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水滴角测试仪/水滴角测量仪红宝石球标定工具及标定工具的使用方法-全面替代标定块

 水滴角测试仪作为接触角测量仪使用蒸馏水或超纯水作为检定探针液滴时的测量仪,长期以来被广大芯片、晶圆(wafer)、半导体、硅片、液晶屏、手机屏、手机膜等电子、半导体行业所广泛采用。但是,目前为止还没有一个更为科学、能被广泛认可的检定水滴角测量仪的标准工具。

一、如何确认水滴角测量仪的精度:

目前而言,视频光学接触角测量仪从检定方法来看主要分为三类:

(1)进口的接触角测量仪:主要以德系接触角测定仪为主。提供标定块,该标定块是在玻璃上镀上一个标准角度的平面图像。通过检测接触角测试仪器测量该已知角度的图像,比较测试值的误差大小来确认。而事实上,这种方法在水滴角测量仪器的检定上是无效的,理由为,平面轮廓图像无论怎么调整图像的俯仰角度或镜头的角度,图像的水平倾斜角度,影响到最终的接触角测值结果非常小。因而,从这种意义上而言,通过标定块来检定接触角测量仪或水滴角测量仪的精度的方法是无法实现检定的目的的。具体可参考美国科诺或上海梭伦提供的接触角测量仪检定15问相关内容。

在没有样品台二维调整水平、镜头调整水平的(不仅仅是要求调俯仰角度,而是准确的调整水平)的情况下,通常情况下接触角的误差范围可以达到10度,甚至超过10度。因而,德系的水滴角测试仪厂商只能通过强词夺理的方式洗脑用户,他们会强调 - 仪器是德国生产的、精度上是可以保证的。但是,接触角测量仪的精度就是取决于样品台水平调(甚至是放上样品后的二次水平调整)以及镜头的水平度,连基本的哪怕没有精度调一下的功能都没有的情况下,如何保证精度?

所以,检定接触角测试仪器的好坏或误差不能以一面之词为准,应以专业、科学的观点来评估。

(2)美国科诺的接触角测量仪:提供了专利技术的红宝石球(不锈钢球)检定工具。通过千分表测试球露出切割表面的高度值,采用EXCEL表格自动计算采用量高方式计算出来的接触角角度值。再采用水滴角测试仪的分析软件,测试当前高度条件下的露出的球冠的接触角值。对比两种方法得到的接触角值的误差值,判断接触角测试仪器的精度。

本方法在科学的条件下还应做到找计量研究院或计量局计量一下千分表、外径千分尺的。

(3)国产的接触角测量仪:国产的接触角测量仪器部分厂商与德系的仪器同样可提供标定块。但是,该标定块的精度仅能够达到0.01mm,精度不够。在机械加工精度不能保证的情况下,由于其同样没有提供样品台二次调整水平和镜头调整水平的功能。在没有采用专业的红宝石球检定的情况下,通过简单的标定块的方式来检定其精度,显然是不科学的,也无法达到检定的目的的。

二、水滴角测量仪采用红宝石球检定工具的操作方法:

目前,美国科诺提供了数显量高尺(但分辨率只能达到0.01mm,角度误差为1.5度之内)和千分表(分辨率可达0.001mm)两种方式检定。在接触角测量仪检定15问中,我们提供了量高尺的操作方式。本文中,我们进一步提供一下数显千分表检定接触角测量仪的操作方法。数显千分表的探头为平板10mm探头。

1、将红宝石球检定工具安装到水滴角测量仪的样品台上,建议采用螺丝固定连接。如果是采购了美国科诺的检定工具检定非美国科诺的接触角测量仪,则建议先升级样品台以及镜头至可调整水平状态后才进行下一步操作。样品台升级水平模块可以向上海梭伦采购,该水平调整模块采用了微分头驱动,分辨率可达0.01mm。

2、将红宝石球放置到检定工具的球孔内。

3、按数显千分表的归零钮。

4、调整检定工具的微分头,驱动红宝石球上升。

5、达到一定的高度后,停止上升红宝石球。拉动千分表上方的拉杆,多次测量红宝石球的高度,并记下来,输入到接触角检定工具EXCEL文档内的高度值一栏中。建议测试5次以上,取平均值或稳定值。

6、将卡扣卡住千分表的拉杆。

7、采用接触角测量仪测量此时红宝石球的接触角值。

8、将接触角测量仪测得的接触角角度值输入到接触角检定工具的EXCEL文档内,EXCEL自动计算出此时的误差值。

如下表中,说明此时状态条件下(指样品台水平度以及镜头水平调度整情况下),接触角的偏差值为0.634度,重复性标准差为0.18度。说明此时,该水滴角测量仪的设计精度以及调试状态是符合要求的。

9、水滴角测量仪的检定建议每年检定一次。初次交付使用时或移动工作位置时进行一次检定。

三、水滴角测量仪的检定工具可以向美国科诺亚太区战略投资公司上海梭伦采购,也可向上海梭伦授权的代理商采购。由于本工具上海梭伦拥有专利,因而,对于仿制工具或非上海梭伦授权的侵权行为,上海梭伦保留追究其侵权责任的权利。

 

   
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