JP2003149116A - 接触角の測定装置 - Google Patents
接触角の測定装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 接触角の測定において、サンプルの置くスペ
ースを広げ、高額な機器の使用を不用とする。 【解決手段】 固体表面上に滴下した液滴の接触角を測
定する接触角の測定装置において、液滴を滴下する固体
の表面に対し鉛直上方に配置されたレーザ測長機と、レ
ーザ測長機を固体表面と平行な面内に移動させる機構を
備えたことを特徴とする。
ースを広げ、高額な機器の使用を不用とする。 【解決手段】 固体表面上に滴下した液滴の接触角を測
定する接触角の測定装置において、液滴を滴下する固体
の表面に対し鉛直上方に配置されたレーザ測長機と、レ
ーザ測長機を固体表面と平行な面内に移動させる機構を
備えたことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体と液体との相
互作用を表す特性値である接触角の測定装置に関するも
のである。
互作用を表す特性値である接触角の測定装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】接触角の測定には、平板状の固体の上に
液滴を滴下したサンプルを、水平方向から顕微鏡などの
拡大光学系で観察し、液滴が固体の表面（以下、固体面
という）と接する角度を測定する方法がほとんどであっ
た。以前からの測定方式である、固体上の液滴を写真撮
影する方式から、近年では、ＣＣＤカメラで固体上の液
滴の画像を取得し、コンピュータでデータを処理する方
式などがある。
液滴を滴下したサンプルを、水平方向から顕微鏡などの
拡大光学系で観察し、液滴が固体の表面（以下、固体面
という）と接する角度を測定する方法がほとんどであっ
た。以前からの測定方式である、固体上の液滴を写真撮
影する方式から、近年では、ＣＣＤカメラで固体上の液
滴の画像を取得し、コンピュータでデータを処理する方
式などがある。
【０００３】前記方式では、接触角の測定に際して、図
１に示すように、平板状の固体１の固体面２上に液滴３
を滴下したサンプルを、顕微鏡などの拡大光学系によっ
て、固体面２と平行な方向である横方向Ｍから観察し、
液滴３が固体面２と接する角度、つまり接触角αを測定
する。
１に示すように、平板状の固体１の固体面２上に液滴３
を滴下したサンプルを、顕微鏡などの拡大光学系によっ
て、固体面２と平行な方向である横方向Ｍから観察し、
液滴３が固体面２と接する角度、つまり接触角αを測定
する。
【０００４】一方で、特開平８−５００８８号公報に記
載された技術では、平板状の固体１の上に液滴３を滴下
したサンプルを、横方向Ｍと直角な方向である上方向Ｎ
から観察して、液滴３が固体面２と接する接触角αを測
定する方法が提案されている。つまり、液滴３を真上か
ら観察することになる。ここで用いられている光学系
は、レーザ共焦点顕微鏡である。レーザ共焦点顕微鏡で
は、被検物の３次元画像が取得されるため、液滴３の３
次元形状から、接触角αが得られる。
載された技術では、平板状の固体１の上に液滴３を滴下
したサンプルを、横方向Ｍと直角な方向である上方向Ｎ
から観察して、液滴３が固体面２と接する接触角αを測
定する方法が提案されている。つまり、液滴３を真上か
ら観察することになる。ここで用いられている光学系
は、レーザ共焦点顕微鏡である。レーザ共焦点顕微鏡で
は、被検物の３次元画像が取得されるため、液滴３の３
次元形状から、接触角αが得られる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の測定方
法には、次のような問題があった。
法には、次のような問題があった。
【０００６】平板状の固体の上に液滴を滴下したサンプ
ルを、顕微鏡などの拡大光学系で横方向から観察し、液
滴が固体面と接する角度を測定する方法がほとんどであ
ったため、サンプルを置くスペースが小さく制限せざる
を得なかった。この制限のため、第１に、サンプルのサ
イズが例えば１０×１０ｍｍ以下などのように、小さく
なければならず、接触角測定用の特別なサンプルを用意
しなければならなかった。第２に、サンプル以外のも
の、例えばサンプルの温度制御を行う機構を置くことや
サンプルの雰囲気を制御する機構を置くことが難しかっ
た。
ルを、顕微鏡などの拡大光学系で横方向から観察し、液
