- 여러 논점이 있는데, 일단 온도에 대한 개념을 살펴 봅시다.
산업용으로 쓰이는 저온 플라즈마에는 전자, 이온 그리고 중성입자들이 있고 이들은 각각 열적 평형상태를 이루고 있습니다. 전자는 외부에서 인가하는 에너지를 받아 가열이 쉽게 됨으로 가장 온도가 높아, 대부분 플라즈마 온도라 하면 전자 온도를 의미합니다. 전자들은 많은 충돌을 통해서 열적평형상태를 가지게 되는데, 평형 상태에 놓은 전자들 샘플을 조사해 보면 낮은 에너지를 가진 전자들로 부터 높은 에너지를 가진 전자들이 모두 존재하게 됩니다. 하지만 대부분 특정 에너지를 가진 전자들이 많아 에너지에 대해서 분포함수를 부면 낮은 에너지 쪽에 피크를 갖는 산모양의 형태를 띄게 됩니다. 일반적으로 맥스웰분포를 하고 있다고도 하지요. 여기서 온도가 낮으면 산의 폭이 좁고, 온도가 높다면 산의 폭이 넓은 것을 의미합니다. 이런 개념으로 보면 분포함수는 확률 함수의 의미로서, 온도가 낮은 플라즈마는 낮은 에너지의 전자들과 만날 확률이 크고 높은 에너지 전자들과는 어떤 반응이 일어날 확률이 상대적으로 작다는 뜻이 됩니다.

아울러 전자들은 외부에서 인가하는 전력 공급으로 부터 반응기 공간 내에 여러 경로에서 만들어지는 전기장 속에서 가속이 되고 (이를 가열이라 합니다) 이동하면서 충돌 반응을 통하여 에너지를 잃어 버리게 됩니다. 원자나 분자들과 충돌하면서 에너지를 잃기도 하지만 공간에 형성된 전기장에서 계속 에너지를 얻는 전자들도 존해함으로 위에서 설명한 에너지 분포를 함수적으로 갖게 되는 것입니다.

또한 원자와 분자의 반응에서 요구되는 에너지는 양자화되어 있고, 낮은에너지에서의 반응과 높은 에너지에서의 반응이 특화되어 있음으로, 전자 온도가 바뀜에 따라서 충돌 반응의 빈도수는 바뀌게 됩니다. 중요한 충돌 반응으로는 높은 에너지를 요구하는 순으로 흡착/여기/해리/이온화 반응이 있습니다. 따라서 온도가 높으면 이온화 반응이 보다 잘 일어날 수 있습니다.

또한 인가한 전력으로 부터 전기장이 크게 만들어지고 이에 따라 전자가 에너지를 많이 얻어 이온화를 많이 일으킬 수 있겠습니다. 하지만 이온화가 많이 일어난다면 높은 에너지의 전자들이 반응에 많이 참여하여 에너지를 잃었음으로, 가열에서 얻는 에너지 보다 손실이 많다면 온도는 낮은 쪽으로 이동을 하겠지요. 이 경우는 전력을 증가시킨 경우 온도가 낮아지는 영역에 대한 설명이 될 수 있습니다. 또한 운전 압력이 커져서 반응할 대상이 많아지는 경우에도 가속 전자들의 충돌이 많아짐으로 전자는 에너지를 잃게되고 온도는 낮아지게 됩니다.

따라서 전자의 온도를 제어하기 위해서는 가열메카니즘, 운전 압력 및 입자의 종류 등이 인자가 되며, 특히 가열 메카니즘이 지배적인 인자입니다.

마지막 질문은 전자 온도가 낮을 수록 이온이 부유된 타겟에 입사되는 에너지 (부유쉬스)가 작아져서 입사하는 이온의 에너지 제어가 수월하다는 의미입니다.