晶圆接触角测量仪

SURFTNES HL200

适用于直径达 8 英寸晶圆的接触角测量仪

物理背景

光刻材料（如光刻胶和显影剂）的表面张力对光刻工艺本身具有重大的潜在影响。例如，旋涂涂层的均匀性、平整度以及附着力均直接依赖于所涉及材料的表面张力特性。类似地，涂层的表面自由能（SFE）也对其性能产生显著影响。

在半导体技术中，基板及功能层的表面自由能（SFE）可通过接触角测量技术进行系统研究。通过精确测量接触角，可以快速优化新工艺步骤，并更好地标准化已知工艺。

晶圆表面特性的微小变化会在接触角测量结果中表现为显著且易于检测的变化，从而为工艺改进提供明确指导。投入少量时间进行接触角测量，能够有效避免后续生产环节中的潜在问题，进而带来显著的经济效益。为了降低光刻胶结构的缺陷密度并实现小于1微米的特征尺寸控制，确保光刻胶与基底之间的良好附着力至关重要。借助接触角测量技术，可简便高效地实现对附着力的有效控制。

SURFTENS HL 200 晶圆接触角测量仪的特性

SURFTENS HL 200 接触角测量系统专为半导体工业及科研领域开发，特别适用于硅片表面处理过程中的工艺控制。它是分析硅片接触角与润湿性的理想工具，能够高效满足对硅片润湿性进行快速、高精度且便捷测量的需求。

SURFTENS HL 200 晶圆接触角测量仪具有如下特性：

- 紧凑型设计，节省空间，采用封闭式机械基础架构；

- 配备高品质测量物镜，支持固定焦距以确保测量精度；

- 内置 USB 接口摄像头，实现高清晰度图像采集；

- 所有核心组件集成于封闭式外壳内，有效防止因外部干扰导致的错位；

- 提供均匀且亮度可调的 LED 照明系统，确保测量环境的一致性与稳定性；

- 晶圆台直径为 200mm，表面镀有特氟龙涂层以增强耐腐蚀性和防污染性能；

- 支持晶圆台在 X 轴和旋转方向（φ）上的手动精确调整及定位；

- 特殊的工作台结构，用于快速映射硅片上的接触角分布；

- 可通过真空镊子安全放置晶圆；

- 晶圆台具备 100 mm行程范围及 360° 全角度旋转功能，满足多样化测量需求；

- 测量结果在协议文档和视频图像中同时呈现，便于不同维度的分析；

- 如有需要，可根据Wu/OWRK理论对表面自由能进行计算。

该结构设计可实现对晶圆表面任意点的精确测量。

晶圆台的手动 X 轴与 φ 轴均配备精密刻度，便于准确定位至目标位置。

滴液系统调整功能如下：

- 手动 Z 轴：用于调节针头高度位置；

- 手动 Y 轴：用于校正针头中心位置；

- 手动 X 轴：用于微调针头聚焦位置。

滴液系统的可配置方案如下：

- 配置单一的手动直接滴液系统；

- 配置两个手动直接滴液系统；

- 配置单一的自动软件控制直接滴液系统；

- 配置两个自动软件控制的直接滴液系统；

- 组合使用一个手动直接滴液系统与一个自动软件控制的直接滴液系统。

具备高精度的自动测量功能

测试液滴（通常为去离子水）由手动或自动直接滴液系统生成。液滴图像将以高质量实时视频画面即时显示于电脑屏幕。通过单键操作即可启动测量流程，软件能够快速计算接触角，并以图形化方式呈现结果，同时提供详细的数据信息。每滴测量时间仅为 1 秒，显著减少误差可能性。SURFTENS HL 200 在保证高重复性和测量精度的同时，兼具简便的操作体验。

测量软件

测量软件 SURFTENS 可基于多种液滴形状拟合算法，实现对悬滴接触角的全自动精确测量。液滴可通过图像处理技术实现自动识别与检测。在低对比度条件下，软件提供多种辅助的液滴检测功能，例如支持手动设定基线，以及通过在显示器上指定测量点实现全手动的接触角测量。服务范围因以下附加的测量功能与服务选项而得以进一步扩展：

- 在实时视频图像中动态展示当前接触角的数值

- 自动测量随时间变化的接触角，并以图表形式呈现测量结果（循环时间可自由选择，最高可达每秒50次）

- 基于实时视频图像进行前进接触角与后退接触角的测量

- 同时测量左侧和右侧的接触角

- 在分配过程及滴液放置完成后，对液滴体积进行精确检测

该软件内置了一个基于 OWRK/Wu 理论的评估模块，能够通过最多 5 种测量液体的接触角数据计算固体的表面自由能。

从实时视频流中提取 AVI 文件的功能极为实用。之后，所有的测量和文档功能都适用于整个视频或视频中的任何单个图像。

测量结果可以方便地存储在记录中或视频图像里。

技术参数

- 样品载物台：直径 200mm或300mm，支持 X/φ 精确定位

- 样品厚度：0~5mm

- 接触角测量范围：1°~180°

- 接触角测量分辨率/精度：0.01°/±0.1°（在实时视频模式下，基于接触角标准进行测量时）

- 光学系统（标准配置）：1x放大率，电动可调焦

- 视频系统（标配）：黑白，USB 2.0接口，44万像素

- 测量光学系统的倾斜角度：固定为约 1°

- 光源：长寿命发光面板

- 加液单元：单个手动（标配）；双加液单元或全自动加液系统（选配）

- 最小滴定体积：0.2 μL

- 滴定分辨率/精度：0.1 μL（以水为介质）

- 注射器类型：玻璃注射器或带 Luer-lock 的一次性注射器

- 操作系统：Windows