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Procédé et dispositif de localisation de l'origine d'un défaut
affectant un empilement de couches minces déposées sur un substrat
Arrière-plan de l'invention
L'invention se rapporte à la fabrication de substrats revêtus sur au moins une
face d'un
empilement de couches minces, notamment des substrats transparents en verre ou
en matériau
organique polymérique.
Il est classique de munir des substrats, notamment en verre ou en matériau
organique
polymérique, de revêtements qui leur confèrent des propriétés particulières,
notamment des
propriétés optiques, par exemple de réflexion ou d'absorption de rayonnements
d'un domaine de
longueurs d'onde données, des propriétés de conduction électrique, ou encore
des propriétés liées
à la facilité de nettoyage ou à la possibilité pour le substrat de s'auto-
nettoyer. Ces revêtements
sont généralement des empilements de couches minces à base de composés
inorganiques,
notamment de métaux, d'oxydes, de nitrures ou de carbures. Au sens de
l'invention, on appelle
couche mince une couche dont l'épaisseur est inférieure à un micromètre et
varie généralement de
quelques nanomètres à quelques centaines de nanomètres, d'où le qualificatif
de "mince".
Un empilement de couches minces est fabriqué généralement via une succession
de
dépôts de couches minces effectués dans une pluralité de compartiments d'une
ligne de dépôt
(typiquement 20 à 30 compartiments), ces dépôts étant réalisés dans les
différents compartiments
en utilisant une ou plusieurs méthodes de dépôt telles que, notamment, la
pulvérisation cathodique
assistée par champ magnétique (aussi appelée pulvérisation cathodique
magnétron), le dépôt
assisté par canon à ion (ou IBAD pour Ion Beam Assisted Deposition),
l'évaporation, le dépôt
chimique en phase vapeur (ou CVD pour Chemical Vapor Deposition), le dépôt
chimique en phase
vapeur assisté par plasma (PECVD pour Plasma-Enhanced CVD), le dépôt chimique
en phase
vapeur à basse pression (LPCVD pour Low-Pressure CVD).
Malheureusement, les compartiments de la ligne de dépôt sont souvent sales, et
des
poussières ou des débris présents dans certains compartiments peuvent être
amenés à tomber de
manière erratique sur le substrat lorsque celui-ci passe dans ces
compartiments. Certains débris
peuvent subsister à la surface du substrat (plus précisément à la surface de
la couche mince
déposée dans le compartiment en question) et agissent alors comme des masques
pour les dépôts
de couches minces subséquents. Ces débris sont à l'origine de défauts
affectant la qualité de
l'empilement de couches minces déposé sur le substrat et qui peuvent s'avérer
rédhibitoires en
fonction de l'application visée pour le substrat revêtu ainsi fabriqué.
Pour contrôler la qualité du substrat revêtu fabriqué, il existe dans l'état
actuel de la
technique des systèmes de contrôle optique destinés à être placés en sortie de
la ligne de dépôt,
et qui sont configurés pour fournir différentes images de l'empilement de
couches minces déposé à
la surface du substrat. Ces systèmes de contrôle optique sont généralement
équipés d'un banc
comprenant une pluralité de capteurs optiques (caméras) et de plusieurs
sources de rayonnement
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à des longueurs d'ondes différentes, permettant l'acquisition d'images dans
différentes
configurations (ex. images en réflexion, en transmission, etc.). L'analyse de
ces images permet de
détecter d'éventuels défauts affectant l'empilement de couches minces réalisé
dans la ligne de
dépôt.
Si les systèmes de contrôle proposés aujourd'hui permettent la détection de
défauts,
ils ne livrent toutefois aucune information sur l'origine de ces défauts. Or
la connaissance de cette
origine peut s'avérer précieuse pour envisager des opérations de maintenance
ciblées et rapides
sur la ligne de dépôt.
