真空在半导体制造中非常重要，在半导体工业中，真空环境被用于各种制程，包括物理气相沉积 (Physical Vapor Deposition, PVD)、化学气相沉积 (Chemical Vapor Deposition, CVD)、原子层沉积 (Atomic Layer Deposition, ALD)、离子注入 (Ion Implantation)、等离子刻蚀 (Plasma Etching) 等等。那么今天就来介绍一下真空这个常见却让人一知半解的概念。

真空的定义"真空"是指比大气压低的任何压强。在真空环境中，气体的分子数量极少，以至于在给定的空间中，物质之间的相互作用极为稀少。真空的程度（即压力）可以从低真空到超高真空不等，其中压力越低，真空越接近完全真空。真空系统是确保严格控制低压和卫生条件的一种方式。真空泵抽空处理室内部的气体，将压力降至所需水平。

一旦所有大气气体都被移除，就会引入特种气体，如氮气、氩气和氦气。这些气体的惰性意味着它们为半导体加工提供了一个清洁的环境，并防止了不必要的化学反应，从而提高了生产效率。通过回收和再循环高级气体（即氩气、氦气）可以进一步提高生产率。

真空的分类尽管统称为真空，但也分为若干类。低真空　　100 kPa～100 Pa，低真空通常指的是那些压力略低于大气压，但仍然有大量气体分子存在的环境。在这样的环境中，气体分子之间的碰撞仍然是主要的物理过程。中真空　　100 Pa～0.1 Pa，在这个压力范围内，气体分子与容器壁的碰撞变得比气体分子之间的碰撞更频繁。这意味着，气体在中真空环境中的行为开始变得与理想气体的行为不同。在中真空中，一些更复杂的物理过程，如气体分子的离子化和等离子体的形成，可能会变得更为重要。中真空环境在许多科学和工程领域都有应用，包括材料科学（例如薄膜沉积和刻蚀），电子显微镜，以及一些高精度的测量设备（例如质谱仪）。

高真空　　0.1 Pa～10-⁵ Pa在高真空环境中，气体分子与容器壁的碰撞远远频繁于气体分子之间的碰撞，气体分子在平均碰撞之间可以在容器内自由飞行很长的距离。高真空的应用广泛，包括在物理研究（例如粒子加速器和量子实验）、半导体制造、天文学（例如空间望远镜和太空探测器）等领域。高真空环境的维持和测量需要专门的设备和技术，包括高真空泵和高真空压力计。超高真空　10-⁵Pa以下在这样的环境中，气体分子非常稀疏，分子与容器壁的碰撞远远大于分子之间的碰撞。超高真空的维护和测量需要特殊的技术和设备，包括特殊的真空泵和压力计。此外，超高真空环境下的材料和设备通常需要经过特殊的清洁和处理，以减少气体吸附和释放，从而达到和维持超高真空条件。超高真空环境可以用于精确控制和测量物质在极低压力和极低密度下的性质。

真空的压力单位
1. 帕斯卡 (Pa)：这是国际单位制 (SI) 中的压力单位，1帕斯卡等于1牛顿每平方米 (N/m²)。在真空科学中，通常使用帕斯卡的小数单位，如千帕 (kPa)，毫帕 (mPa) 或微帕 (uPa)。
2. 毫米汞柱 (mmHg)：这个单位基于汞柱压力计的原理，1毫米汞柱约等于133.322帕斯卡。
3. 托 (Torr)：这个单位是为了纪念物理学家托里拆利而命名的，1托等于1毫米汞柱。
4. 标准大气压 (atm)：这是一个非SI单位，1标准大气压等于101325帕斯卡，或者说大约等于760毫米汞柱。

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芯片制造中的必备要素（1）--真空