比，钽的含有率高且碳的含有率稍低。从这些结果确认了通过条件(B)制作的碳化钽丝102具有如下的2层结构：外层L1和碳的含有率比外层L1少的内层L2。
如图6(C)所示，在乙炔的流量为与条件(B)相同的140sccm、通电了更短的12分钟的条件(C)下，确认了更明显的2层结构。当试着实际地调查碳化钽丝102的组成时，如图7(C)所示，其结果是，在中间部和中心部中，与表层部相比，钽的含有率高且碳的含有率低。从这些结果确认了通过条件(C)制作的碳化钽丝102与条件(B)同样地具有如下的2层结构：外层L1、以及碳的含有率比外层L1少的内层L2。
此外，在图7(B)和图7(C)所示的碳化钽丝102中，外层L1(表层部)的钽的含有率为50mol％左右，与此相对，内层L2(中间部和中心部)的钽的含有率为60mol％以上，钽的比率高。由此，推测为碳化钽丝102的内层L2为未完全碳化了的钽、或者碳向钽扩散而固溶了的结构。
从这些结果确认了通过将乙炔的流量控制在例如50sccm以下能够制作整体上大致一致地碳化了的碳化钽丝102。此外，确认了通过将乙炔的流量提高到例如100sccm以上且使通电时间为10～60分钟左右能够制作碳的含有率不同的2层结构的碳化钽丝102。
(步骤S13：除去表面的碳)
在步骤S13中，除去碳化钽丝102的表面102a的碳。在本步骤中，例如将真空腔内减压到1.0×10-2Pa以上且1.0Pa以下，在1600℃～3000℃通电加热碳化钽丝102。由此，碳从碳化钽丝102的表层气化，如图4(C)所示，制作具有由钽形成的表层部103a和由碳化钽形成的芯部103b的碳化钽丝103。芯部103b构成催化丝10中的芯材11。
进而，在本步骤中，也可以向真空腔内供给水蒸气(H2O)、氧气(O2)等氧化气体。由此，能够利用碳化钽与氧化气体的氧化还原反应来从碳化钽丝102的表面102a高效地除去碳。在该情况下，能够在停止供给在步骤S12中使用的包含碳的气体后供给氧化气体。
本步骤的通电时间能够为例如1～60分钟。在本步骤中，也可以从步骤S12的碳化处理起持续地对碳化钽丝进行通电。由此，能够控制碳化钽丝的热冲击(由加热导致的伸长或由解除加热导致的收缩)，抑制在碳化钽丝102的表面102a中的裂纹的产生。
(步骤S14：硼化处理)
在步骤S14中，向设置了在步骤S13中得到的碳化钽丝103的真空腔导入含有硼的气体，对碳化钽丝103进行通电加热。由此，如图2所示，形成覆盖层12，所述覆盖层12覆盖由碳化钽形成的芯材11。作为含有硼的气体，能够使用例如乙硼烷气体。
具体而言，碳化钽丝103的表层部103a与乙硼烷气体接触，形成作为反应生成物的硼化钽层。由此，形成覆盖层12的内层侧的第一覆盖层13。
进而通过进行连续地硼化处理，在第一覆盖层13的表面形成有由硼和硼化钽的混合物形成的第二覆盖层14。
本步骤中的通电时间能够为例如1～60分钟。此外，处理温度能够为1700～2600℃。进而，在本步骤中，也可以从步骤S13起持续地对碳化钽丝103进行通电。由此，能够控制碳化钽丝103的热冲击，抑制机械强度的降低。
通过以上制作本实施方式的催化丝10。
在上述催化丝10的制造方法中，在步骤S13中除去碳化钽丝102的表面的碳。由此，碳化钽丝103的表层部103a的钽变得容易与乙硼烷气体反应，能够高效地进行步骤S14的硼化处理。此外，通过使覆盖层12为2层结构，能够使覆盖层12中的催化丝10的抗硅化物化效果更可靠地发挥。
＜第二实施方式＞
图8为示出本发明的第二实施方式所涉及的催化丝20的制造工序的流程图。图9为示出催化丝20的横截面图。
催化丝20不限于在第一实施方式中说明了的方式，例如也可以不进行步骤S13的碳的除去工序而制造。
另外，在以下各实施方式中，对与第一实施方式同样的结构标注同一标记来省略说明。
(步骤S11：钽丝的设置)
在步骤S11中，与第一实施方式同样地，将图4(A)所示的钽丝101设置在真空腔内。
(步骤S12：碳化处理)
在步骤S12中，与第一实施方式同样地，将真空腔内减压到例如1Pa左右的真空气氛，将钽丝通电加热到规定温度。然后，将包含碳的气体导入真空腔内。由此，形成如图4(B)所示的钽丝碳化了的碳化钽丝102。
