日本KYOWA協和科學DMo-902：全自動接觸角測量技術

更新時間：2026-01-21

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一滴液體滴在晶圓表面，精確的自動化設備迅速捕捉液滴輪廓，屏幕上顯示出接觸角數值——這是日本協和界面科學DMo-902全自動接觸角測量儀在半導體產業質量控制過程中的日常工作場景。

DMo-902WA是日本協和界面科學針對半導體產業開發的全自動晶片接觸角測量設備，專為晶圓表面潤濕性分析而設計。

這款設備支持大12英寸（約300毫米）晶圓的全自動接觸角測量，無論是靜態接觸角、動態接觸角還是表面自由能，都可通過全自動操作完成精確測定。

01 測量原理與設備概覽

接觸角測量儀的核心功能是測量液體對固體的浸潤性。當一滴液體滴在固體表面時，會在固、液、氣三相交界處形成特定的角度。這個角度就是接觸角，它可以直觀反映材料表面的親疏水性、清潔度及表面能狀態。

日本KYOWA協和界面科學作為表面科學測量設備領域的專業廠商，其DMo-902WA系列代表了晶圓表面分析技術的自動化水平。

這種設備專門針對半導體制造中日益增長的表面質量控制需求，將傳統需要人工操作的測量過程自動化，消除人為因素導致的測量誤差。

DMo-902WA在自動化、測量范圍和精度方面展現出了明顯優勢。從操作方式來看，這款設備實現了從樣品定位到測量分析的全流程自動化，操作者只需設置參數，儀器即可自主完成整個測量過程。

相較于傳統接觸角測量設備，DMo-902WA的平臺驅動控制設計是其顯著優勢。X軸方向和旋轉方向的驅動控制使得設備能夠對圓形樣品進行全面的自動測量，無需人工干預。

這款設備的測量精度相當出色，接觸角測量精度可達±0.2°，測量范圍覆蓋0-180°。其采用的計算機控制自動注射器系統可以實現精確到0.1μL的液滴體積控制。

設備擁有較快的圖像捕捉速度，標準配置可達60幀/秒，若選配高速相機，甚至可以達到1000幀/秒的采集速率。這種高速圖像捕捉能力使設備能夠精準記錄液滴動態變化過程，為動態接觸角測量提供可靠數據支持。

DMo-902WA支持多種接觸角測量方法，滿足不同應用場景的需求。在靜態接觸角測量方面，設備可以精確測定液體在靜止狀態下的接觸角，這是評估材料表面性質的基礎指標。

動態接觸角測量功能使設備能夠跟蹤液滴隨時間變化的接觸角，記錄接觸角隨時間變化的趨勢。前進角和后退角測量則通過擴張/收縮法實現，這對于評估材料表面的潤濕性變化至關重要。

在測量方法上，DMo-902WA采用了多種技術。懸滴法用于測量表面/界面張力；座滴法則是常用的接觸角測量方法之一；而擴展/收縮法專為動態接觸角設計。

此外，該設備還支持傾斜板法測量滾動角，以及三態系統測量法（如水下油滴或油下水滴）。這些多樣的測量方法使DMo-902WA能夠應對不同材料和液體的組合測量需求。

DMo-902WA的硬件配置高度專業化，針對晶圓測量進行了特別優化。設備配備了專門設計的旋轉平臺，能夠對大12英寸的圓形樣品進行全面測量。

樣品定位系統提供了兩種設置方式：手動移動載物臺到實際測量位置后輸入，或直接在計算機屏幕上輸入坐標。這種靈活性使設備既能適應標準化的批量測量，也能滿足特殊樣品的個別測試需求。

設備的注射系統采用計算機控制的自動注射器，能夠精確控制液滴體積，分辨率可達0.1μL。視覺系統方面，DMo-902WA配備了高質量的成像設備和可調節的LED冷光源，為接觸角測量提供清晰的液滴圖像。

平臺控制系統支持自動X軸移動和自動平臺旋轉，結合自動液滴識別和滴注控制，實現了測量過程的全自動化。這種高度的自動化設計不僅提高了測量效率，也確保了測量結果的一致性和可重復性。

DMo-902WA的軟件系統集成了強大的分析功能。除了基本的接觸角測量外，軟件還支持表面自由能計算，可以通過Zisman、OWRK、Fowkes等多種方法進行分析。

表面/界面張力測量是該設備的另一項重要功能，通過懸滴法或氣泡捕獲法，結合專門的軟件算法，可以實現全自動的表面張力測量和分析。

在數據處理方面，DMo-902WA能夠自動生成詳細的測量報告，并支持多種格式的數據導出，如Excel、Word以及譜圖等。這種完善的數據處理功能使研究人員能夠輕松地進行數據分析和結果展示。

DMo-902WA在多個高科技領域有著廣泛的應用價值。在半導體行業中，它被用于晶圓表面清潔度評估、光刻膠潤濕性分析以及表面處理效果監測。

新能源領域，這款設備可用于鋰電池材料表面潤濕性研究，幫助優化電極材料的性能。在生物醫藥方面，DMo-902WA適用于人工骨關節材料、藥物載體材料的表面性能評估。

新材料研發中，該設備可用于納米材料、超疏水材料、紡織材料等新型材料的表面性質表征。在質量控制環節，DMo-902WA能夠實現對材料表面狀態的快速、準確評估，確保產品質量的穩定性。

技術進步正重塑材料科學的分析方法。DMo-902WA不僅大幅提高了測量的自動化程度，還將晶圓檢測的極限推向了12英寸規格。這款設備在半導體產業中的應用，恰好印證了現代工業對精確度和效率的不斷追求。

當越來越多的實驗室采用全自動接觸角測量技術時，對材料表面性質的理解將更加精確，從半導體晶圓到新能源材料，從生物醫藥到紡織領域，表面科學測量設備正在為材料研發與質量控制提供更為可靠的數據支持。