CN105304440A - 离子发生装置及热电子放出部 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够减少阴极的维护频率的离子发生装置及热电子放出部。本发明的离子发生装置具备：电弧室(12)；阴极(30)，从电弧室(12)的内部向外轴向延伸，且向电弧室内放出热电子；筒状热反射器(56)，设置于阴极(30)的径向外侧，且沿轴向延伸；及狭小结构(60)，在夹在阴极(30)与热反射器(56)之间的间隙(58)，径向宽度W_B在轴向规定位置变小。

Description

离子发生装置及热电子放出部

技术领域

本申请主张基于2014年5月26日申请的日本专利申请第2014-108345号的优先权。其申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。

本发明涉及一种离子发生装置及用于该装置的热电子放出部。

背景技术

在半导体制造工序中以改变导电性或改变半导体晶片的晶体结构等为目的而规范地实施向半导体晶片注入离子的工序。该工序中所使用的装置通常被称为离子注入装置。

众所周知，以旁热型离子源作为这种离子注入装置的离子源。旁热型离子源通过直流电流加热灯丝以产生热电子，并通过该热电子加热阴极。并且，产生自加热阴极的热电子在电弧室被加速，并与电弧室内的源气体分子相撞，使得源气体分子中所含的原子离子化。用于放出热电子的阴极例如由被灯丝加热的帽及端部安装有帽的管状部件构成(参考专利文献1)。

专利文献1：日本特开平8-227688号公报

作为导入到电弧室内的源气体分子例如使用氟化物和氯化物等卤化物。卤化物的源气体分子在离子化过程中产生卤自由基，该卤自由基会影响构成离子源的零件例如电弧室内壁的金属材料并进行化学结合。并且经化学结合的金属材料与源气体分子一同被离子化，有可能以离子化物质堆积在电弧室内壁或构成阴极的管状部件的表面等。

为了提高热电子的发生效率，优选将阴极帽保持为高温状态，且安装有帽的管状部件的热绝缘性要高。另一方面，若因使用离子源而使金属材料堆积在管状部件的表面，则会使管状部件的热绝缘性下降并有可能无法将帽维持在高温状态。这样一来，难以稳定地生成离子，而需要对绝缘性下降的零件进行清洁或更换等维护。尤其在成为高温状态的阴极周边容易有卤化物解离且易堆积金属材料，因此需要频繁地进行维护，其结果使得使用离子注入装置的工序的生产率下降。

发明内容

本发明鉴于这种情况而完成，其目的在于提供一种能够减少阴极的维护频率的离子发生装置及热电子放出部。

本发明的一种方式的离子发生装置，其具备：电弧室；阴极，其从电弧室的内部向外轴向延伸，并向电弧室内放出热电子；筒状热反射器，设置于阴极的径向外侧，且沿轴向延伸；及狭小结构，在夹在阴极与热反射器之间的间隙，径向宽度在轴向规定位置变小。

本发明的另一方式为热电子放出部。该热电子放出部为用于向电弧室内生成等离子体的热电子放出部，其具备：阴极，从电弧室内部向外轴向延伸，并向电弧室内放出热电子；筒状热反射器，设置于阴极的径向外侧，且沿轴向延伸；及狭小结构，在夹在阴极与热反射器之间的间隙，径向宽度在轴向规定位置变小。

另外，在方法、装置、系统等之间相互替换以上构成要件的任意组合或本发明的构成要件或表现形式的发明，作为本发明的方式同样有效。

发明效果

根据本发明能够提供一种减少阴极的维护频率且生产率较高的离子发生装置及热电子放出部。

附图说明

图1为表示实施方式所涉及的离子发生装置的电弧室及热电子放出部的概略结构的图。

图2为表示实施方式所涉及的热电子放出部的结构的剖视图。

图3是表示实施方式所涉及的热电子放出部的结构的俯视图。

图4为表示比较例所涉及的热电子放出部的示意图。

图5(a)为表示变形例1所涉及的热电子放出部的剖视图，图5(b)为表示变形例2所涉及的热电子放出部的剖视图。

图6(a)为表示变形例3所涉及的热电子放出部的剖视图，图6(b)为表示变形例4所涉及的热电子放出部的剖视图。

图7为表示其他实施方式所涉及的热电子放出部的结构的剖视图。

图中：10-离子发生装置，12-电弧室，14-热电子放出部，24-导气口，28-灯丝，30-阴极，40-热电子，42-等离子体，50-阴极帽，50a-前面，50b-背面，52-热断路器，52a-卡止端部，52b-安装端部，52c-外周面，56-热断路器，56b-连接端部，58-间隙，60-狭小结构，62-突起部，C1-上部区域，C2-中间区域，C3-底部区域。

