晶圓接觸角測(cè)量?jī)x的使用方法介紹

更新時(shí)間：2025-09-12

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晶圓接觸角測(cè)量?jī)x的使用方法如下：

一、儀器準(zhǔn)備與校準(zhǔn)

環(huán)境控制

將儀器放置在干燥、無(wú)風(fēng)的實(shí)驗(yàn)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(dòng)對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。

設(shè)備初始化

接通電源并啟動(dòng)專(zhuān)用分析軟件，通過(guò)光源旋鈕調(diào)節(jié)照明強(qiáng)度至視野清晰無(wú)眩光。

使用水平儀校準(zhǔn)載物臺(tái)，確保液滴形成時(shí)不受傾斜干擾。

使用標(biāo)準(zhǔn)表面（如已知接觸角的聚四氟乙烯）或標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行校準(zhǔn)，調(diào)整光源、相機(jī)位置及焦距，確保圖像清晰、角度測(cè)量準(zhǔn)確。零點(diǎn)校準(zhǔn)：在無(wú)樣品狀態(tài)下，調(diào)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(mǎn)足6-12寸規(guī)格，支持多點(diǎn)位測(cè)試（如晟鼎SDC-500W可一次性測(cè)50個(gè)點(diǎn)位）。

表面清潔：用無(wú)塵布蘸取異丙醇清潔晶圓表面，自然干燥后確保無(wú)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(cè)試，避免表面狀態(tài)變化。

樣品放置

使用三點(diǎn)定位法調(diào)整晶圓位置，確保液滴落點(diǎn)位于視場(chǎng)中心且與樣品邊緣保持≥5mm安全距離，避免邊緣效應(yīng)導(dǎo)致接觸角偏差。

將晶圓固定在測(cè)試儀的臺(tái)面上，確保穩(wěn)定無(wú)晃動(dòng)。

三、液滴形成與參數(shù)設(shè)置

液體選擇

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

確保液體性質(zhì)穩(wěn)定（如溫度、純度），避免因液體變化影響測(cè)量結(jié)果。

液滴體積控制

通過(guò)軟件界面設(shè)置液滴體積（通常為0.6-1.0μL），此區(qū)間可兼顧測(cè)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(zhǔn)確。

液滴形成操作

順時(shí)針旋轉(zhuǎn)微米頭推進(jìn)活塞，當(dāng)液滴體積達(dá)到設(shè)定值時(shí)暫停，液滴應(yīng)呈現(xiàn)規(guī)則球冠狀，液-氣界面清晰無(wú)衛(wèi)星滴。

緩慢抬升載物臺(tái)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(tái)至液滴完全脫離針頭，此過(guò)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(jì)算

圖像采集

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

通過(guò)焦距調(diào)節(jié)旋鈕使液滴輪廓清晰呈現(xiàn)，液滴邊緣應(yīng)無(wú)鋸齒狀畸變，背景光斑均勻度偏差<5%。

接觸角計(jì)算模式

全自動(dòng)橢圓擬合模式：軟件自動(dòng)識(shí)別三相接觸點(diǎn)并生成擬合曲線，計(jì)算接觸角值，適合表面均勻性>95%的樣品（如拋光晶圓）。

手動(dòng)切線模式：使用十字光標(biāo)依次標(biāo)記液滴左端、右端及頂點(diǎn)坐標(biāo)，系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算切線夾角，適用于表面粗糙度Ra>0.8μm的異質(zhì)材料（如刻蝕晶圓）。

動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)試（可選）

啟用自動(dòng)傾斜臺(tái)功能，以0.5°/s速率旋轉(zhuǎn)載物臺(tái)，同步記錄前進(jìn)角與后退角變化曲線。

滾動(dòng)角判定標(biāo)準(zhǔn)為液滴開(kāi)始滑動(dòng)時(shí)的臨界角度，適用于評(píng)估超疏水表面的自清潔性能。

五、數(shù)據(jù)記錄與儀器維護(hù)

數(shù)據(jù)記錄

記錄測(cè)量結(jié)果，包括接觸角的數(shù)值、測(cè)試條件（如溫度、濕度）、樣品信息等。

根據(jù)需要生成報(bào)告或保存數(shù)據(jù)以備將來(lái)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(cè)試完成后，使用干凈的棉布或紙巾清潔儀器表面，確保無(wú)殘留物。

對(duì)于測(cè)試過(guò)有機(jī)試劑的儀器，需采用異丙醇超聲清洗5分鐘，隨后用氮?dú)獯祾哚橆^內(nèi)部。

定期維護(hù)

根據(jù)制造商建議定期維護(hù)儀器，包括檢查光源、相機(jī)等部件的工作狀態(tài)，以及進(jìn)行必要的校準(zhǔn)和調(diào)整。

設(shè)備關(guān)機(jī)前運(yùn)行自檢程序，確認(rèn)光源強(qiáng)度衰減率<0.5%/月，載物臺(tái)水平度偏差<0.02°，CCD像素壞點(diǎn)率<0.001%。