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플라즈마 개념

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작성자 LeviSystem 조회120회 작성일 24-07-11 17:19

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플라즈마는 이온화된 기체로서 분자 또는 원자로부터 전자가 분 리되어 있는 상태의 기체이다
[그림 1]. 분자 또는 원자로부터 전자 를 떼어내기 위해서는 큰 에너지를 필요로 한다.
He의 경우 열적온 도로 환산해보면 25만도, Ar의 경우 16만도의 온도가 되어서야 원 자로부터 전자가 분리되게 된다.
하지만 이러한 온도는 열적인 방 법에 의해 얻기가 곤란하며 이를 가둘만한 용기 또한 만들 수 없 다.
분자 혹은 원자로부터 전자를 떼어내는 가장 전형적인 방법은 전기적인 방법이다. 이러한 이유는 전기를 띤 부분에만 에너지를 전달하게 되면 He 혹은 Ar등으로부터 전자를 떼어낼 수 있는 열적 환산온도를 갖는 전하를 쉽게 만들 수 있기 때문이다. 중력이 질량 이 있는 물체에만 에너지를 전달하듯이 전기력 혹은 전기장은 전하 를 가진 물체에만 에너지를 전달한다.
이러한 전기에너지를 기체에 잘 전달하게 되면 “ 플라즈마”라고 부르는 빛을 발하며, 전기를 통하는 제4의 물질상태를 만들 수 있게 된다.


이온화된 기체로서의 플라즈마는 다른 방법으로는 도달할 수 없 는 물리적 힘과 화학적반응성을 제공한다.
플라즈마의 이러한 성질 은 현대미세전자공학에서 반도체공정의 식각, 에칭, 증착, 에싱등 이미 그 효과가 입증되었다.
어떠한 매개물도 플라즈마가 제공하 는 온도와 에너지 밀도에 도달치 못한다.
어떠한 매개물도 플라즈 마의 천이성과 복합 상태성을 제공 못한다. 따라서 플라즈마는 화 학반응 경로를 바꾸며 신소재와 표면반응의 새로운 방법을 제공한다.
플라즈마를 구성하고 있는 하전입자들은 전장이나 자장에 의하 여 제어되며, 중성 매개물로서는 성취 할 수 없는 목적에 이용될 수 있다.
그러나 이러한 플라즈마는 대부분 진공에서 사용하고 있 다.
아주 미세한 작업 또는 미세한 먼지하나가 영향을 크게 주는 반도체공정과 같은 경우에 있어서는 진공의 요건을 필요로 한다. 하지만 이러한 초미세공정을 필요로 하지 않는 분야는 더 광범위하 며 일상적이다.
실제로 진공을 필요로 하지 않는 공정은 너무나 많이 존재하고 있다.
물질의 표면처리, 수 처리, 유해가스처리, 에너지 효율개선, 반도체공정에서의 LCD 및 PCB기판의 표면처리 및 세정, 독성물질제거 및 세균의 살균등 각종 첨단재료, 전자, 환경에 이르 기까지 대기압 저온플라즈마의 필요성은 계속하여 증가하고 있으며 향후 biomaterial, nanotechnology, MEMS등의 미래 산업의 공정적용 까지 응용범위가 가속화 되고 있다.