具体实施方式

以下，参考附图对用于实施本发明的方式进行详细说明。另外，附图说明中对相同的要件标注相同的符号，适当省略重复说明。并且，以下所述结构为示例，不对本发明的范围做任何限定。

图1为表示实施方式所涉及的离子发生装置10的电弧室12及热电子放出部14的概略结构的图。

本实施方式所涉及的离子发生装置10为旁热型离子源，其具备电弧室12、热电子放出部14、反射极18、抑制电极20、接地电极22及各种电源。

电弧室12具有大致呈长方体的箱型形状。电弧室12由高熔点材料构成，具体而言由钨(W)、钼(Mo)、钽(Ta)等高熔点金属或它们的合金、石墨(C)等构成。由此，电弧室内即使成为温度较高的环境也不易使电弧室熔化。

电弧室12包含上面板12a、下面板12b及侧壁板12c。侧壁板12c上形成有导入源气体的导气口24及引出离子束的开口部即前狭缝26。上面板12a上设有热电子放出部14，上面板12b上插通有反射极18。

另外，以下说明中，将自上面板12a朝向下面板12b的方向称为轴向；与轴向正交的方向称为径向。并且，将电弧室12的内部称为内侧，电弧室12的外部称为外侧。

热电子放出部14向电弧室内放出热电子，且具有灯丝28和阴极30。热电子放出部14插入于上面板12a的安装孔12d，并以与电弧室12绝缘的状态被固定。

灯丝28通过灯丝电源34被加热，并在前端产生热电子。灯丝28中所产生的(1次)热电子在由阴极电源36产生的阴极电场被加速，并与阴极30碰撞，通过其碰撞时所产生的热量加热阴极30。被加热的阴极30产生(2次)热电子40，该(2次)热电子40通过被电弧电源38施加于阴极30与电弧室12之间的电弧电压被加速，以作为具有供气体分子电离的充分的能量的射束电子放出到电弧室12中。

反射极18具有反射板32。反射板32设置于与热电子放出部14对置的位置，且与阴极30对置，并大致平行设置。反射板32使电弧室内的电子反弹，以使电子滞留在生成等离子体42的位置，由此提高生成效率。

接着，参考图2及图3对热电子放出部14的结构进行详述。图2为表示实施方式所涉及的热电子放出部14的结构的剖视图，图3为表示实施方式所涉及的热电子放出部14的结构的俯视图。

热电子放出部14具备灯丝28、阴极30、热反射器56及狭小结构60。阴极30包含阴极帽50、热断路器52及阴极保持器54。热电子放出部14为防止与电弧室12的上面板12a接触而与安装孔12d隔开间隔插入于安装孔12d，并固定于安装板46。阴极30及热反射器56的电位相同，但被施加与电弧室12不同的电弧电位。

阴极帽50为被灯丝28加热之后向电弧室内放出热电子的部件，例如由包含钨(W)或钽(Ta)等的高熔点的材料构成。阴极帽50呈具有轴向厚度的柱状形状，例如具有圆柱形形状。阴极帽50具有与电弧室12的内部空间相对的前面50a、与灯丝28相对的背面50b及侧面50c。背面50b上设有从侧面50c向径向外侧突出的凸缘50d。凸缘50d夹在热断路器52与阴极保持器54之间而被卡止。由此，阴极帽50固定于热断路器52及阴极保持器54的端部，且从卡止端部52a向电弧室12的内侧突出。

