Das Kontaktwinkelmessgerät SURFTENSAUTOMATIC wurde speziell für den Einsatz in der Halbleitertechnologie zur Messung des Benetzungsverhaltens von Siliziumwafern entwickelt. Es zeichnet sich durch folgende Merkmale aus:
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Reinraumtauglichkeit
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vollautomatischer Messablauf
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kompakter Aufbau
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motorischer Messtisch (200 x 200) mm
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bei Bedarf Berechnung der freien Oberflächenenergie nach Wu
Die Einstellung des Benetzungsverhaltens von Siliziumwafern ist ein Standard-Prozessschritt in der Halbleitertechnologie, z.B. bei der Herstellung von Schaltkreisen und Solarzellen. Die objektive Messung der Oberflächenenergie vor allem nach der Behandlung der Oberfläche ist notwendig, um die Einhaltung technologischer Parameter im Produktionsprozess zu kontrollieren und zu garantieren oder neue Technologien zu entwickeln. SURFTENSAUTOMATIC dient dazu, die Homogenität der Oberflächeneigenschaften vollautomatisch zu ermitteln. In frei definierbaren Rastern werden automatische Tropfen gesetzt und deren Kontaktwinkel gemessen. Diese Kontaktwinkelmeappings erlauben Aussagen über die Qualität und Funktion der Anlagen zur Oberflächenbehandlung.
Das Standard-Messfeld beträgt (200 x 200) mm. Andere Messfelder sind möglich.
Dieser Gerätetyp hat sich besonders für den Einsatz in der Standard-Technologiekontrolle bewährt, da die Optik und die Kamera nicht für den Operator zugänglich sind. Dadurch werden gleichbleibende Einstellungen garantiert, die bei identischen Oberflächen auch zu identischen Messergebnissen führen.
Grundsätzlich ermöglicht die Messsoftware SURFTENS die vollautomatische Messung des Kontaktwinkels am liegenden Tropfen nach verschiedenen Fitmethoden (Sphäre, Polynom). Dabei wird der Tropfen automatisch erkannt. Der Tropfen wird automatisch erzeugt, auf die Probenoberfläche aufgesetzt und gemessen. Auch die Probenpositionierung erfolgt automatisch.
Für mitunter probenabhängig auftretende kritische Kontrastverhältnisse ist die Bedienung mittels Joystick möglich. Für solche Fälle bietet die Software zusätzliche Optionen wie z.B. das manuelle setzen der Basislinie durch den Operator.
Der Leistungsumfang wird durch zahlreiche Mess- und Servicefunktionen erweitert, auf die optional zugegriffen werden kann.
Dazu gehören:
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Echtzeitanzeige des aktuellen Kontaktwinkels am Livebild
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automatische Messung der zeitabhängigen Kontaktwinkeländerung und Darstellung in frei skalierbaren Diagrammen (Taktzeit völlig frei wählbar, minimale Taktzeit ca. 50 ms)
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Messung des Fortschreit- und Rückzugswinkels am Livebild
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gleichzeitige Messung des rechts- und linksseitigen Kontaktwinkels oder Messung des Mittelwertes
Die Software besitzt ein Auswertemodul (Theorie nach Wu) zur Berechnung der freien Oberflächenenergie von Festkörpern aus den gemessenen Kontaktwinkeln von zwei bekannten Messflüssigkeiten.
Die Angaben zur Messgenauigkeit beziehen sich auf die Messung am Live-Videobild. Da sich ein gesetzter Tropfen durch Umwelteinflüsse ständig ändert, wird zum Nachweis der Messgenauigkeit ein so genannter »Kontaktwinkelstandard« verwendet. Die Software besitzt folgende Parameter:
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Auflösung der Kontaktwinkelmessung: 0,05°
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Reproduzierbarkeit der Kontaktwinkelmessung: ±0,1°
SURFTENS ist eine Produktlinie mit unterschiedlichen Geräte- und Softwarevarianten. Je nach Gerätetyp stehen zusätzliche Baugruppen wie Thermokammer oder Neigevorrichtung zur Verfügung. Das Softwaremodul SURFTENSPD ermöglicht die Messung der Oberflächenspannung von Flüssigkeiten nach der »Pendant Drop«-Methode.
Eine erweiterte Version des SURFTENSAUTOMATIC ist das SURFTENSWH 300 , welches mit einem Waferroboter und einem Loadport ausgestattet ist. Das SURFTENSWH 300 wurde speziell für die 200 mm- und 300 mm-Halbleitertechnologie entwickelt und ist in der Lage, vollautomatische Kontaktwinkel-Mappings für bis zu 25 Wafer hintereinander aufzunehmen.
Eine rein manuelle Variante des SURFTENSAUTOMATIC ist das des SURFTENSHL.
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