SURFTNES HL200

適用于直徑達 8 英寸晶圓的接觸角測量儀

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研究。通過精確測量接觸角，可以快速優化新工藝步驟，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果中表現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，能夠有效避免后續生產環節中的潛在問題，進而帶來顯著的經濟效益。為了降低光刻膠結構的缺陷密度并實現小于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，可簡便高效地實現對附著力的有效控制。

SURFTENS HL 200 晶圓接觸角測量儀的特性

SURFTENS HL 200 接觸角測量系統專為半導體工業及科研領域開發，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，節省空間，采用封閉式機械基礎架構；

- 配備高品質測量物鏡，支持固定焦距以確保測量精度；  

- 內置 USB 接口攝像頭，實現高清晰度圖像采集；  

- 所有核心組件集成于封閉式外殼內，有效防止因外部干擾導致的錯位；  

- 提供均勻且亮度可調的 LED 照明系統，確保測量環境的一致性與穩定性；  

- 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 軸和旋轉方向（φ）上的手動精確調整及定位；  

- 特殊的工作臺結構，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° 全角度旋轉功能，滿足多樣化測量需求；

- 測量結果在協議文檔和視頻圖像中同時呈現，便于不同維度的分析；

- 如有需要，可根據Wu/OWRK理論對表面自由能進行計算。

該結構設計可實現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。  

滴液系統調整功能如下：  

- 手動 Z 軸：用于調節針頭高度位置；  

- 手動 Y 軸：用于校正針頭中心位置；  

- 手動 X 軸：用于微調針頭聚焦位置。  

滴液系統的可配置方案如下：

- 配置單一的手動直接滴液系統；

- 配置兩個手動直接滴液系統；    

- 配置單一的自動軟件控制直接滴液系統；  

- 配置兩個自動軟件控制的直接滴液系統；

- 組合使用一個手動直接滴液系統與一個自動軟件控制的直接滴液系統。

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生成。液滴圖像將以高質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結果，同時提供詳細的數據信息。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展示當前接觸角的數值

- 自動測量隨時間變化的接觸角，并以圖表形式呈現測量結果（循環時間可自由選擇，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

- 同時測量左側和右側的接觸角

- 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據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。

測量結果可以方便地存儲在記錄中或視頻圖像里。

技術參數：

- 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（標準配置）：1x放大率，電動可調焦

- 視頻系統（標配）：黑白，USB 2.0接口，44萬像素

- 測量光學系統的傾斜角度：固定為約 1°

- 光源：長壽命發光面板

- 加液單元：單個手動（標配）；雙加液單元或全自動加液系統（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）  

- 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：Windows