热断路器52为从电弧室12内向外轴向延伸的筒状部件，且为固定阴极帽50的部件。热断路器52例如与阴极帽50的形状相对应而具有圆筒形状。热断路器52例如由包含钨(W)或钽(Ta)等的高熔点材料构成。热断路器52具有用于卡止阴极帽50的卡止端部52a、及用于安装到设置于电弧室12的外部的安装板46的安装端部52b。安装端部52b也可以直接安装于安装板46，也可以经由阴极保持器54间接地安装于安装板46。即，热断路器52在安装端部52b可以固定于阴极保持器54。

热断路器52优选具有热绝缘性较高的形状，以将阴极帽50保持在高温状态，例如具有轴向长，壁薄的形状。通过如此设定热断路器52的形状，阴极帽50与安装板46之间的热绝缘性得到提高。由此，被灯丝28加热的阴极帽50不易经由热断路器52而朝向安装板46放出热量。

阴极保持器54为设置于热断路器52的内侧的部件，且为沿着热断路器52轴向延伸的筒状部件。阴极保持器54例如由包含钨(W)或钽(Ta)等的高熔点材料构成。阴极保持器54具有用于按压阴极帽50的固定端部54a、及用于安装于安装板46的安装端部54b。阴极保持器54也与热断路器52同样优选设为轴向长、壁薄的形状。

灯丝28与两条导引电极44连接，并经由绝缘部48固定于设置在电弧室12的外部的安装板46。灯丝28通过将钨线弯曲成螺旋环状而形成。灯丝28设置于被阴极帽50、热断路器52及阴极保持器54划分的阴极30的内部。由此将灯丝28从在电弧室12的内部空间生成的等离子体隔离，以防止灯丝28的劣化。

热反射器56设置于阴极帽50及热断路器52的径向外侧，且具有与热断路器52的外周面52c对置并轴向延伸的筒状形状。热反射器56例如由包含钨(W)、钽(Ta)、石墨(C)等的高熔点材料构成。热反射器56具有在阴极帽50的前面50a的附近沿径向外侧延伸的开口端部56a、及在热断路器52的安装端部52b的附近沿径向内侧延伸而与热断路器52连接的连接端部56b。

热反射器56将来自成为高温状态的阴极帽50的辐射热朝阴极帽50反射，并将阴极帽50维持高温状态。热反射器56优选为轴向延伸至与侧面50c对置的位置，以便能够反射来自阴极帽50的侧面50c的辐射热。换言之，热反射器56优选比卡止阴极帽50的热断路器52更朝电弧室12的内侧轴向延伸。

并且，热反射器56在热断路器52的安装端部52b附近优选安装于热断路器52。换言之，热反射器56优选安装于远离阴极帽50及热断路器52的卡止端部52a的位置。这是因为，若在阴极帽50及热断路器52的卡止端部52a的附近安装热反射器56，则容易使阴极帽50的热量传递到热反射器56，且会使热断路器52的热绝缘性下降。

狭小结构60为，在夹在阴极帽50及热断路器52与热反射器56之间的间隙58中，将间隙58的径向宽度W设为在轴向规定位置较小的宽度W_B的结构。如图2所示，狭小结构60包含从热反射器56的内周面56c向径向内侧突出的突起部62。另外，狭小结构60如后述图5(a)所示的变形例，也可以包含从热断路器52的外周面52c向径向外侧突出的突起部，且如图6(a)、图6(b)所示的变形例，也可以包含从热断路器52及热反射器56这二者突出的突起部。

突起部62在设有突起部62的部位，将间隙58的径向宽度设小，以便间隙58的径向宽度成为较小的宽度W_B。突起部62中，优选设有突起部62的部位的间隙58的宽度W_B成为间隙58的原有宽度W的1/2以下。换言之，优选将突起部62的径向突出宽度W_A设为大于间隙58的宽度W_B。并且，突起部62的轴向长度L优选为间隙58的宽度W_B的2倍以上。例如，间隙58的原有宽度W为2mm左右时，将间隙58的宽度W_B设为0.2mm～1mm左右，将轴向长度L设为1mm～3mm左右即可。优选将间隙58的宽度W_B设为0.5mm左右，将轴向长度L设为1.5mm左右即可。

