[表面處理] 電漿的應用

2026-04-21

在早期的生活中有時會聽到"電漿"（Plasma）二個字，而這也會讓人連想到電漿電視，但因為耗電、易發熱及壽命短的原因而被OLED等產品所淘汰；但除了產品外它應用的範圍也相當廣，如半導體微細蝕刻與薄膜沉積、工件表面清洗、醫療美容及照明與顯示技術等。

電漿是由陽離子、中性粒子、自由電子等多種不同性質的粒子所組成的電中性物質，其中陰離子（自由電子）和陽離子分別的電荷量相等，這就是物理學上所謂「電漿」。它是固、液、氣態外的第四種物質狀態，具有高能量與導電性。

應用領域

1. 日常生活與照明

照明：日光燈管內即是電漿，電流通過氣體產生離子化的輝光放電。

特殊應用：電漿切割、環保廢棄物處理、以及常見的電漿球玩具。

2. 醫療與生物技術

醫療殺菌：低溫電漿可穿透細菌細胞壁，在低溫下快速消滅細菌和病毒。

醫學美容：應用於微細的皮膚重塑，如除皺、刺激膠原蛋白再生。

3. 表面處理與工業清洗

表面清潔：電漿能有效分解塑膠、金屬、玻璃表面的有機污染物（如油脂、脫模劑），效果高且均勻。

表面活化：提高材料表面的浸潤性（疏水變親水），顯著增強材料的塗覆、黏接和印刷附著力。

4. 半導體與微電子工業

乾式蝕刻：利用電漿中的離子轟擊晶圓，製造奈米級的精細電路槽紋，比傳統濕式蝕刻更精確。

薄膜沉積：在晶圓表面沉積絕緣層或導電層（如電漿輔助化學氣相沉積）。

離子佈植：將雜質離子射入半導體中以改變其導電特性。

由於我們探討的是表面處理，因此在這裡我們舉金屬材料作為例子，並增加化學清洗法來理解其不同。

電漿清洗:

物理作用：電漿中的離子以高能量衝擊金屬表面，將有機髒汙於表面被擊碎後濺射出。

化學作用：活性氣體產生的自由基與有機髒汙發生化學反應，生成碳氧化合物等物質，再經由真空系統抽離。

表面活化：除去有機髒汙染的同時打破分子鍵產生官能基，使表面從疏水性變為親水性，以利於表面進行後續處理。

化學清洗:

皂化作用 : 鹼性脫脂劑與油脂發生化學反應，產生硬脂酸鈉和甘油。

乳化作用 : 界面活性劑降低油水界面張力，將不溶於水的油污分散為微小油珠形成穩定的乳化液，透過界面活性劑將油污帶離金屬表面。

潤濕與滲透 : 清洗劑中的界面活性劑能潤濕金屬表面，提升金屬表面潔淨度。

電漿技術的未來發展集中於綠色環保、高精密製造與尖端醫療應用，特別是結合AI預測技術來優化自由基強度。其主要應用趨勢包括：在半導體產業實現Subfab脫碳及節能減碳、應用大氣電漿技術於循環農業，及利用低溫電漿進行臨床傷口殺菌等生醫技術。