Contrôle optique in-situ - reseau des plasmas froids

Contrôle optique R & T in situ:
un outil précieux !
Michel Cathelinaud
MRCT Meudon-Institut Fresnel Marseille
Journées Plasmas-photovoltaïques 08-09 Novembre 2010
1
Principe du contrôle optique in situ
Source
sputtering
Technique de dépôt
Temps pour critère
d’arrêt du dépôt
Substrat
t0 <=> épaisseur
: Ar, N2,
O2
Mais aucune information sur les
propriétés optiques de la couche!
Journées Plasmas-photovoltaïques 08-09 Novembre 2010
2
Principe du contrôle optique in situ
R couche
0,3
Source lumineuse
λ0
R
Source
sputtering
{ λ}
Réflexion
0,25
{λ}
0,2
0,15
0,1
0,05
0
500
R substrat
700
900
1100
Longueur d'onde (nm)
Couche unique
Substrat
λ0
: Ar, N2,
O2
{λ}
λ0
T
Épaisseur optique
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3
Evolution de filtres quart d’onde à λ0
1.0
T
T
λ0
λ0
0.8
0.6
0.4
H B
2% à la
25ème couche
0.2
0.0
Epaisseur
optique
Longueur d'onde
Critère d’arrêt du dépôt pour λ0
=> λ0 tel que ∂∂Te = 0
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4
Relevé spectral en cours de dépôt
Passe haut
Suivre l’évolution de Texp(λ) et de la comparer à Tthéo (λ)
couche après couche entre λmin et λmax
n
⎡
⎤
v (λ ) ⎢Tthéo ( x ,λ ) −Texp ( x ,λ ) ⎥ d λ
λ m ni
⎣
⎦
F ( x )= ∫
λ max
=> critère d’arrêt F ->ε
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5
Détermination d’indice in situ
T
1
R
R
T
~
n
=> Extension
aux couches
métalliques
Avec R(λ) et T(λ) => n(λ), k(λ) et épaisseur mécanique
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Absorbeur de lumière (Hf/SiO2) Ion plating
A > 99% R<1% T=0
Substrat nu
1 Hf
entrée O2+ plasma
2 SiO2
3 Hf
entrée O2+ plasma
4 SiO2
5 Hf
entrée O2+ plasma
6 SiO2
0.7
1 Hf
0.6
Reflexion
0.5
2 SiO2
3 Hf
0.4
0.3
0.2
4 SiO2
5 Hf
0.1
R Subtrat 3%
6 SiO2
0.0
400
500
600
700
800
900
1000
Longueur d'onde (nm)
Influence du plasma et de l’oxygène sur les couches métalliques
Metal-dielectric light absorbers manufactured by ion plating Michel Cathelinaud, Frederic Lemarquis, J Loesel, B Cousin Proc. SPIE, Vol. 5250, 511 (2004)
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Conclusion
• Nouveaux matériaux
• Techniques de dépôt avec assistance ionique (IP, IAD,
DIBS,…)
• Développement de méthodes synthèses numériques =>
solutions non quart d’onde
• Besoins CNES/ Télécommunications optiques
=> diélectriques & métaux
=> détermination d’indice in situ
- diélectriques
- métaux
=>stratégie de contrôle in situ
=> nouveaux composants multicouches: le contrôle optique
est indispensable!
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