突起部62在沿轴向延伸的热反射器56的内周面56c中，设置于热断路器52的卡止端部52a的附近位置。其中，所谓卡止端部52a的附近位置是指，根据轴向位置将间隙58分成上部区域C1、中间区域C2、底部区域C3这3个区域时，与中间区域C2的范围对应的位置。上部区域C1为靠近电弧室12的内部空间的区域，具体而言为以阴极帽50的前面50a及背面50b的轴向中间位置为界，相比该中间位置更靠近前面50a的区域。底部区域C3为远离电弧室12的内部空间的区域，具体而言为以热断路器52的卡止端部52a及热反射器56的连接端部56b的轴向中间位置为界，相比该中间位置更靠近连接端部56b的区域。中间区域C2为位于上部区域C1与底部区域C3之间的区域。

通过将突起部62设置在中间区域C2，使得在电弧室12的内部空间生成的等离子体难以侵入到间隙58的里面即底部区域C3。并且，由于不在底部区域C3设置突起部62，而扩大间隙58里面的径向宽度W，并能够使通过因突起部62而变窄的部位的等离子体在底部区域C3变得稀薄。由此，减少划分底部区域C3的热断路器52或热反射器56暴露于高密度等离子体的影响。并且，由于不在上部区域C1设置突起部62，所以能够避免阻碍从阴极帽50的侧面50c放出的热电子的放出。由此，能够防止从阴极30放出的热电子量的减少并能够提高离子生成效率。

并且，如图3所示，突起部62沿着内周面56c在周向上连续设置，并以围绕热断路器52或阴极帽50的外侧的方式形成为环状。突起部62设置为，使间隙58的宽度W_B在周向的不同位置均匀。另外，变形例中突起部62可以形成为，使间隙58的宽度W_B在周向的不同位置为不同宽度，也可以仅形成在周向的局部位置。

如图1所示，在具有以上结构的离子发生装置10上施加有沿连结阴极30与反射极18的轴向被源磁场线圈感应的外部磁场B。并且，由于反射极18与放出射束电子的阴极30对置而设，因此射束电子沿着磁场B在阴极30与反射极18之间往复移动。进行往复移动的射束电子通过与导入到电弧室12的源气体分子相撞电离而产生离子，并在电弧室12生成等离子体42。射束电子因施加磁场而几乎存在于限定范围内，因此离子主要在该范围生成，并通过扩散到达电弧室12的内壁、前狭缝26、阴极30、反射极18，并在墙面消失。

作为源气体使用稀有气体或氢(H₂)、磷化氢(PH₃)、砷化氢(AsH₃)等氢化物、氟化硼(BF₃)、氟化锗(GeF₄)等氟化物、三氯化铟(InCl₃)等氯化物等卤化物。并且，作为源气体还使用二氧化碳(CO₂)、一氧化碳(CO)、氧(O₂)等包含氧原子(O)的物质。这些源气体通过导气口24导入到电弧室12，且被(2次)热电子40离子化。若被激发的离子射入电弧室12的内壁、阴极30、反射极18并与其相撞，则通过溅射或化学蚀刻使各部的构成原料(W、Ta、Mo、石墨等)磨耗。

源气体为氟化物时，例如为BF₃时经离子化而生成B⁺、BF⁺、BF₂ ⁺、F⁺、F₂ ⁺，若这些离子在电弧室12内部的墙面被中和，则会生成F、F₂等反应性较高的氟自由基。氟自由基与构成离子发生装置10的零件的材料化学结合，而变成WF_x、TaF_x、MoF_x、CF_x等氟化物。这些氟化物在比较低的温度下气化，且在电弧室内被离子化，并作为WF_x ⁺、TaF_x ⁺、MoF_x ⁺、CF_x ⁺等离子化物质流入附着于电弧室的内壁。

由这种卤化物构成的附着物也会附着到构成热电子放出部14的热断路器52等上。构成阴极30的热断路器52等在离子发生装置10运行的过程中变成高温状态，因此使因热分解而包含在堆积物中的F等卤素解离，并堆积成W、Ta、Mo、C等热导性较高的物质。这样一来，使热断路器52的厚度增大，由此使得堆积物增加并降低热断路器52的热绝缘性。这样不得不对灯丝28加大所投入的电力，以维持阴极帽50的温度。

