1. 极致的低挥发性（Low Volatility）—— 防止晶圆污染

• 背景：半导体光刻、蚀刻、沉积等工艺必须在高真空（High Vacuum）甚至超高真空（UHV）环境下进行。普通润滑脂在真空中会迅速挥发（出气），释放出的油气分子会凝结在昂贵的晶圆表面、光学镜头或传感器上，形成纳米级薄膜。
• PFPE优势：
  • 极低蒸气压：PFPE的蒸气压可低至 ${10}^{-9}$ 至 ${10}^{-12}$ Torr，在真空环境下几乎零挥发。
  • 零污染风险：杜绝了因润滑油挥发导致的晶圆缺陷（Defects），直接保障了芯片的良率（Yield）。对于7nm、5nm甚至3nm制程，任何微小的有机污染都是致命的。
  • 保护光学系统：在EUV光刻机中，PFPE确保反射镜和透镜不被油雾污染，维持极高的透光率和成像精度。

2. 卓越的耐化学腐蚀性（Chemical Inertness）—— 抵御工艺气体侵蚀

• 背景：芯片制造大量使用极具腐蚀性的气体和等离子体，如氟气（ $F_2$ ）、氯气（ $C{l}_2$ ）、三氟化氮（ $N{F}_3$ ）、溴化氢（ $HBr$ ）以及各种强酸/强碱清洗液。
• PFPE优势：
  • 分子惰性：C-F键是自然界最强的化学键之一，使得PFPE对几乎所有化学品（包括强氧化剂、强酸、强碱、卤素气体）都表现出极高的惰性。
  • 设备保护：在干法蚀刻机（Dry Etcher）和化学气相沉积（CVD）设备中，PFPE润滑脂能保护机械臂关节、阀门和密封圈不被腐蚀失效，防止因部件腐蚀产生的金属颗粒污染晶圆。
  • 长寿命：在恶劣化学环境中，普通润滑脂可能几小时就失效，而PFPE可以稳定工作数月甚至数年。

3. 超高的洁净度与低颗粒产生（Cleanliness & Low Particle Generation）

• 背景：随着制程微缩，对微粒污染的控制标准已达到ISO Class 1甚至更高。任何微小的固体颗粒落在晶圆上都会导致电路短路或断路。
• PFPE优势：
  • 无添加剂配方：高端半导体用PFPE润滑脂通常不含任何固体添加剂（如二硫化钼、石墨等）或易析出的有机添加剂，从源头消除了颗粒源。
  • 抗剪切稳定性：在高速运动的机械手关节中，PFPE润滑脂结构稳定，不易因剪切作用产生碎屑或结焦。
  • 不吸附灰尘：其低表面张力特性使其不易吸附环境中的微尘。

4. 宽广的温度适应性（Wide Temperature Range）

• 背景：半导体设备经常经历剧烈的温度循环。例如，快速热处理（RTP）设备需要在瞬间从室温升至1000℃以上（虽然润滑点温度较低，但仍需耐受高温辐射），而某些测试环节又需在低温下进行。
• PFPE优势：
  • 宽温域：典型工作范围为 -40℃ 至 +270℃，短时耐受可达300℃以上。
  • 热稳定性：在高温下不氧化、不结焦、不产生积碳；在低温下不凝固、保持流动性。这确保了设备在复杂热工艺中的连续稳定运行。

5. 优异的材料相容性（Material Compatibility）

• 背景：半导体设备内部使用了大量的特种工程塑料（如PEEK, PTFE, PI）和高性能橡胶密封件（如Kalrez, Viton）。
• PFPE优势：
  • 不溶胀、不收缩：PFPE与大多数塑料和弹性体具有极好的相容性，不会导致密封件溶胀失效或硬化开裂，保证了真空腔体的密封完整性。
  • 安全性：不会溶解或损坏设备内部的精密非金属部件。

6. 不燃性与安全性（Non-flammability）

• 背景：半导体工厂中使用大量易燃气体（如硅烷 $Si{H}_4$ 、氢气 $H_2$ ），且部分工艺涉及纯氧环境。
• PFPE优势：
  • 不可燃：PFPE本身不支持燃烧，即使在纯氧环境中也不会燃烧或爆炸。
  • 防火安全：极大降低了因润滑剂引发的火灾风险，提高了晶圆厂（Fab）的整体安全性。

总结：为什么半导体行业非它不可？