Qué es outgassing y por qué importa
Outgassing es la liberación de moléculas volátiles (VOC, COV) desde un material al vacío o ambiente cleanroom. En un lubricante, viene de tres fuentes: aceite base ligero, aditivos volátiles, contaminación residual de fabricación.
Una grasa con outgassing alto deposita capas moleculares en wafers, generando defectos eléctricos. La medición estándar es TGA-MS (Thermogravimetric Analysis + Mass Spectrometry): peso perdido a temperatura controlada + análisis de qué moléculas se liberan.
- Outgassing total típico cleanroom-grade: <0.5% peso pérdida a 200°C / 24h.
- Outgassing aceptable ISO 5: <0.1% peso pérdida a 100°C / 24h.
- Outgassing extreme (EUV lithography): <0.01% peso pérdida a 100°C / 24h.
Las 3 familias de lubricante cleanroom
Para cumplir ISO 5 hay tres tipos de lubricante usados:
- PFPE (perfluoropolyether): inerte químicamente, outgassing extremo bajo. El estándar para EUV + vacuum chambers. Caro (€400-800/L).
- PAO sintético + thickener PTFE: outgassing bajo (<0.1%), compatibilidad con gases comunes. Coste medio (€80-150/L).
- Silicona dimethyl: para ciertos puntos non-critical (puertas, sellos), pero NO en zona producción (contamina con Si los wafers).
La presión geopolítica USA 2023+ ha priorizado PFAS-free. PFPE es PFAS técnicamente. Algunos clientes (Intel, TSMC) están migrando a PAO+PTFE donde sea posible, manteniendo PFPE solo en vacuum + EUV.
Aplicaciones críticas en una fab
Una fab típica tiene 4 categorías de puntos lubricados:
- Robots de manipulación wafers (WTR — Wafer Transfer Robots): NSK + Yaskawa. Articulaciones requieren PFPE o PAO+PTFE outgassing <0.1%.
- Conveyors entre estaciones: rodamientos lineales tipo THK + IKO. PAO sintético cleanroom-grade.
- Vacuum chambers (PVD, CVD, etch): bombas turbomoleculares Edwards / Pfeiffer. PFPE específico vacuum.
- EUV stages (lithography ASML): el más extremo. PFPE outgassing <0.01% certificado por ASML.
Validación + supply chain
Antes de usar un lubricante en una fab semiconductor, este proceso de validación es típico:
- TGA-MS report del fabricante: peso perdido a temperatura + análisis molecular (no debe contener Si, Cl, S).
- Conteo de partículas en operación (test con counter de partículas láser en cámara de prueba).
- Análisis FTIR para detectar contaminación cruzada.
- Compatibilidad química con gases de proceso (NH₃, NF₃, F₂, H₂, etc.).
- Aprobación qualification engineer del fab (proceso típico 3-6 meses).
- Trazabilidad batch + COA: chain of custody de cada lote.
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