(步骤S14：硼化处理)
在本实施方式中，步骤S12之后进行步骤S14的硼化处理。即，向设置了在步骤S12中得到的碳化钽丝102的真空腔导入含有硼的气体，对碳化钽丝102进行通电加热。由此，如图9所示，形成具有覆盖层22的催化丝20，所述覆盖层22覆盖由碳化钽形成的芯材11。作为含有硼的气体，能够使用例如乙硼烷气体。
本实施方式的催化丝20具有芯材11和覆盖层22，所述芯材11与第一实施方式同样。覆盖层22为在表面22a形成钽的硼化物和硼中的至少一者的层，具有第一覆盖层23和第二覆盖层24，所述第一覆盖层23覆盖芯材11，所述第二覆盖层24覆盖第一覆盖层23。
第一覆盖层23为构成芯材11的碳化钽丝102的表面102a与乙硼烷气体反应形成的层。具体而言，第一覆盖层23由作为钽的硼化物的硼化钽和作为钽的碳化物的碳化钽的混合物形成。
第二覆盖层24为第一覆盖层23的表面与乙硼烷气体反应形成的层。第二覆盖层24由例如硼和作为钽的硼化物的硼化钽的混合物形成。
本实施方式的催化丝20也具有包含钽的硼化物的覆盖层22。由此，能够防止由成膜气体所包含的硅导致的催化丝20的硅化物化，能够抑制催化丝20的机械强度的降低。此外，能够使覆盖层22为硬质，因此能够减少催化丝20的热伸长，使耐久性提高。
进而，通过在芯材11的表面11a形成钽的碳化物，能够防止成膜气体所包含的硼、覆盖层22所包含的硼向芯材11内部的扩散。由此，能够提高芯材11的耐久性和机械强度，实现催化丝20的长寿命化。
进而，在本实施方式的制造方法中，能够省略第一实施方式中的步骤S13的表面的碳除去工序。由此，能够提高催化丝20的生产效率，并且不需要在步骤S13中使用的气体的供给设备，能够抑制导入成本。
＜第三实施方式＞
图10为示出本发明的第三实施方式所涉及的催化丝30的横截面图。
催化丝30也可以整体由2层结构而不是3层结构构成。
催化丝30具有芯材11和覆盖层32，所述芯材11与第一实施方式同样，所述覆盖层32在表面32a形成作为钽的硼化物的硼化钽。覆盖层32在本实施方式由1层形成，覆盖芯材11的表面11a。
覆盖层32由硼化钽形成。由此，能够防止由成膜气体所包含的硅导致的催化丝30的硅化物化，能够抑制催化丝30的机械强度的降低。此外，能够使覆盖层32为硬质，因此能够减少催化丝30的热伸长，使耐久性提高。
进而，通过在芯材11的表面11a形成钽的碳化物，能够防止成膜气体所包含的硼、覆盖层32所包含的硼向芯材11内部的扩散，能够提高芯材11的耐久性和机械强度。
例如，本实施方式的催化丝30能够通过与第一实施方式同样的制造方法制造。具体而言，能够通过调节图3所示的步骤S14的硼化处理的各条件来形成覆盖层32。
＜第四实施方式＞
图11为示出本发明的第四实施方式所涉及的催化丝40的横截面图。
催化丝40由与第三实施方式同样的2层结构构成，具有与第三实施方式的覆盖层32不同的覆盖层42。
催化丝40具有芯材11和覆盖层42，所述与第一实施方式同样，所述覆盖层42在表面42a形成硼和硼化钽。覆盖层42在本实施方式由1层形成，覆盖芯材11的表面11a。
覆盖层42由硼和硼化钽的混合物形成。通过这样的覆盖层42，也能够防止由成膜气体所包含的硅导致的催化丝40的硅化物化，能够抑制催化丝40的机械强度的降低。此外，能够使覆盖层42为硬质，能够减少催化丝40的热伸长，使耐久性提高。
进而，通过在芯材11的表面11a形成钽的碳化物，能够防止成膜气体所包含的硼、覆盖层42所包含的硼向芯材11内部的扩散，能够提高芯材11的耐久性和机械强度。
例如，本实施方式的催化丝40能够通过与第二实施方式同样的制造方法制造。具体而言，能够通过调节图8所示的步骤S14的硼化处理的各条件来形成覆盖层42。
此外，作为本实施方式的变形例，覆盖层42也可以为整体由硼形成的结构。由此，也能够得到上述的作用效果。
＜第五实施方式＞
图12为示出本发明的第五实施方式所涉及的催化丝50的横截面图。
在本实施方式中，催化丝50的覆盖层52也可以包含碳化硅。