滴が固体面と接する角度を測定する方法がほとんどであ
ったため、サンプルを置くスペースが小さく制限せざる
を得なかった。この制限のため、第１に、サンプルのサ
イズが例えば１０×１０ｍｍ以下などのように、小さく
なければならず、接触角測定用の特別なサンプルを用意
しなければならなかった。第２に、サンプル以外のも
の、例えばサンプルの温度制御を行う機構を置くことや
サンプルの雰囲気を制御する機構を置くことが難しかっ
た。
【０００７】一方、近年では、例えばフラットパネルデ
ィスプレイの基板などに関して、界面状態がどのように
分布・形成されているかを、接触角の分布で把握しよう
というニーズがある。また、界面状態が温度によってど
のように変化するかを、接触角の温度変化で把握しよう
というニーズがある。横方向から観察する前記従来の測
定方法では、これらのニーズに応えることが難しかっ
た。
ィスプレイの基板などに関して、界面状態がどのように
分布・形成されているかを、接触角の分布で把握しよう
というニーズがある。また、界面状態が温度によってど
のように変化するかを、接触角の温度変化で把握しよう
というニーズがある。横方向から観察する前記従来の測
定方法では、これらのニーズに応えることが難しかっ
た。
【０００８】上方向から観察する前記従来の測定方法
（特開平８−５００８８号公報に記載の技術）では、平
板状の固体の上に液滴を滴下したサンプルを上方向から
観察して液滴が固体面と接する角度を測定する方法であ
るため、前記ニーズに応えることが出来る。しかし、こ
の測定方法では、レーザ共焦点顕微鏡という極めて高価
な機器を用いる必要があるという問題点があった。
（特開平８−５００８８号公報に記載の技術）では、平
板状の固体の上に液滴を滴下したサンプルを上方向から
観察して液滴が固体面と接する角度を測定する方法であ
るため、前記ニーズに応えることが出来る。しかし、こ
の測定方法では、レーザ共焦点顕微鏡という極めて高価
な機器を用いる必要があるという問題点があった。
【０００９】本発明の主たる目的は、これらの問題点を
解決し、サンプルを置くスペースを広げると共に、高価
な機器の使用を不要にすることができる接触角の測定装
置を提供することにある。
解決し、サンプルを置くスペースを広げると共に、高価
な機器の使用を不要にすることができる接触角の測定装
置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】すなわち、請求項１に記
載の発明は、固体表面上に滴下した液滴の接触角を測定
する接触角の測定装置において、前記液滴を滴下する前
記固体の表面に対し鉛直上方に配置されたレーザ測長機
と、前記レーザ測長機を前記固体表面と平行な面内に移
動させる機構を備えたことを特徴とする。
載の発明は、固体表面上に滴下した液滴の接触角を測定
する接触角の測定装置において、前記液滴を滴下する前
記固体の表面に対し鉛直上方に配置されたレーザ測長機
と、前記レーザ測長機を前記固体表面と平行な面内に移
動させる機構を備えたことを特徴とする。
【００１１】請求項２に記載の発明では、請求項１に記
載の接触角の測定装置において、前記レーザ測長機が、
分解能１μｍ以上、測定範囲１ｍｍ以上であることを特
徴とする。
載の接触角の測定装置において、前記レーザ測長機が、
分解能１μｍ以上、測定範囲１ｍｍ以上であることを特
徴とする。
【００１２】請求項３に記載の発明では、請求項１に記
載の接触角の測定装置において、前記固体と前記固体上
の液滴とを加熱または冷却する温度調節手段を備えたこ
とを特徴とする。
載の接触角の測定装置において、前記固体と前記固体上
の液滴とを加熱または冷却する温度調節手段を備えたこ
とを特徴とする。
【００１３】請求項４に記載の発明では、請求項１に記
載の接触角の測定装置において、前記固体と前記固体上
の液滴とが置かれた雰囲気を真空または所望のガス雰囲
気とすることができる雰囲気調節手段を備えたことを特
徴とする。
載の接触角の測定装置において、前記固体と前記固体上
の液滴とが置かれた雰囲気を真空または所望のガス雰囲
気とすることができる雰囲気調節手段を備えたことを特
徴とする。
【００１４】前記構成によれば、固体表面上に滴下した
液滴の接触角を測定する接触角の測定装置は、前記液滴
を滴下する前記固体の表面に対し鉛直上方に配置された
レーザ測長機と、前記レーザ測長機を前記固体表面と平
行な面内に移動させる移動機構を備え、前記レーザ測長
機を前記移動機構により固体表面と平行な面内の任意の