Objet et résumé de l'invention
L'invention permet notamment de pallier les inconvénients de l'état de la
technique en
proposant un procédé de localisation, dans une ligne de dépôt comprenant une
succession de
compartiments, d'une origine d'un défaut affectant un empilement de couches
minces déposées
sur un substrat dans les compartiments, où chaque couche mince d'un matériau
est déposée dans
un ou plusieurs compartiments successifs de la ligne de dépôt et des débris
subsistant à la surface
d'une couche mince déposée dans un compartiment agissent comme des masques
pour les dépôts
de couches minces subséquents et sont à l'origine de défauts, ce procédé
comprenant :
¨ une étape d'obtention d'au moins une image représentant ledit défaut
acquise par au moins un
système de contrôle optique placé en sortie de la ligne de dépôt ;
¨ une étape de détermination, à partir de ladite au moins une image, d'une
signature du défaut,
cette signature comprenant au moins une caractéristique représentative du
défaut ;
¨ une étape d'identification d'au moins un compartiment de la ligne de
dépôt susceptible d'être à
l'origine du défaut à partir de la signature du défaut et en utilisant des
signatures de référence
associées aux compartiments de la ligne de dépôt.
Corrélativement, l'invention vise aussi un dispositif de localisation d'une
origine d'un
défaut affectant un empilement de couches minces déposées sur un substrat dans
une pluralité de
compartiments se succédant dans une ligne de dépôt, où chaque couche mince
d'un matériau est
déposée dans un ou plusieurs compartiments successifs de la ligne de dépôt et
des débris
subsistant à la surface d'une couche mince déposée dans un compartiment
agissent comme des
masques pour les dépôts de couches minces subséquents et sont à l'origine de
défauts, ce
dispositif comprenant :
¨ un module d'obtention d'au moins une image représentant le défaut acquise
par au moins un
système de contrôle optique placé en sortie de la ligne de dépôt ;
¨ un module de détermination, à partir de ladite au moins une image, d'une
signature du défaut,
cette signature comprenant au moins une caractéristique représentative du
défaut ;
¨ un module d'identification d'au moins un compartiment de la ligne de
dépôt susceptible d'être
à l'origine du défaut à partir de la signature du défaut et en utilisant des
signatures de
référence associées aux compartiments de la ligne de dépôt.
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L'invention propose ainsi une solution simple et efficace pour localiser
l'origine dans
une ligne de dépôt d'un défaut affectant un empilement de couches minces
déposé sur un
substrat.
Dans le cadre de l'invention, le dépôt de l'empilement de couches minces sur
le
substrat est réalisé en faisant défiler le substrat successivement dans les
différents compartiments
de la ligne de dépôt, qui sont sous environnement contrôlé. En particulier, le
dépôt de l'empilement
de couches minces complet sur le substrat se fait sans mise à l'air ou
nettoyage intermédiaire du
substrat entre deux compartiments. Ainsi, des débris tombés sur le substrat
dans un compartiment
de la ligne de dépôt subsistent à la surface de la couche mince déposée dans
ce compartiment et
agissent comme des masques pour les dépôts de couches minces subséquents, ce
qui crée des
défauts. L'invention permet alors d'identifier un nombre réduit de
compartiments de la ligne de
dépôt, voire un unique compartiment, susceptibles d'être à l'origine de
défauts détectés en sortie
de la ligne de dépôt.
Pour cela, une signature de référence associée à un compartiment donné de la
ligne
de dépôt est évaluée à partir d'un dépôt de l'empilement de couches minces
effectué par passage
du substrat dans tous les compartiments de la ligne de dépôt en présence d'au
moins un débris
issu dudit compartiment donné. Autrement dit, dans le cadre de l'invention,
une signature de
référence associée à un compartiment donné est obtenue en se plaçant dans les
conditions de
génération de l'empilement de couches minces complet et, du fait de la
présence du débris issu
dudit compartiment donné, certaines couches minces peuvent manquer localement
dans
l'empilement. En dehors de l'emplacement du débris, toutes les couches minces
de l'empilement
1 sont présentes sur le substrat pour la détermination de la signature de
référence.
Dans un mode de réalisation de l'invention, le dépôt de couches minces est
réalisé par
la ligne de dépôt sur le substrat par un procédé de pulvérisation cathodique
assistée par champ
magnétique, dite "pulvérisation cathodique magnétron". Chaque compartiment de
la ligne de dépôt
comporte alors une cible de pulvérisation portée à un potentiel négatif, dite
"cathode", comprenant
les éléments chimiques à déposer, au voisinage de laquelle un plasma est créé
sous un vide
poussé. Les espèces actives du plasma, en bombardant la cible, arrachent les
éléments chimiques
de la cible, qui se déposent sur le substrat en formant la couche mince
désirée. Ce procédé est dit
réactif lorsque la couche mince est constituée d'un matériau résultant d'une
réaction chimique
entre les éléments arrachés de la cible et un gaz contenu dans le plasma. Un
avantage de ce
procédé de pulvérisation cathodique magnétron réside dans la possibilité de
déposer sur une
même ligne de dépôt un empilement très complexe de couches en faisant défiler
le substrat
successivement sous différentes cibles.