本实施方式的催化丝50具有芯材11和覆盖层52，所述芯材11与第一实施方式同样，所述覆盖层52在表面52a形成碳化硅，覆盖芯材11的表面11a。
与第一实施方式同样地，通过将钽丝通电加热到规定温度，使其与包含碳的气体反应来形成芯材11。
覆盖层52为成为芯材11的碳化钽丝的表面与包含硅的气体反应形成的层，例如由碳化硅形成。覆盖层52中的碳和硅的含有比率没有特别限定，为例如相对于1个元素的碳，硅为0.1～1个元素左右的比例。
图13为示出本实施方式所涉及的催化丝50的制造工序的流程图。本实施方式的制造工序除了与第一实施方式同样的步骤S11和步骤S12以外，还包含步骤S53。以下，对步骤S53进行说明。
(步骤S53：硅化处理)
在步骤S53中，将设置于真空腔的碳化钽丝加热到1600℃以上的温度。然后，向真空腔内导入包含硅的气体，在碳化钽丝的表面形成有包含碳化硅的覆盖层52。作为包含硅的气体，可使用例如包含硅烷(SiH4)的气体。硅烷的分压能够为例如0.1～10Pa。
本步骤的通电时间能够为例如1～60分钟。此外，在本步骤中，也可以从步骤S12的碳化处理起持续地对碳化钽丝进行通电。由此，能够控制碳化钽丝的热冲击，抑制在碳化钽丝的表面中的裂纹的产生，防止机械强度的降低。
在该结构中，覆盖层52包含高耐热性的碳化硅，因此能够抑制热伸长，能够抑制机械强度的降低。此外，覆盖层52被预先硅化，因此能够防止由包含硅的成膜气体导致的特性的变化。进而，通过在芯材11的表面11a形成钽的碳化物，能够防止成膜气体所包含的硼向芯材11内部的扩散。由此，能够提高芯材11的耐久性和机械强度，实现催化丝50的长寿命化。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不仅限于上述的实施方式，当然能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种变更。
在以上的实施方式中，对使两片衬底S在反应室2的内部相向配置、在这两片衬底之间纵向地设置了多根催化丝的例子进行了说明，但反应室2的结构不限于上述的例子。
例如，在以上的实施方式中，作为电热丝，对适用于催化化学气相沉积装置用的催化丝的例子进行了说明，但不限定于此，本发明也能够适用于构成加热器等的电阻加热丝。
附图标记说明
1：催化化学气相沉积装置
3：真空腔
10、20、30、40、50：催化丝(电热丝)
11：芯材
12、22、32、42、52：覆盖层
13、23：第一覆盖层
14、24：第二覆盖层
S：衬底

Claims (7)

1.一种电热丝，具有：
芯材，其在表面形成有钽的碳化物；以及
覆盖层，其在表面形成有钽的硼化物和硼中的至少一者，覆盖所述芯材的表面。
2.根据权利要求1所述的电热丝，其中，
所述覆盖层具有：
第一覆盖层，其由钽的硼化物或者钽的硼化物和钽的碳化物的混合物形成，覆盖所述芯材；以及
第二覆盖层，其由硼和钽的硼化物中的至少一者形成，覆盖所述第一覆盖层并构成所述覆盖层的表面。
3.一种电热丝的制造方法，
向设置了钽丝的真空腔导入包含碳的气体，对所述钽丝进行通电加热，由此形成碳化钽丝，所述碳化钽丝在表面形成有钽的碳化物，
向设置了所述碳化钽丝的所述真空腔导入含有硼的气体，对所述碳化钽丝进行通电加热，由此形成电热丝，所述电热丝具有：芯材，所述芯材在表面形成有钽的碳化物；以及覆盖层，所述覆盖层在表面形成有钽的硼化物和硼中的至少一者，覆盖所述芯材的表面。
4.根据权利要求3所述的电热丝的制造方法，其中，
在导入所述含有硼的气体前从所述碳化钽丝的表面除去碳。
5.根据权利要求3或4所述的电热丝的制造方法，其中，
所述包含碳的气体为乙炔。
6.一种真空处理装置，具有：
真空腔；
电热丝，其具有：芯材，所述芯材在表面形成有钽的碳化物；以及覆盖层，所述覆盖层在表面形成有钽的硼化物和硼中的至少一者，覆盖所述芯材的表面；以及
气体导入系统，其向所述真空腔供给气体。
7.一种电热丝，具有：
芯材，其在表面形成有钽的碳化物；以及
覆盖层，其在表面形成有碳化硅，覆盖所述芯材的表面。
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