位置（ｘ，ｙ）に移動させ、前記液滴の表面の高さｚを
測定する。これにより、前記液滴の３Ｄ形状を（ｘ，
ｙ，ｚ）の点群データとして得ることができ、この前記
液滴の３Ｄ形状を表す点群データから、固体表面と液滴
の接触角αを得るのである。
液滴の接触角を測定する接触角の測定装置は、前記液滴
を滴下する前記固体の表面に対し鉛直上方に配置された
レーザ測長機と、前記レーザ測長機を前記固体表面と平
行な面内に移動させる移動機構を備え、前記レーザ測長
機を前記移動機構により固体表面と平行な面内の任意の
位置（ｘ，ｙ）に移動させ、前記液滴の表面の高さｚを
測定する。これにより、前記液滴の３Ｄ形状を（ｘ，
ｙ，ｚ）の点群データとして得ることができ、この前記
液滴の３Ｄ形状を表す点群データから、固体表面と液滴
の接触角αを得るのである。
【００１５】従来からの接触角の測定では、平板状の固
体の上に液滴を滴下したサンプルを顕微鏡などの拡大光
学系で横方向から観察し、液滴が固体面と接する角度を
測定する方法がほとんどであったため、サンプルを置く
スペースを小さく制限せざるを得なかった。しかし、本
発明によって、スペースの制約を無くした。そのため、
第１に、サンプルのサイズに制限は無くなり、大判基板
のような固体表面上の任意の位置に滴下した液体の接触
角も測定できるようになった。さらに、第２に、サンプ
ル周辺のスペースも広がったために、サンプル以外のも
の、例えばサンプルの温度制御を行う機構やサンプルの
雰囲気を制御する機構を置くことも容易となった。
体の上に液滴を滴下したサンプルを顕微鏡などの拡大光
学系で横方向から観察し、液滴が固体面と接する角度を
測定する方法がほとんどであったため、サンプルを置く
スペースを小さく制限せざるを得なかった。しかし、本
発明によって、スペースの制約を無くした。そのため、
第１に、サンプルのサイズに制限は無くなり、大判基板
のような固体表面上の任意の位置に滴下した液体の接触
角も測定できるようになった。さらに、第２に、サンプ
ル周辺のスペースも広がったために、サンプル以外のも
の、例えばサンプルの温度制御を行う機構やサンプルの
雰囲気を制御する機構を置くことも容易となった。
【００１６】
【発明の実施の形態】つぎに、本発明を詳述するため、
実施形態を述べる。
実施形態を述べる。
【００１７】［実施形態１］図２は、本発明の第１の実
施形態を示す、接触角の測定装置の構成図である。
施形態を示す、接触角の測定装置の構成図である。
【００１８】図２において、１は液滴を滴下する基板、
２は基板１の基板表面、３は滴下された液滴、４はレー
ザ測長機、５は基板表面２の上に液滴３を滴下するディ
スペンサー、６はレーザ測長機４を所望の位置に移動さ
せるＸＹＺステージ、７はディスペンサー５を所望の位
置に移動させるＸＹＺθφステージである。８は架台、
９は除振台である。１０はレーザ測長機のコントロール
ユニット、１１はコンピュータである。
２は基板１の基板表面、３は滴下された液滴、４はレー
ザ測長機、５は基板表面２の上に液滴３を滴下するディ
スペンサー、６はレーザ測長機４を所望の位置に移動さ
せるＸＹＺステージ、７はディスペンサー５を所望の位
置に移動させるＸＹＺθφステージである。８は架台、
９は除振台である。１０はレーザ測長機のコントロール
ユニット、１１はコンピュータである。
【００１９】除振台９の形状は平板状であり、基板１を
置くと共に、架台８を設置するためのものである。除振
台９は、外部から伝わってくる振動を、内部に設けられ
ている空気ばねによって吸収する。装置周辺で振動が発
生しても、除振台９が振動を吸収するので、基板表面２
上の液滴３や、レーザ測長機４が揺れ動くことを防ぐ。
これによって、接触角の測定が確実に行われる。
置くと共に、架台８を設置するためのものである。除振
台９は、外部から伝わってくる振動を、内部に設けられ
ている空気ばねによって吸収する。装置周辺で振動が発
生しても、除振台９が振動を吸収するので、基板表面２
上の液滴３や、レーザ測長機４が揺れ動くことを防ぐ。
これによって、接触角の測定が確実に行われる。
【００２０】架台８は、Ｈ型の形状をしている。架台８
の水平部分には、ＸＹＺステージ６とＸＹＺθφステー
ジ７とが設置可能である。架台８は、除振台９にマグネ
ットで固定されている。この結果、架台８を取り外し
て、プロセス装置などに直接取り付けることが出来る。
の水平部分には、ＸＹＺステージ６とＸＹＺθφステー