并且，灯丝电源34的电源容量通常都有上限，因此若热断路器52的热绝缘性下降，则即使将投入电力提高至上限值也有可能无法将阴极帽50的温度维持在所要求的温度。若阴极帽50的温度无法得到维持，则通过热电子放出部14生成的热电子的量达不到目标值，而导致离子生成效率及离子生成量的降低。这样一来，则无法从离子发生装置10引出所要求的电流量的离子束，且需要进行更换阴极30等维护来恢复热绝缘性。维护频率越高，离子发生装置10的运行率越低，并导致使用离子注入装置的工序的生产率下降。并且，阴极30的更换频率增加，也会增加维护成本。

作为源气体使用包含氧原子的物质时，电弧室内会产生氧自由基，所产生的氧自由基使构成离子发生装置10的各部的构成原料(W、Ta、Mo、石墨等)蚀耗。由氧自由基导致的蚀耗程度在变成高温的阴极30周边尤为高。若热断路器52和热反射器56的壁薄的部分被蚀耗，则有可能使这些零件脱落。这样一来，难以稳定地生成等离子体，并且需要对损伤零件进行维护。维护频率越高，离子发生装置10的运行率越低，且降低使用离子注入装置的工序的生产率并增加维护成本。

参考图4所示的比较例对这种课题进行详述。图4为表示比较例所涉及的热电子放出部114的示意图。热电子放出部114除了未在实施方式所涉及的热电子放出部14设置构成狭小结构60的突起部62之外，与实施方式所涉及的热电子放出部14具有相同的结构。

比较例中由于未设置狭小结构60，因此如箭头X所示，在电弧室12的内部空间生成的等离子体以及离子化物质容易流入至间隙158的里面(安装端部52b或连接端部56b的附近)。阴极30的附近保持高温状态，因此容易堆积由离子化物质引起的堆积物，且由等离子体引起的蚀耗程度较大。例如，若热断路器52的外周面52c有大量金属材料堆积，则热断路器52的热绝缘性会大幅下降。并且，若热断路器52的安装端部52b或热反射器56的连接端部56b附近被蚀耗，则会导致这些部件的安装强度下降。因此，不得不频繁地维护构成热电子放出部114的零件，以稳定地运行离子发生装置。

另一方面，本实施方式中在热电子放出部14设置了狭小结构60，因此能够减少流入夹在热断路器52与热反射器56之间的间隙58的等离子体量，并能够使间隙58中的等离子体变得稀薄。由此，能够通过减少堆积在划分间隙58的热断路器52外周面52c的堆积物的量，来抑制热断路器52的热绝缘性的下降。并且，降低划分间隙58的热断路器52或热反射器56的蚀耗程度，并能够抑制这些部件的损伤。由此，通过降低构成热电子放出部14的零件的维护频率，能够设为生产率高的离子发生装置10及热电子放出部14。并且，不使热断路器52与热反射器56在设置有突起部62的位置接触，通过在两者之间设置间隙，能够维持热断路器52的热绝缘性。由此，能够防止热电子放出量的下降，并能够稳定地运行离子发生装置10及热电子放出部14。

图5(a)为表示变形例1所涉及的热电子放出部14的剖视图。变形例1作为构成狭小结构60的突起部，以具有设置于热断路器52的外周面52c的突起部64来代替设置于热反射器56的内周面56c的突起部62，这一点与上述实施方式不同。突起部64与突起部62同样配置成，轴向位置为包含于中间区域C2的位置。通过设置突起部64，能够减少流入间隙58里面的等离子体量，并能够减少构成热电子放出部14的零件的维护频率。

