論文の概要: Design and Fabrication of a Spin Coater with In-Situ Optical Measurement for Soft Thin Films
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.15068v1
- Date: Sat, 13 Jun 2026 02:55:27 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-06-16 16:21:32.759959
- Title: Design and Fabrication of a Spin Coater with In-Situ Optical Measurement for Soft Thin Films
- Title（参考訳）: ソフト薄膜のその場光学計測によるスピンコータの設計と製作
- Authors: Daniel Gliksberg, Jiajie Qiu, Jun Suzuki, Kamal Youcef-Toumi,
- Abstract要約: この研究は低コストで、主に3Dプリントされたベンチトップ・スピンコートで、光学的厚さ測定システムを統合し、最小限に変形する。
このシステムは、50ミクロンから300ミクロンの間のフィルムを10ミクロン以内の再現性で製造するように設計されている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.909383819598247
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Spin coating is widely used for fabrication of thin polymer and elastomer films, yet reliable thickness verification of highly compliant materials remains challenging due to deformation from contact-based measurements and the cost and complexity of conventional optical metrology. Accurate thickness control is especially critical in soft elastomer applications such as dielectric elastomer actuators (DEAs), where mechanical and functional performance scales strongly with film thickness. This work presents a low-cost, primarily 3D-printed benchtop spin coater with an integrated, minimally deforming optical thickness measurement system for soft-film fabrication workflows. The system is designed to manufacture films between 50 and 300 microns thick with repeatability within 10 microns. Thickness is measured in-situ by tracking displacement of a reflected laser beam via quadrant photodetector, avoiding significant deformation. Optical geometry, sensor linearity constraints, and structural validation via finite element analysis are discussed. Experimental validation using calibrated metal shims demonstrated a thickness resolution of 3.6-3.7 microns and best-case measurement repeatability of 13 microns (95 percent confidence interval). The platform repeatably produced silicone films within 9 microns of target thickness, demonstrating that accessible optical metrology can be integrated into a low-cost spin coating system for practical, thickness-controlled fabrication of compliant thin films without specialized industrial instrumentation.
- Abstract（参考訳）: スピンコーティングは, 高分子薄膜やエラストマー薄膜の製造に広く用いられているが, 接触測定による変形や従来の光学メソロジーのコストと複雑さにより, 高い適合性を有する材料の厚さ検証は困難である。
特に誘電体エラストマーアクチュエータ (DEAs) などの軟質エラストマーでは, 機械的および機能的性能が膜厚とともに強くスケールする。
本研究は、ソフトフィルム加工ワークフローのための光学的厚さ測定システムを組み合わせた、低コストで主に3Dプリントされたベンチトップ・スピンコートを提示する。
このシステムは、50ミクロンから300ミクロンの間のフィルムを10ミクロン以内の再現性で製造するように設計されている。
反射レーザ光の4乗光検出器による変位を追尾することにより, 厚さをその場で測定し, 著しい変形を回避した。
光学幾何学, センサ線形性制約, 有限要素解析による構造検証について論じる。
キャリブレーションされた金属シムを用いた実験的検証では、厚さは3.6-3.7ミクロン、最良の測定再現性は13ミクロン(95%信頼区間)であった。
プラットフォームは9ミクロンのターゲット厚さでシリコン膜を繰り返し製造し、光メロロジーを低コストでスピンコーティングシステムに統合し、工業用機器を使わずに適合した薄膜を実用的に厚み制御できることを示した。
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