ジ７とが設置可能である。架台８は、除振台９にマグネ
ットで固定されている。この結果、架台８を取り外し
て、プロセス装置などに直接取り付けることが出来る。
【００２１】ＸＹＺステージ６にはレーザ測長機４が、
ＸＹＺθφステージ７にはディスペンサー５が装着され
ている。
ＸＹＺθφステージ７にはディスペンサー５が装着され
ている。
【００２２】ＸＹＺステージ６は、ＸＹＺ粗動ステージ
とＸＹ微動ステージの２段構成とした。粗動ステージに
よりレーザ測長機４は所望の位置に移動され、そこを起
点に微動ステージによりレーザ測長機４がＸＹに走査さ
れる。ＸＹＺステージ６は、不図示のコントロールユニ
ットを介して、コンピュータ１１によって制御され、微
動ステージに内蔵されている位置センサーがレーザ測長
機の位置座標（Ｘ，Ｙ）のデータをコンピュータ１１に
送出する。ＸＹＺステージ６の粗動ステージでは、Ｘ方
向およびＹ方向がストローク１６０ｍｍで送り分解能が
０．１ｍｍであり、Ｚ方向がストローク８０ｍｍで送り
分解能が０．１ｍｍである。微動ステージでは、ストロ
ーク１０ｍｍで送り分解能が１μｍである。
とＸＹ微動ステージの２段構成とした。粗動ステージに
よりレーザ測長機４は所望の位置に移動され、そこを起
点に微動ステージによりレーザ測長機４がＸＹに走査さ
れる。ＸＹＺステージ６は、不図示のコントロールユニ
ットを介して、コンピュータ１１によって制御され、微
動ステージに内蔵されている位置センサーがレーザ測長
機の位置座標（Ｘ，Ｙ）のデータをコンピュータ１１に
送出する。ＸＹＺステージ６の粗動ステージでは、Ｘ方
向およびＹ方向がストローク１６０ｍｍで送り分解能が
０．１ｍｍであり、Ｚ方向がストローク８０ｍｍで送り
分解能が０．１ｍｍである。微動ステージでは、ストロ
ーク１０ｍｍで送り分解能が１μｍである。
【００２３】ＸＹＺθφステージ７にはディスペンサー
５が取付けられており、ディスペンサー５を移動して基
板表面２の上に液滴３を滴下したのち、ディスペンサー
５を測定の邪魔にならない位置に退避可能とする。
５が取付けられており、ディスペンサー５を移動して基
板表面２の上に液滴３を滴下したのち、ディスペンサー
５を測定の邪魔にならない位置に退避可能とする。
【００２４】レーザ測長機４は、被検体にレーザを照射
し、その反射光を受光素子で捉え、三角測量の原理によ
りレーザ測長機と被検体との距離を計算し、その相対的
な距離の変化量を長さデータとして得るものである。レ
ーザ測長機４として、被検体に照射するレーザ光をφ２
μｍまで絞ることができ、測長の分解能が１μｍ、測長
の範囲が１ｍｍ、作動距離が約４０ｍｍのものを用い
た。
し、その反射光を受光素子で捉え、三角測量の原理によ
りレーザ測長機と被検体との距離を計算し、その相対的
な距離の変化量を長さデータとして得るものである。レ
ーザ測長機４として、被検体に照射するレーザ光をφ２
μｍまで絞ることができ、測長の分解能が１μｍ、測長
の範囲が１ｍｍ、作動距離が約４０ｍｍのものを用い
た。
【００２５】コントロールユニット１０は、レーザ測長
機４を制御する。レーザ測長機４から送出されたＺ座標
のデータは、コントロールユニット１０を経由して、コ
ンピュータ１１に送られる。
機４を制御する。レーザ測長機４から送出されたＺ座標
のデータは、コントロールユニット１０を経由して、コ
ンピュータ１１に送られる。
【００２６】コンピュータ１１は、ＸＹＺステージ６の
動作を制御するとともに、ＸＹＺステージ６からレーザ
測長機４の位置座標（Ｘ，Ｙ）、およびレーザ測長機４
から被検体のＺ軸の相対座標を取り込む。コンピュータ
１１に取り込まれたデータ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は被検体の表
面上の点の相対座標と見てよく、データ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）
の集合は被検体の３Ｄ形状を表す点群データとなる。こ
の点群データから、コンピュータ１２で被検体、すなわ
ち液滴３の３Ｄ形状を形成し、それをもとに接触角αを
演算する。
動作を制御するとともに、ＸＹＺステージ６からレーザ
測長機４の位置座標（Ｘ，Ｙ）、およびレーザ測長機４
から被検体のＺ軸の相対座標を取り込む。コンピュータ
１１に取り込まれたデータ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は被検体の表
