半導(dǎo)體晶圓接觸角測(cè)量?jī)x Wafer水滴測(cè)試
一、概述(Summary):
接觸角(contact angle)是指在氣、液、固三相交點(diǎn)處所作的氣-液界面的切線,此切線在液體一方的與固-液交界線之間的夾角θ,是潤(rùn)濕程度的量度;接觸角現(xiàn)有測(cè)試方法通常有兩種:其一為外形圖像分析方法;其二為稱重法.后者通常稱為潤(rùn)濕天平或滲透法接觸角儀.但目前應(yīng)用廣泛,測(cè)值直接與準(zhǔn)確的還是外形圖像分析方法,接觸角測(cè)量?jī)x采用外形圖像分析(Shape image analysis)方法測(cè)量樣品表面親疏水性、潤(rùn)濕性能、表面張力、表面能等數(shù)據(jù)的設(shè)備。
二、半導(dǎo)體晶圓接觸角測(cè)量?jī)x應(yīng)用:
1、液體在固體表面的接觸角和潤(rùn)濕性:包括靜態(tài)接觸角,動(dòng)態(tài)接觸角(前進(jìn)/后退接觸角),接觸角滯后性等;
2、液滴在固體表面的起始滑動(dòng)角(或滾動(dòng)角),滑動(dòng)速度;(擴(kuò)張功能)
3、液體在固體表面的鋪展、滲透/吸收等潤(rùn)濕行為;
4、固體表面自由能(surface free energy),及其各種分子相互作用力(如極性/非極性)的貢獻(xiàn);
5、液體在固體表面的粘結(jié)力(adhesion)、滯留力(retention)等;
6、固體表面在經(jīng)過清洗、處理后的結(jié)果(效果)評(píng)估:如潔凈度(cleanliness),均勻性(homogeneity),和表面能改變幅度等;
7、液/流-體系的表面/界面張力:包括靜、動(dòng)態(tài)表/界面張力的測(cè)量;
8、表/界面張力以及表面活性成分含量的現(xiàn)場(chǎng)、在線、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè);
9、表面活性物質(zhì)(如表面活性劑)臨界膠團(tuán)溶度(CMC)的測(cè)量:包括全自動(dòng)CMC測(cè)量,全自動(dòng)有關(guān)配方的篩選和優(yōu)化;
10、表面活性物質(zhì)在界面的吸附、排列、取向、松弛等現(xiàn)象的研究;
11、液體界面的粘彈性和穩(wěn)定性:如乳狀液/泡沫等體系的穩(wěn)定性研究等等各種與液/流/固-體系相關(guān)的界面現(xiàn)象和過程的測(cè)量和分析等。
12、全自動(dòng)檢測(cè)整體解決方案,可搭配至流水線上使用,提高檢測(cè)效率。
三、設(shè)備原理解析(Principle analysis):
我司設(shè)備采用的CCD數(shù)字?jǐn)z像機(jī),配倍高分辨率變焦式顯微鏡和高亮度LED背景光源系統(tǒng),搭配三維樣品臺(tái),可進(jìn)行工作臺(tái)上下、前后等方向移動(dòng)。實(shí)現(xiàn)微量進(jìn)樣及上下、左右精密移動(dòng)。同時(shí)還設(shè)計(jì)了伸縮桿結(jié)構(gòu)工作臺(tái),能適應(yīng)在不同用戶材料厚度加大的場(chǎng)合。儀器框架可以根據(jù)式樣的大小適量調(diào)節(jié),擴(kuò)大了儀器的使用范圍。軟件搭配修正功能,測(cè)試多次后的結(jié)果可以同時(shí)保存在同一報(bào)告下,能讓用戶更好的對(duì)材料數(shù)據(jù)進(jìn)行管控。該儀器設(shè)計(jì)美觀大方、操作簡(jiǎn)單、符合用戶所需。
四、分析軟件:
1、接觸角測(cè)量分析軟件自動(dòng)橢圓擬合法(一鍵自動(dòng)擬合,不存在人工誤差)包括:
圓法擬合(Circle method)(適用于低角度接觸角測(cè)量)
橢圓/斜橢圓擬合法(Ellipse/Oblique ellipse)(適用于高角度接觸角擬合)
LY(應(yīng)用于120°以上高角度接觸角測(cè)量)
微分橢圓法/微分圓法(Differential circle / Differential ellipse)(應(yīng)用于不規(guī)則液滴形態(tài)接觸角的擬合)
2、動(dòng)態(tài)接觸角擬合包括:
潤(rùn)濕性能測(cè)試(Wettability)(應(yīng)用于慢性吸收材料、潤(rùn)濕材料的表面吸收或潤(rùn)濕性能測(cè)試,批量處理)
視頻擬合(Video analysis)(應(yīng)用于吸收或潤(rùn)濕速度較快的樣品的吸收或潤(rùn)濕性能測(cè)試,視頻動(dòng)態(tài)處理)
動(dòng)態(tài)表面/界面張力測(cè)量(Measurement of dynamic surface / interfacial tension)(測(cè)量液體整個(gè)過程的張力變化趨勢(shì),更準(zhǔn)確的判定其真實(shí)的表面/界面張力)
表面能量計(jì)算(Surface energy)(使用主流的多種表面能計(jì)算方式測(cè)量對(duì)固體表面能量進(jìn)行分析)
粘附功(Adhesion work)
數(shù)據(jù)報(bào)告(Data report)(支持WORD、Excel類型數(shù)據(jù)報(bào)告,自動(dòng)生成晶圓模式數(shù)據(jù)譜圖)
3、規(guī)格:
接觸角測(cè)量范圍:0-180°;
接觸角測(cè)量精度:±0.1°;
表界面張力測(cè)量范圍:0-2000mN/m;測(cè)量精度:0.01 mN/m;
高精度自動(dòng)滴液系統(tǒng):軟件高精度滴液系統(tǒng);滴液精度:0.0 1μl;
一鍵式多點(diǎn)測(cè)量(可多次循環(huán)):自動(dòng)進(jìn)樣→自動(dòng)接液→軟件自動(dòng)完成測(cè)量→自動(dòng)換下一個(gè)點(diǎn)位;
可針對(duì)不同樣品設(shè)置測(cè)量方案并可保存,方便下次再次測(cè)量同一類樣品時(shí)直接調(diào)取測(cè)量。
五、測(cè)量方法:
一鍵式軟件操作:【按空格鍵】--打開攝像頭; 【測(cè)試】--精準(zhǔn)的控制滴液-自動(dòng)接液-高精度的進(jìn)行全自動(dòng)測(cè)量-測(cè)量完畢后自動(dòng)更換測(cè)量位置直至整個(gè)原設(shè)置好的測(cè)量方案運(yùn)行結(jié)束
六、符合國(guó)家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)(Accord with national standard):
GB/T 24368-2009(玻璃表面疏水污染物檢測(cè))
SY/T5153-2007(油藏巖石潤(rùn)濕性測(cè)定方法)
ASTM D 724-99(2003)(紙的表面可濕性的試驗(yàn)方法)
ASTM D5946-2004(塑料薄膜與水接觸角度的測(cè)量)
ISO15989(塑料薄膜和薄板電暈處理薄膜的水接觸角度的測(cè)量)