2014-02-09
1003
Подавляющее большинство технологий электроники реализуются в условиях вакуума или газовой среды определенного состава. Создание таких технологий стало возможным на основе развития вакуумной техники, в частности, в результате развития теоретических основ вакуумной техники, создания эффективных средств получения высокого вакуума и измерения уровня вакуума.
С точки зрения технологий основными параметрами вакуумных условий являются концентрация молекул в единице объема технологической или исследовательской установке, средняя длина свободного пробега молекул остаточного газа в объеме установки, число молекул, падающих на единицу поверхности обрабатываемого объекта в единицу времени, время образования монослоя адсорбированных молекул на поверхности обрабатываемого объекта. Данные параметры для молекул азота приведены в Таблице 1.
Таблица 1.
Кинетические постоянные азота при комнатной температуре.
| Категория вакуума | Давление, тор. | Число молекул в см3 | Длина свободного пробега, см | Число молекул, падающих на 1 см2 в сек. | Время образования монослоя, сек. |
| Атмосферное давление | 2,5*1019 | 6,3*10-6 | 2,9*1023 | 2,6*10-9 | |
| Вакуум | 3,3*1016 | 4,8*10-3 | 3,9*1020 | 2*10-6 | |
| Высокий вакуум | 10-6 | 3,3*1010 | 3,9*1014 | ||
| Сверхвысокий вакуум | 10-10 | 3,3*106 | 4,8*107 | 3,9*1010 | 2*104 |
При давлении остаточных газов порядка 10-13 тор средняя длина свободного пробега примерно равна расстоянию от Земли до Луны. Только при сверхвысоком вакууме время образования монослоя адсорбированных молекул превышает обычное время проведения эксперимента или прецизионного технологического процесса.
При низком давлении остаточных газов количество газа, адсорбированного на поверхности стенок вакуумной камеры, соизмеримо с количеством молекул остаточного газа в объеме вакуумной системы. Например, если монослой молекул газа внезапно десорбируется со стенок трубки диаметром 1 см, то давление в системе возрастет до 10-4 тор, а в сфере объемом 1 литр давление достигнет 10-2 тор. Поэтому для получения сверхвысокого вакуума необходимо не только обеспечить эффективную откачку остаточных газов системы, но и эффективное обезгаживание стенок системы. В вакуумной технике процесс поступления газа в объем системы в результате десорбции газов со стенок называется газовыделением системы, а процесс поступления газа через микротечи – натеканием системы. Таким образом, возможность достижения определенного уровня вакуума в системе определяется балансом между скоростью откачки остаточных газов и процессами газовыделения и натекания в системе.