面上の点の相対座標と見てよく、データ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）
の集合は被検体の３Ｄ形状を表す点群データとなる。こ
の点群データから、コンピュータ１２で被検体、すなわ
ち液滴３の３Ｄ形状を形成し、それをもとに接触角αを
演算する。
【００２７】次に、本実施形態における操作を説明す
る。
る。
【００２８】図２において、まずＸＹＺθφステージ７
を用いてディスペンサー５を基板表面２の所望の位置ま
で移動させ、次にディスペンサー５を操作し、基板表面
２の上に液滴３を形成した。その後、ＸＹＺθφステー
ジ７を用いてディスペンサー５を退避させた。
を用いてディスペンサー５を基板表面２の所望の位置ま
で移動させ、次にディスペンサー５を操作し、基板表面
２の上に液滴３を形成した。その後、ＸＹＺθφステー
ジ７を用いてディスペンサー５を退避させた。
【００２９】次に、ＸＹＺステージ６の粗動ステージを
操作してレーザ測長機４を液滴３の直上に移動させた。
操作してレーザ測長機４を液滴３の直上に移動させた。
【００３０】次いで、ＸＹＺステージ６の微動ステージ
によりレーザ測長機４をＸＹに走査するとともに、ＸＹ
Ｚステージ６からレーザ測長機４の位置座標（Ｘ，
Ｙ）、およびレーザ測長機４から液滴３の表面各点のＺ
軸相対座標を、コンピュータ１１に取り込んだ。
によりレーザ測長機４をＸＹに走査するとともに、ＸＹ
Ｚステージ６からレーザ測長機４の位置座標（Ｘ，
Ｙ）、およびレーザ測長機４から液滴３の表面各点のＺ
軸相対座標を、コンピュータ１１に取り込んだ。
【００３１】コンピュータ１１に取り込まれたデータ
（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は液滴３の表面上の各点の相対座標と見
てよく、データ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の集合は液滴３の３Ｄ形
状を表す点群データとなる。この点群データから、コン
ピュータ１１で液滴３の３Ｄ形状を形成し、それをもと
に接触角αを計算した。
（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は液滴３の表面上の各点の相対座標と見
てよく、データ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の集合は液滴３の３Ｄ形
状を表す点群データとなる。この点群データから、コン
ピュータ１１で液滴３の３Ｄ形状を形成し、それをもと
に接触角αを計算した。
【００３２】本実施形態においては、基板１として厚さ
１．８ｍｍの２５．４×２５．４ｍｍのソーダライムガ
ラスを用い、純水をディスペンサー７で滴下して液滴３
を形成して、前記の方法で接触角を測定した。その測定
例を示す。
１．８ｍｍの２５．４×２５．４ｍｍのソーダライムガ
ラスを用い、純水をディスペンサー７で滴下して液滴３
を形成して、前記の方法で接触角を測定した。その測定
例を示す。
【００３３】
【表１】
【００３４】［実施形態２］図３は、本発明の第２の実
施形態を示す、接触角の測定装置の構成図である。
施形態を示す、接触角の測定装置の構成図である。
【００３５】図３において、１２は基板１を保持し、基
板１の温度を変える機構を持つプレートである。図３の
接触角の測定装置における他の機構は、図２の接触角の
測定装置における機構と同じである。そこで、図３で
は、図２と同じ構成要素には、図２と同じ参照符号を付
けて、その説明を省略する。
板１の温度を変える機構を持つプレートである。図３の
接触角の測定装置における他の機構は、図２の接触角の
測定装置における機構と同じである。そこで、図３で
は、図２と同じ構成要素には、図２と同じ参照符号を付
けて、その説明を省略する。
【００３６】温度調節機構付きプレート１２は、基板１
を加熱または冷却する温度調節手段である。プレート１
２の基板１を保持する面は、約１５０×２００ｍｍの大
きさである。プレート１２の温度制御機構によって変化
できる温度範囲は、４〜８０℃である。加熱は一般的に
使われている抵抗加然のヒータにより行い、冷却はペル
チェ効果を用いて行っている。
を加熱または冷却する温度調節手段である。プレート１
２の基板１を保持する面は、約１５０×２００ｍｍの大
きさである。プレート１２の温度制御機構によって変化
できる温度範囲は、４〜８０℃である。加熱は一般的に
