晶圓接觸角測量儀的使用方法介紹

更新時間：2025-09-12

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晶圓接觸角測量儀的使用方法如下：

一、儀器準備與校準

環(huán)境控制

將儀器放置在干燥、無風的實驗環(huán)境中，避免氣流干擾液滴形態(tài)。

保持室溫穩(wěn)定（如23±2℃），濕度控制在50±5%RH，減少環(huán)境波動對測量結果的影響。

設備初始化

接通電源并啟動專用分析軟件，通過光源旋鈕調節(jié)照明強度至視野清晰無眩光。

使用水平儀校準載物臺，確保液滴形成時不受傾斜干擾。

使用標準表面（如已知接觸角的聚四氟乙烯）或標準樣品進行校準，調整光源、相機位置及焦距，確保圖像清晰、角度測量準確。零點校準：在無樣品狀態(tài)下，調整軟件使接觸角顯示為0°。

二、樣品制備與放置

樣品要求

晶圓樣品：需滿足6-12寸規(guī)格，支持多點位測試（如晟鼎SDC-500W可一次性測50個點位）。

表面清潔：用無塵布蘸取異丙醇清潔晶圓表面，自然干燥后確保無灰塵、油污或指紋殘留。

防吸濕處理：若樣品易吸濕，需在濕度<40%的干燥箱中完成測試，避免表面狀態(tài)變化。

樣品放置

使用三點定位法調整晶圓位置，確保液滴落點位于視場中心且與樣品邊緣保持≥5mm安全距離，避免邊緣效應導致接觸角偏差。

將晶圓固定在測試儀的臺面上，確保穩(wěn)定無晃動。

三、液滴形成與參數(shù)設置

液體選擇

常用測試液體為去離子水，需根據(jù)樣品性質選擇。例如，超疏水表面需使用低表面張力液體以增強潤濕性差異。

確保液體性質穩(wěn)定（如溫度、純度），避免因液體變化影響測量結果。

液滴體積控制

通過軟件界面設置液滴體積（通常為0.6-1.0μL），此區(qū)間可兼顧測量精度與液滴穩(wěn)定性。

使用微量注射器或液滴分配器吸取液體，排除針管內(nèi)空氣（如將針頭朝上擠壓活塞），防止液滴體積不準確。

液滴形成操作

順時針旋轉微米頭推進活塞，當液滴體積達到設定值時暫停，液滴應呈現(xiàn)規(guī)則球冠狀，液-氣界面清晰無衛(wèi)星滴。

緩慢抬升載物臺使液滴與樣品表面接觸，接觸瞬間保持0.5mm/s的抬升速度，接觸后立即下降載物臺至液滴完全脫離針頭，此過程需在8秒內(nèi)完成以防止液滴蒸發(fā)。

四、圖像采集與接觸角計算

圖像采集

在液滴接觸樣品后10秒內(nèi)完成圖像凍結操作，確保圖像清晰、高分辨率，以便后續(xù)分析。

通過焦距調節(jié)旋鈕使液滴輪廓清晰呈現(xiàn)，液滴邊緣應無鋸齒狀畸變，背景光斑均勻度偏差<5%。

接觸角計算模式

全自動橢圓擬合模式：軟件自動識別三相接觸點并生成擬合曲線，計算接觸角值，適合表面均勻性>95%的樣品（如拋光晶圓）。

手動切線模式：使用十字光標依次標記液滴左端、右端及頂點坐標，系統(tǒng)自動計算切線夾角，適用于表面粗糙度Ra>0.8μm的異質材料（如刻蝕晶圓）。

動態(tài)接觸角測試（可選）

啟用自動傾斜臺功能，以0.5°/s速率旋轉載物臺，同步記錄前進角與后退角變化曲線。

滾動角判定標準為液滴開始滑動時的臨界角度，適用于評估超疏水表面的自清潔性能。

五、數(shù)據(jù)記錄與儀器維護

數(shù)據(jù)記錄

記錄測量結果，包括接觸角的數(shù)值、測試條件（如溫度、濕度）、樣品信息等。

根據(jù)需要生成報告或保存數(shù)據(jù)以備將來參考，數(shù)據(jù)溯源需涵蓋環(huán)境溫濕度記錄及樣品批次信息。

儀器清潔

測試完成后，使用干凈的棉布或紙巾清潔儀器表面，確保無殘留物。

對于測試過有機試劑的儀器，需采用異丙醇超聲清洗5分鐘，隨后用氮氣吹掃針頭內(nèi)部。

定期維護

根據(jù)制造商建議定期維護儀器，包括檢查光源、相機等部件的工作狀態(tài)，以及進行必要的校準和調整。

設備關機前運行自檢程序，確認光源強度衰減率<0.5%/月，載物臺水平度偏差<0.02°，CCD像素壞點率<0.001%。