图5(b)为表示变形例2所涉及的热电子放出部14的剖视图。变形例2作为构成狭小结构60的突起部，具有形成为径向突起的宽度W_A根据轴向位置而不同的突起部66，这一点与上述实施方式不同。突起部66具有径向突起的宽度W_A随着远离电弧室内部空间逐渐变小的形状。通过设为这种形状，有效地抑制来自电弧室的内部空间的等离子体的流入，并且通过扩大底部区域C3中的间隙58的容积来使底部区域C3的等离子体密度变得稀薄。为了起到这种效果，优选尽量将底部区域C3范围的突起部66所突起的宽度W_A设小，或设为不在底部区域C3范围形成突起部66的结构。另外，图5(b)中，采用在热反射器56设置突起部66的结构，但作为另一变形例，可以采用在热断路器52设置突起的宽度W_A沿轴向变化的突起部66的结构。

图6(a)为表示变形例3所涉及的热电子放出部14的剖视图。变形例3作为构成狭小结构60的突起部，具有设置于热反射器56的第1突起部68a及设置于热断路器52的第2突起部68b，这一点与上述实施方式不同。第1突起部68a及第2突起部68b设置于轴向重合的位置，例如设置于轴向相同位置且相同范围。向第1突起部68a的径向突出的宽度W_A1及向第2突起部68b的径向突出的宽度W_A2优选为，其宽度之和W_A1+W_A2为大于第1突起部68a与第2突起部68b之间的径向宽度W_B。由此，通过减少流入间隙58里面的等离子体的量，能够使间隙58的底部区域C3的等离子体密度变得稀薄。

图6(b)为表示变形例4所涉及的热电子放出部14的剖视图。变形例4作为构成狭小结构60的突起部，具有设置于热反射器56的第1突起部69a及设置于热断路器52的第2突起部69b，这一点与上述实施方式不同。第1突起部69a及第2突起部69b设置于轴向不相重合的位置，设置于轴向不同的位置。向第1突起部69a的径向突出的宽度W_A1比第1突起部69a与热断路器52之间的径向宽度W_B1大。同样，向第2突起部69b的径向突出的宽度W_A2比第2突起部69b与热反射器56之间的径向宽度W_B2大。因此，第1突起部69a及第2突起部69b配置成其一部分在径向上重合。通过设成这种结构，能够使等离子体难以侵入到间隙58的里面，并能够使间隙58的底部区域C3的等离子体密度变得稀薄。

图7为表示另一实施方式所涉及的热电子放出部214的结构的剖视图。本实施方式所涉及的热电子放出部214未设置配置在阴极帽50及热断路器52的径向外侧的热反射器56，这一点与上述实施方式不同。

本实施方式中构成狭小结构260的突起部264设置于热断路器52的外周面52c。狭小结构260在夹在热断路器52与和热断路器52的外周面52c对置的上面板12a的安装孔12d的间隙258，间隙258的径向宽度W_B局部设为小于原有宽度W。由此，能够减少通过间隙258从电弧室的内部向外部流出的等离子体的量，并减少对于设置于电弧室12的外部的热断路器52的堆积或蚀耗的影响。另外，本实施方式中，突起部264也可以设置于电弧室12的安装孔12d。

以上，参考上述实施方式对本发明进行了说明，但本发明并非限定于上述实施方式，适当组合或替换实施方式的结构也均属于本发明。并且，可根据本领域技术人员的知识适当重新排列实施方式的组合或处理顺序、或对实施方式加以各种设计变更等变形，加以这种变形的实施方式也属于本发明的范围。

Claims (16)

1.一种离子发生装置，其特征在于，具备：

电弧室；

阴极，从所述电弧室的内部向外轴向延伸，且向所述电弧室内放出热电子；

筒状热反射器，设置于所述阴极的径向外侧，且沿所述轴向延伸；及

狭小结构，在夹在所述阴极与所述热反射器之间的间隙，所述径向宽度在所述轴向规定位置变小。

2.根据权利要求1所述的离子发生装置，其特征在于，

所述阴极与所述热反射器的电位相同。

3.根据权利要求1或2所述的离子发生装置，其特征在于，

所述狭小结构包含突起部，该突起部设置于所述阴极和所述热反射器中的至少一方且向所述径向突出，并且沿所述轴向延伸，

所述突起部在沿所述轴向延伸的区间，使所述间隙的所述径向宽度在所述规定位置减小。

4.根据权利要求3所述的离子发生装置，其特征在于，

所述突起部中，向所述径向突出的宽度大于沿所述轴向延伸的区间的所述间隙的所述径向宽度。

5.根据权利要求3或4所述的离子发生装置，其特征在于，

所述突起部中，沿所述轴向延伸的区间的长度为沿所述轴向延伸的区间的所述间隙的所述径向宽度的2倍以上。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的离子发生装置，其特征在于，