使われている抵抗加然のヒータにより行い、冷却はペル
チェ効果を用いて行っている。
【００３７】以上の構成の測定装置を用い、基板１およ
び液滴３の温度を変えて、接触角の測定を行った。測定
の手順は、実施形態１と同じである。測定で用いたサン
プルは、２５．４×２５．４ｍｍのソーダライムガラス
の基板と、その上に滴下した純水の液滴である。このと
きの液滴３の径は、０．８２ｍｍであった。その測定結
果を図４に示す。
び液滴３の温度を変えて、接触角の測定を行った。測定
の手順は、実施形態１と同じである。測定で用いたサン
プルは、２５．４×２５．４ｍｍのソーダライムガラス
の基板と、その上に滴下した純水の液滴である。このと
きの液滴３の径は、０．８２ｍｍであった。その測定結
果を図４に示す。
【００３８】このように、実施形態２によれば、サンプ
ルの接触角の測定が広い温度範囲で可能になった。
ルの接触角の測定が広い温度範囲で可能になった。
【００３９】［実施形態３］図５は、本発明の第３の実
施形態を示す、接触角の測定装置の構成図である。
施形態を示す、接触角の測定装置の構成図である。
【００４０】図５において、１３はチャンバーであっ
て、基板１をその内部に保持し、上面は着脱可能なガラ
スで、光学的に透過可能である。１４は配管であって、
１５はバルブである。図５の接触角の測定装置における
他の機構は、図２の接触角の測定装置における機構と同
じである。そこで、図５では、図２と同じ構成要素に
は、図２と同じ参照符号を付けて、その説明を省略す
る。
て、基板１をその内部に保持し、上面は着脱可能なガラ
スで、光学的に透過可能である。１４は配管であって、
１５はバルブである。図５の接触角の測定装置における
他の機構は、図２の接触角の測定装置における機構と同
じである。そこで、図５では、図２と同じ構成要素に
は、図２と同じ参照符号を付けて、その説明を省略す
る。
【００４１】図５において、チャンバー１３の上面のガ
ラスをはずした状態で、まずＸＹＺθφステージ７を用
いてディスペンサー５を基板表面２の所望の位置まで移
動させ、次にディスペンサー５を操作し、基板表面２の
上に液滴３を形成した。その後、ＸＹＺθφステージ７
を用いてディスペンサー５を退避させた。さらに、チャ
ンバー１３の上面にガラスを装着し、チャンバー１３を
密閉した。
ラスをはずした状態で、まずＸＹＺθφステージ７を用
いてディスペンサー５を基板表面２の所望の位置まで移
動させ、次にディスペンサー５を操作し、基板表面２の
上に液滴３を形成した。その後、ＸＹＺθφステージ７
を用いてディスペンサー５を退避させた。さらに、チャ
ンバー１３の上面にガラスを装着し、チャンバー１３を
密閉した。
【００４２】配管１４およびバルブ１５を介し、チャン
バー１３の内部を真空排気することも、所望のガス雰囲
気とすることも可能である。
バー１３の内部を真空排気することも、所望のガス雰囲
気とすることも可能である。
【００４３】このように、基板１および液滴３を所望の
雰囲気として、実施形態１に沿う手順で、接触角の測定
が可能である。
雰囲気として、実施形態１に沿う手順で、接触角の測定
が可能である。
【００４４】本実施形態においては、基板１として２
５．４×２５．４ｍｍのソーダライムガラス、液滴３と
してブルーの染料を入れたエチレングリコールを用い、
０．１気圧Ａｒ雰囲気で接触角の経時変化を測定した。
５．４×２５．４ｍｍのソーダライムガラス、液滴３と
してブルーの染料を入れたエチレングリコールを用い、
０．１気圧Ａｒ雰囲気で接触角の経時変化を測定した。
【００４５】その測定結果を図６に示す。図６によれ
ば、接触角は徐々に大きくなっているが、これはエチレ
ングリコールが揮発して、液滴３の組成が変化している
ためと推定される。
ば、接触角は徐々に大きくなっているが、これはエチレ
ングリコールが揮発して、液滴３の組成が変化している
ためと推定される。
【００４６】このように、実施形態３によれば、サンプ
ルの接触角の測定が所望の雰囲気で可能になった。
ルの接触角の測定が所望の雰囲気で可能になった。
【００４７】
【発明の効果】以上述べてきたように、本発明による接
触角の測定装置では、固体表面上に滴下した液滴の接触
角を測定する接触角の測定装置は、前記液滴を滴下する
前記固体の表面に対し鉛直上方に配置されたレーザ測長
機と、前記レーザ測長機を前記固体表面と平行な面内に
移動させる移動機構を備え、前記レーザ測長機を前記移