Dans le cadre de l'invention, plusieurs compartiments successifs de la ligne
de dépôt
peuvent participer au dépôt d'une couche mince d'un même matériau, dans des
proportions
prédéfinies. De manière avantageuse, dans le cas d'un défaut présent dans une
couche mince d'un
même matériau déposée dans plusieurs compartiments successifs de la ligne de
dépôt, l'invention
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permet d'identifier le ou les compartiments à l'origine du défaut parmi tous
les compartiments
participant au dépôt de cette couche mince.
Dans le cas d'une ligne de dépôt par pulvérisation cathodique magnétron, le
paramétrage des différents compartiments dans lesquels ont lieu les dépôts de
couches minces
comprend un ajustement de différents paramètres de la pulvérisation cathodique
magnétron, et
notamment, la pression du gaz et sa composition, la puissance appliquée sur la
cathode, l'angle
d'incidence des particules de bombardement, l'épaisseur du dépôt, etc.
Le substrat est de préférence une feuille en verre minéral ou en un matériau
organique
polymérique. Il est de préférence transparent, incolore ou coloré. Le verre
est de préférence de
type silico-sodo-calcique, mais il peut également être, par exemple, un verre
de type borosilicate
ou alumino-borosilicate. Les matériaux organiques polymériques préférés sont
le polycarbonate, le
polyméthacrylate de méthyle, le polyéthylène téréphtalate (PET), le
polyéthylène naphtalate (PEN),
ou encore les polymères fluorés tels que l'éthylène tétrafluoroéthylène
(ETFE). Le substrat peut
être rigide ou flexible. Le substrat peut être plan ou bombé.
La solution selon l'invention s'appuie sur l'exploitation d'images numériques
issues d'un
contrôle optique classiquement réalisé en sortie de la ligne de dépôt.
Conformément à l'invention,
ces images sont analysées en vue d'extraire une signature du défaut comprenant
une ou plusieurs
caractéristiques prédéterminées, représentatives du défaut, et dont
l'observation permet
d'identifier des compartiments de la ligne de dépôt susceptibles d'être
l'origine du défaut. A cet
effet, la signature du défaut est rapprochée directement ou indirectement (par
le biais par exemple
d'un ou de plusieurs arbres décisionnels) de différentes signatures de
référence, générées pour
chacun des compartiments de la ligne de dépôt et contenant les mêmes
caractéristiques que la
signature du défaut. Une signature de référence associée à un compartiment
représente les
valeurs de caractéristiques prédéterminées d'un défaut originaire de ce
compartiment. Elle peut
être obtenue par exemple expérimentalement à partir d'un tapage réalisé sur
les parois du
compartiment de manière à générer dans chaque compartiment des débris
résultant du tapage,
par simulation ou par calcul. On note que plusieurs signatures de référence
peuvent être associées
à chacun des compartiments de la ligne de dépôt. De même, chaque signature de
référence ne
correspond pas nécessairement à un unique point mais peut correspondre à un
intervalle de
valeurs, une portion de courbe, une portion de surface, etc. suivant le nombre
de composantes
comprises dans la signature de référence.
L'analyse de la signature du défaut en tenant compte des signatures de
référence
associées aux différents compartiments de la ligne de dépôt permet
d'identifier un nombre réduit
de compartiments de la ligne de dépôt, voire un unique compartiment,
susceptibles d'être à
l'origine du défaut.
Ainsi, par exemple, dans un mode particulier de réalisation, l'étape
d'identification
comprend une étape de comparaison de la signature du défaut avec une pluralité
de signatures de
référence associées à chaque compartiment de la ligne de dépôt, ledit au moins
un compartiment
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identifié comme étant susceptible d'être à l'origine du défaut étant associé à
une signature de
référence correspondant à la signature du défaut. Autrement dit, le ou les
compartiments identifiés
comme étant susceptibles d'être à l'origine du défaut sont dans ce cas les
compartiments dont les
signatures de référence se rapprochent le plus de la signature du défaut, au
sens par exemple
5 d'une distance prédéfinie ou de manière équivalente, d'une erreur de
prédiction prédéfinie.