所述突起部具有设置于所述阴极的内侧突起部及设置于所述热反射器的外侧突起部，

所述内侧突起部及所述外侧突起部设置于所述轴向重合位置。

7.根据权利要求3至5中任一项所述的离子发生装置，其特征在于，

所述突起部具有设置于所述阴极的内侧突起部及设置于所述热反射器的外侧突起部，

所述内侧突起部及所述外侧突起部设置于所述轴向上不相重合的位置，沿所述径向重合。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的离子发生装置，其特征在于，

所述阴极包含：阴极帽，向所述电弧室内放出热电子；及筒状热断路器，从所述电弧室的内部向外轴向延伸，且固定所述阴极帽，

将所述狭小结构中所述热断路器与所述热反射器之间的所述径向宽度设置得小。

9.根据权利要求3至7中任一项所述的离子发生装置，其特征在于，

所述阴极包含：阴极帽，向所述电弧室内放出热电子；及筒状热断路器，从所述电弧室的内部向外轴向延伸，且固定所述阴极帽，

所述阴极帽上未设置有所述突起部。

10.根据权利要求8或9所述的离子发生装置，其特征在于，

所述热断路器具有：卡止端部，使所述阴极帽卡止；及安装端部，安装于设置在所述电弧室之外的部件上。

11.根据权利要求10所述的离子发生装置，其特征在于，

所述热反射器包含连接端部，在所述安装端部的附近朝所述热断路器向径向内侧延伸，且与所述热断路器连接，

所述间隙具有：底部区域，所述轴向位置较所述卡止端部与所述连接端部的中间成为更靠近所述连接端部的位置；及中间区域，所述轴向位置较所述底部区域成为更靠近所述卡止端部的位置，

所述狭小结构中，与所述中间区域相比，所述底部区域的所述径向宽度更大。

12.根据权利要求11所述的离子发生装置，其特征在于，

所述离子发生装置还具备灯丝，设置于所述热断路器的内部，对所述阴极帽进行加热，

所述阴极帽包括面向所述电弧室的内部空间的前面及卡止于所述卡止端部且面向所述灯丝的背面，

所述间隙具有上部区域，所述轴向位置成为较所述前面和所述背面的中间更靠近所述前面的位置，

所述中间区域为，所述轴向位置较所述上部区域成为更靠近所述卡止端部的位置的区域，

所述狭小结构中，与所述中间区域相比，所述上部区域的所述径向宽度更大。

13.根据权利要求11或12所述的离子发生装置，其特征在于，

与所述电弧室的内部空间相比，所述底部区域为等离子体密度更稀薄的空间。

14.根据权利要求8至13中任一项所述的离子发生装置，其特征在于，

所述离子发生装置还具备将等离子体生成用源气体导入到所述电弧室内的导气口，

所述源气体包含卤化物，

所述狭小结构抑制所述热断路器的热绝缘性可能由于导电性物质的附着而下降，所述导电性物质因所述卤化物而生成。

15.根据权利要求8至13中任一项所述的离子发生装置，其特征在于，

所述离子发生装置还具备将等离子体生成用源气体导入到所述电弧室内的导气口，

所述源气体包含氧即o，

所述狭小结构抑制因氧而生成的物质可能引起的所述热断路器的损伤。

16.一种热电子放出部，其用于向电弧室内生成等离子体，其特征在于，所述热电子放出部具备：

阴极，从所述电弧室的内部向外轴向延伸，且向所述电弧室内放出热电子；

筒状热反射器，设置于所述阴极的径向外侧，且沿所述轴向延伸；及

狭小结构，在夹在所述阴极与所述热反射器之间的间隙，所述径向宽度在所述轴向规定位置变小。