動機構により固体表面と平行な面内の任意の位置（ｘ，
ｙ）に移動させ、前記液滴の表面の高さｚを測定する。
これにより、前記液滴の３Ｄ形状を（ｘ，ｙ，ｚ）の点
群データとして得ることができ、この前記液滴の３Ｄ形
状を表す点群データから、固体表面と液滴の接触角αを
得ることができる。
触角の測定装置では、固体表面上に滴下した液滴の接触
角を測定する接触角の測定装置は、前記液滴を滴下する
前記固体の表面に対し鉛直上方に配置されたレーザ測長
機と、前記レーザ測長機を前記固体表面と平行な面内に
移動させる移動機構を備え、前記レーザ測長機を前記移
動機構により固体表面と平行な面内の任意の位置（ｘ，
ｙ）に移動させ、前記液滴の表面の高さｚを測定する。
これにより、前記液滴の３Ｄ形状を（ｘ，ｙ，ｚ）の点
群データとして得ることができ、この前記液滴の３Ｄ形
状を表す点群データから、固体表面と液滴の接触角αを
得ることができる。
【００４８】従来の接触角の測定では、平板状の固体の
上に液滴を滴下したサンプルを顕微鏡などのレーザ測長
機で横方向から観察し、液滴が固体面と接する角度を測
定する方法がほとんどであったため、サンプルを置くス
ペースを小さく制限せざるを得なかった。本発明は、こ
のスペースの制約を無くしたものである。そのため、第
１に、サンプルのサイズに制限が無くなり、さらに、第
２に、サンプル以外のもの、例えばサンプルの温度制御
を行う機構や、サンプルの雰囲気制御を行う機構を置く
ことも容易となった。
上に液滴を滴下したサンプルを顕微鏡などのレーザ測長
機で横方向から観察し、液滴が固体面と接する角度を測
定する方法がほとんどであったため、サンプルを置くス
ペースを小さく制限せざるを得なかった。本発明は、こ
のスペースの制約を無くしたものである。そのため、第
１に、サンプルのサイズに制限が無くなり、さらに、第
２に、サンプル以外のもの、例えばサンプルの温度制御
を行う機構や、サンプルの雰囲気制御を行う機構を置く
ことも容易となった。
【００４９】さらに、本発明では、プロセス装置などに
直接取り付け、プロセス上での接触角測定も可能であ
る。また、時間的に連続して３Ｄ形状をコンピュータに
取り込むことにより、接触角の時間的な変化も測定でき
る。
直接取り付け、プロセス上での接触角測定も可能であ
る。また、時間的に連続して３Ｄ形状をコンピュータに
取り込むことにより、接触角の時間的な変化も測定でき
る。
【図１】接触角の測定を説明するための説明図。
【図２】本発明の実施形態１を示す、接触角の測定装置
の構成図。
の構成図。
【図３】本発明の実施形態２を示す、接触角の測定装置
の構成図。
の構成図。
【図４】温度による接触角の変化を示したグラフ。
【図５】本発明の実施形態３を示す、接触角の測定装置
の構成図。
の構成図。
【図６】雰囲気中で接触角の経時変化を示したグラフ。
１ 液滴を滴下する基板
２ 固体１の基板表面
３ 滴下された液滴
４ レーザ測長機
５ 液滴３を滴下するディスペンサー
６ レーザ測長機４を移動させるＸＹＺステージ
７ ディスペンサー５を移動させるＸＹＺθφステージ
８ 架台
９ 除振台
１０ コントロールユニット
１１ コンピュータ
１２ 温度調節機構付きプレート
１３ チャンバー
１４ 配管
１５ バルブ
Claims (4)
- 【請求項１】 固体表面上に滴下した液滴の接触角を測
定する接触角の測定装置において、前記液滴を滴下する
前記固体の表面に対し鉛直上方に配置されたレーザ測長
機と、前記レーザ測長機を前記固体表面と平行な面内に
移動させる機構を備えたことを特徴とする接触角の測定
装置。 - 【請求項２】 前記レーザ測長機が、分解能１μｍ以
上、測定範囲１ｍｍ以上であることを特徴とする請求項
１に記載の接触角の測定装置。 - 【請求項３】 前記固体と前記固体上の液滴とを加熱ま
たは冷却する温度調節手段を備えたことを特徴とする請
求項１に記載の接触角の測定装置。 - 【請求項４】 前記固体と前記固体上の液滴とが置かれ
た雰囲気を真空または所望のガス雰囲気とすることがで
きる雰囲気調節手段を備えたことを特徴とする請求項１
に記載の接触角の測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001348828A JP2003149116A (ja) | 2001-11-14 | 2001-11-14 | 接触角の測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001348828A JP2003149116A (ja) | 2001-11-14 | 2001-11-14 | 接触角の測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003149116A true JP2003149116A (ja) | 2003-05-21 |
