SURFTNES HL200

適用于直徑達 8 英寸晶圓的接觸角測量儀

晶圓接觸角儀器是專用于評估半導體晶圓表面潤濕性的精密儀器，通過測量氣-液-固三相邊界處形成的接觸角（θ）量化表面性能。

物理背景

光刻材料（如光刻膠和顯影劑）的表面張力對光刻工藝本身具有重大的潛在影響。例如，旋涂涂層的均勻性、平整度以及附著力均直接依賴于所涉及材料的表面張力特性。類似地，涂層的表面自由能（SFE）也對其性能產(chǎn)生顯著影響。

在半導體技術中，基板及功能層的表面自由能（SFE）可通過接觸角測量技術進行系統(tǒng)研究。通過精確測量接觸角，可以快速優(yōu)化新工藝步驟，并更好地標準化已知工藝。

晶圓表面特性的微小變化會在接觸角測量結(jié)果中表現(xiàn)為顯著且易于檢測的變化，從而為工藝改進提供明確指導。投入少量時間進行接觸角測量，能夠有效避免后續(xù)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的潛在問題，進而帶來顯著的經(jīng)濟效益。為了降低光刻膠結(jié)構(gòu)的缺陷密度并實現(xiàn)小于1微米的特征尺寸控制，確保光刻膠與基底之間的良好附著力至關重要。借助接觸角測量技術，可簡便高效地實現(xiàn)對附著力的有效控制。

SURFTENS HL 200 晶圓接觸角儀器的特性

SURFTENS HL 200 接觸角測量系統(tǒng)專為半導體工業(yè)及科研領域開發(fā)，特別適用于硅片表面處理過程中的工藝控制。它是分析硅片接觸角與潤濕性的理想工具，能夠高效滿足對硅片潤濕性進行快速、高精度且便捷測量的需求。

SURFTENS HL 200 晶圓接觸角測量儀具有如下特性：

- 緊湊型設計，節(jié)省空間，采用封閉式機械基礎架構(gòu)；

- 配備高品質(zhì)測量物鏡，支持固定焦距以確保測量精度；

- 內(nèi)置 USB 接口攝像頭，實現(xiàn)高清晰度圖像采集；

- 所有核心組件集成于封閉式外殼內(nèi)，有效防止因外部干擾導致的錯位；

- 提供均勻且亮度可調(diào)的 LED 照明系統(tǒng)，確保測量環(huán)境的一致性與穩(wěn)定性；

- 晶圓臺直徑為 200mm，表面鍍有特氟龍涂層以增強耐腐蝕性和防污染性能；

- 支持晶圓臺在 X 軸和旋轉(zhuǎn)方向（φ）上的手動精確調(diào)整及定位；

- 特殊的工作臺結(jié)構(gòu)，用于快速映射硅片上的接觸角分布；

- 可通過真空鑷子安全放置晶圓；

- 晶圓臺具備 100 mm行程范圍及 360° 全角度旋轉(zhuǎn)功能，滿足多樣化測量需求；

- 測量結(jié)果在協(xié)議文檔和視頻圖像中同時呈現(xiàn)，便于不同維度的分析；

- 如有需要，可根據(jù)Wu/OWRK理論對表面自由能進行計算。

該結(jié)構(gòu)設計可實現(xiàn)對晶圓表面任意點的精確測量。

晶圓臺的手動 X 軸與 φ 軸均配備精密刻度，便于準確定位至目標位置。

滴液系統(tǒng)調(diào)整功能如下：

- 手動 Z 軸：用于調(diào)節(jié)針頭高度位置；

- 手動 Y 軸：用于校正針頭中心位置；

- 手動 X 軸：用于微調(diào)針頭聚焦位置。

滴液系統(tǒng)的可配置方案如下：

- 配置單一的手動直接滴液系統(tǒng)；

- 配置兩個手動直接滴液系統(tǒng)；

- 配置單一的自動軟件控制直接滴液系統(tǒng)；

- 配置兩個自動軟件控制的直接滴液系統(tǒng)；

- 組合使用一個手動直接滴液系統(tǒng)與一個自動軟件控制的直接滴液系統(tǒng)。

具備高精度的自動測量功能

測試液滴（通常為去離子水）由手動或自動直接滴液系統(tǒng)生成。液滴圖像將以高質(zhì)量實時視頻畫面即時顯示于電腦屏幕。通過單鍵操作即可啟動測量流程，軟件能夠快速計算接觸角，并以圖形化方式呈現(xiàn)結(jié)果，同時提供詳細的數(shù)據(jù)信息。每滴測量時間僅為 1 秒，顯著減少誤差可能性。SURFTENS HL 200 在保證高重復性和測量精度的同時，兼具簡便的操作體驗。

測量軟件

測量軟件 SURFTENS 可基于多種液滴形狀擬合算法，實現(xiàn)對懸滴接觸角的全自動精確測量。液滴可通過圖像處理技術實現(xiàn)自動識別與檢測。在低對比度條件下，軟件提供多種輔助的液滴檢測功能，例如支持手動設定基線，以及通過在顯示器上指定測量點實現(xiàn)全手動的接觸角測量。服務范圍因以下附加的測量功能與服務選項而得以進一步擴展：

- 在實時視頻圖像中動態(tài)展示當前接觸角的數(shù)值

- 自動測量隨時間變化的接觸角，并以圖表形式呈現(xiàn)測量結(jié)果（循環(huán)時間可自由選擇，最高可達每秒50次）

- 基于實時視頻圖像進行前進接觸角與后退接觸角的測量

- 同時測量左側(cè)和右側(cè)的接觸角

- 在分配過程及滴液放置完成后，對液滴體積進行精確檢測

該軟件內(nèi)置了一個基于 OWRK/Wu 理論的評估模塊，能夠通過最多 5 種測量液體的接觸角數(shù)據(jù)計算固體的表面自由能。

從實時視頻流中提取 AVI 文件的功能極為實用。之后，所有的測量和文檔功能都適用于整個視頻或視頻中的任何單個圖像。

測量結(jié)果可以方便地存儲在記錄中或視頻圖像里。

技術參數(shù)：

- 樣品載物臺：直徑 200mm或300mm，支持 X/φ 精確定位

- 樣品厚度：0~5mm

- 接觸角測量范圍：1°~180°

- 接觸角測量分辨率/精度：0.01°/±0.1°（在實時視頻模式下，基于接觸角標準進行測量時）

- 光學系統(tǒng)（標準配置）：1x放大率，電動可調(diào)焦

- 視頻系統(tǒng)（標配）：黑白，USB 2.0接口，44萬像素

- 測量光學系統(tǒng)的傾斜角度：固定為約 1°

- 光源：長壽命發(fā)光面板

- 加液單元：單個手動（標配）；雙加液單元或全自動加液系統(tǒng)（選配）

- 最小滴定體積：0.2 μL

- 滴定分辨率/精度：0.1 μL（以水為介質(zhì)）

- 注射器類型：玻璃注射器或帶 Luer-lock 的一次性注射器

- 操作系統(tǒng)：Windows