水滴角測試儀/水滴角測量儀紅寶石球標(biāo)定工具及標(biāo)定工具的使用方法－替代標(biāo)定塊

 水滴角測試儀作為接觸角測量儀使用蒸餾水或超純水作為檢定探針液滴時的測量儀，以來被廣大芯片、晶圓（wafer)、半導(dǎo)體、硅片、液晶屏、手機(jī)屏、手機(jī)膜等電子、半導(dǎo)體行業(yè)所廣泛采用。但是，目前為止還沒有一個更為科學(xué)、能被廣泛認(rèn)可的檢定水滴角測量儀的標(biāo)準(zhǔn)工具。

一、如何確認(rèn)水滴角測量儀的精度：

目前而言，視頻光學(xué)接觸角測量儀從檢定方法來看主要分為三類：

（1）進(jìn)口的接觸角測量儀：主要以德系接觸角測定儀為主。提供標(biāo)定塊，該標(biāo)定塊是在玻璃上鍍上一個標(biāo)準(zhǔn)角度的平面圖像。通過檢測接觸角測試儀器測量該已知角度的圖像，比較測試值的誤差大小來確認(rèn)。而事實(shí)上，這種方法在水滴角測量儀器的檢定上是無效的，理由為，平面輪廓圖像無論怎么調(diào)整圖像的俯仰角度或鏡頭的角度，圖像的水平傾斜角度，影響到終的接觸角測值結(jié)果非常小。因而，從這種意義上而言，通過標(biāo)定塊來檢定接觸角測量儀或水滴角測量儀的精度的方法是無法實(shí)現(xiàn)檢定的目的的。具體可參考美國科諾或上海梭倫提供的接觸角測量儀檢定15問相關(guān)內(nèi)容。

在沒有樣品臺二維調(diào)整水平、鏡頭調(diào)整水平的（不僅僅是要求調(diào)俯仰角度，而是的調(diào)整水平）的情況下，通常情況下接觸角的誤差范圍可以達(dá)到10度，甚至超過10度。因而，德系的水滴角測試儀廠商只能通過強(qiáng)詞奪理的方式洗腦用戶，他們會強(qiáng)調(diào) - 儀器是德國生產(chǎn)的、精度上是可以的。但是，接觸角測量儀的精度就是取決于樣品臺水平調(diào)（甚至是放上樣品后的二次水平調(diào)整）以及鏡頭的水平度，連基本的哪怕沒有精度調(diào)一下的功能都沒有的情況下，如何精度？

所以，檢定接觸角測試儀器的好壞或誤差不能以一面之詞為準(zhǔn)，應(yīng)以、科學(xué)的觀點(diǎn)來評估。

（2）美國科諾的接觸角測量儀：提供了技術(shù)的紅寶石球（不銹鋼球）檢定工具。通過千分表測試球露出切割表面的高度值，采用EXCEL表格自動計算采用量高方式計算出來的接觸角角度值。再采用水滴角測試儀的分析軟件，測試當(dāng)前高度條件下的露出的球冠的接觸角值。對比兩種方法得到的接觸角值的誤差值，判斷接觸角測試儀器的精度。

本方法在科學(xué)的條件下還應(yīng)做到找計量研究院或計量局計量一下千分表、外徑千分尺的。

（3）國產(chǎn)的接觸角測量儀：國產(chǎn)的接觸角測量儀器部分廠商與德系的儀器同樣可提供標(biāo)定塊。但是，該標(biāo)定塊的精度僅能夠達(dá)到0.01mm，精度不夠。在機(jī)械加工精度不能的情況下，由于其同樣沒有提供樣品臺二次調(diào)整水平和鏡頭調(diào)整水平的功能。在沒有采用的紅寶石球檢定的情況下，通過簡單的標(biāo)定塊的方式來檢定其精度，顯然是不科學(xué)的，也無法達(dá)到檢定的目的的。

二、水滴角測量儀采用紅寶石球檢定工具的操作方法：

目前，美國科諾提供了數(shù)顯量高尺（但分辨率只能達(dá)到0.01mm，角度誤差為1.5度之內(nèi)）和千分表（分辨率可達(dá)0.001mm）兩種方式檢定。在接觸角測量儀檢定15問中，我們提供了量高尺的操作方式。本文中，我們進(jìn)一步提供一下數(shù)顯千分表檢定接觸角測量儀的操作方法。數(shù)顯千分表的探頭為平板10mm探頭。

1、將紅寶石球檢定工具安裝到水滴角測量儀的樣品臺上，建議采用螺絲固定連接。如果是采購了美國科諾的檢定工具檢定非美國科諾的接觸角測量儀，則建議先升級樣品臺以及鏡頭至可調(diào)整水平狀態(tài)后才進(jìn)行下一步操作。樣品臺升級水平模塊可以向上海梭倫采購，該水平調(diào)整模塊采用了微分頭驅(qū)動，分辨率可達(dá)0.01mm。

2、將紅寶石球放置到檢定工具的球孔內(nèi)。

3、按數(shù)顯千分表的歸零鈕。

4、調(diào)整檢定工具的微分頭，驅(qū)動紅寶石球上升。

5、達(dá)到一定的高度后，停止上升紅寶石球。拉動千分表上方的拉桿，多次測量紅寶石球的高度，并記下來，輸入到接觸角檢定工具EXCEL文檔內(nèi)的高度值一欄中。建議測試5次以上，取平均值或穩(wěn)定值。

6、將卡扣卡住千分表的拉桿。

7、采用接觸角測量儀測量此時紅寶石球的接觸角值。

8、將接觸角測量儀測得的接觸角角度值輸入到接觸角檢定工具的EXCEL文檔內(nèi)，EXCEL自動計算出此時的誤差值。

如下表中，說明此時狀態(tài)條件下（指樣品臺水平度以及鏡頭水平調(diào)度整情況下），接觸角的偏差值為0.634度，重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)差為0.18度。說明此時，該水滴角測量儀的設(shè)計精度以及調(diào)試狀態(tài)是符合要求的。

9、水滴角測量儀的檢定建議每年檢定一次。初次交付使用時或移動工作位置時進(jìn)行一次檢定。

三、水滴角測量儀的檢定工具可以向美國科諾亞太區(qū)戰(zhàn)略投資公司上海梭倫采購，也可向上海梭倫授權(quán)的代理商采購。由于本工具上海梭倫擁有，因而，對于仿制工具或非上海梭倫授權(quán)的侵權(quán)行為，上海梭倫保留追究其侵權(quán)責(zé)任的權(quán)利。