Family
ID=19161590
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001348828A Withdrawn JP2003149116A (ja) | 2001-11-14 | 2001-11-14 | 接触角の測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003149116A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009162759A (ja) * | 2008-01-07 | 2009-07-23 | Kruess Gmbh Wissenschaftliche Laborgeraete | 光学的距離測定法により得られた液滴曲面半径に基づく接触角測定法および装置 |
| JP2013029392A (ja) * | 2011-07-28 | 2013-02-07 | Ihi Corp | 接触角測定装置及びボイラ炉内に於ける燃焼灰の挙動予測方法 |
| KR101347136B1 (ko) | 2012-03-05 | 2014-01-10 | 한경대학교 산학협력단 | 뉴턴링 영상 기반 액적의 접촉각 자동 측정방법 |
| JP2014106158A (ja) * | 2012-11-28 | 2014-06-09 | Canon Inc | 測定装置、および物品の製造方法 |
| CN105277471A (zh) * | 2015-12-02 | 2016-01-27 | 北京化工大学 | 气泡滚动角测试仪 |
| KR20160125237A (ko) * | 2015-04-21 | 2016-10-31 | 한국산업기술대학교산학협력단 | 반응성이 있는 액체 산화물과 고체 산화물의 젖음각을 측정하는 장치 및 방법 |
| JP2017003337A (ja) * | 2015-06-08 | 2017-01-05 | 大同特殊鋼株式会社 | 濡れ性試験装置 |
| EP3210004A4 (en) * | 2014-10-24 | 2018-05-30 | Brighton Technologies LLC | Method and device for measuring surface properties |
| CN109764829A (zh) * | 2019-01-28 | 2019-05-17 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种接触角检测模组、制作方法及检测方法 |
| US11255715B2 (en) | 2018-07-20 | 2022-02-22 | Brighton technologies, LLC | Method and apparatus for determining a mass of a droplet from sample data collected from a liquid droplet dispensation system |
-
2001
- 2001-11-14 JP JP2001348828A patent/JP2003149116A/ja not_active Withdrawn
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN107407623A (zh) * | 2015-04-21 | 2017-11-28 | 韩国产业技术大学校 | 测量具有反应性的液体氧化物和固体氧化物湿浸角的装置及方法 |
| CN107407623B (zh) * | 2015-04-21 | 2019-01-11 | 韩国产业技术大学校 | 测量具有反应性的液体氧化物和固体氧化物湿浸角的装置及方法 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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