Vácuo

12. Conceitos de Vácuo
Muitos processos de microeletrônica, como a deposição de filmes finos por CVD, assim como, plasma etching, sputtering e evaporação, são feitas em câmaras de vácuo, em regimes de pressão reduzida e/ou em ambientes com fluxo de gases. É importante portanto, para a melhor compreensão destes processos, o conhecimento da terminologia e conceitos da tecnologia de vácuo. Abordaremos de forma bastante resumida nesta secção as definições básicas e os equipamentos utilizados para a produção e medidas de vácuo.
12.1. Comportamento dos Gases em Vácuo
As moléculas do gás numa câmara se movimentam de forma aleatória sem nenhuma direção preferencial (Fig. 1), pois no estado gasoso as moléculas são mais independentes um do outro. O estado do gás é descrito pelas seguintes características: espécie e massa do gás, o volume da câmara que contém o gás, pressão e a temperatura do gás. A pressão exercida pelo gás sobre as paredes da câmera é causada pelas colisões das moléculas do gás com as respectivas paredes.

V, T, p
Figura 1 : Gás em Equilíbrio numa Câmera
O comportamento do gás em vácuo pode ser descrito usando o conceito de "gás ideal".
Um "gás ideal" é um gás cujo estado é tal que o volume total de todas as moléculas é desprezível comparado com o volume da câmera em que estão confinadas e a energia de atração entre as moléculas é desprezível comparada com a energia térmica média do gás.
Num gás ideal o volume, a pressão e a temperatura estão relacionadas por:
p.V = cte , se T = cte ; lei Boyle e Mariott p/T = cte , se V = cte ; lei de Gay-Lussac
V/T = cte, se p = cte ; lei de Gay-Lussac e pV = nRT ; lei de Boyle/Gay-Lussac onde R = 8.314 J/K.mol
(constante molar dos gases)

Num gás ideal as moléculas gasosas são tratadas como se fossem minúsculas esferas de massa m movendo em direções aleatórias. A figura 1 ilustra o movimento molecular do gás numa câmara de volume V, contendo N moléculas. A densidade n de moléculas no gás