L'invention s'applique avantageusement à différents empilements de couches
minces
susceptibles d'être déposés sur un substrat, en particulier un substrat
transparent, et notamment à
un empilement de couches minces formant un système interférentiel. Le choix de
la ou des
caractéristiques de la signature du défaut utilisée dans le cadre de
l'invention est adapté en
fonction des propriétés optiques de l'empilement de couches minces considéré,
en particulier de
ses propriétés de réflexion ou de transmission de rayonnements, ainsi que du
type d'images
fournies par le système de contrôle optique (images en réflexion, en
transmission, obtenues avec
des sources de rayonnement pouvant émettre dans différents domaines de
longueurs d'onde,
etc.).
A titre d'exemples d'empilements de couches minces susceptibles d'être déposés
sur
un substrat et analysés conformément à l'invention, on peut citer, sans
caractère limitatif :
¨ les empilements de couches minces qui modifient les propriétés de
réflexion du substrat dans
le domaine de longueurs d'onde du visible, tels que les couches métalliques
réfléchissantes,
notamment à base d'argent métallique, qui sont utilisées pour former les
miroirs, ou encore les
revêtements antireflets, qui visent à réduire la réflexion de rayonnement à
l'interface entre l'air
et le substrat. Un revêtement antireflet peut être formé, notamment, par un
empilement de
couches minces ayant des indices de réfraction alternativement plus faibles et
plus forts jouant
le rôle d'un filtre interférentiel à l'interface entre l'air et le substrat,
ou encore par un
empilement de couches minces présentant un gradient, continu ou échelonné,
d'indices de
réfraction entre l'indice de réfraction de l'air et celui du substrat ;
¨ les empilements de couches minces qui confèrent au substrat des
propriétés de réflexion des
rayonnements infrarouges, tels que les empilements transparents comprenant au
moins une
couche mince métallique ou à base d'oxyde transparent électro-conducteur
(TCO), dite couche
fonctionnelle, notamment à base d'argent, de niobium, de chrome, d'alliage
nickel-chrome
(NiCr), d'oxyde mixte d'indium et d'étain (ITO), et des revêtements situés de
part et d'autre de
chaque couche fonctionnelle pour former un système interférentiel. Ces
empilements
transparents à propriétés de réflexion des rayonnements infrarouges sont
utilisés pour former
des vitrages à contrôle solaire, en particulier anti-solaires, visant à
diminuer la quantité
d'énergie solaire entrante, ou à faible émissivité, visant à diminuer la
quantité d'énergie
dissipée vers l'extérieur d'un bâtiment ou d'un véhicule ;
¨ les empilements de couches minces qui confèrent au substrat des
propriétés de conduction
électrique, tels que les empilements transparents comprenant au moins une
couche mince
métallique, notamment à base d'argent, ou une couche mince à base d'oxydes
transparents
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électro-conducteurs (TCO), par exemple à base d'oxyde mixte d'étain et
d'indium (ITO), à base
d'oxyde mixte d'indium et de zinc (IZO), à base d'oxyde de zinc dopé au
gallium ou à
l'aluminium, à base d'oxyde de titane dopé au niobium, à base de stannate de
cadmium ou de
zinc, à base d'oxyde d'étain dopé au fluor et/ou à l'antimoine. Ces
revêtements à propriétés de
conduction électrique sont utilisés, notamment, dans des vitrages chauffants,
où l'on fait
circuler un courant électrique au sein du revêtement de manière à générer de
la chaleur par
effet Joule, ou encore en tant qu'électrode dans des dispositifs électroniques
à couches, en
particulier en tant qu'électrode transparente située en face avant de
dispositifs à diode
électroluminescente organique (OLED), de dispositifs photovoltaïques, de
dispositifs
électrochromes ;
¨ les empilements de couches minces qui confèrent au substrat des propriétés
auto-nettoyantes,
tels que les empilements transparents à base d'oxyde de titane, qui facilitent
la dégradation
des composés organiques sous l'action de rayonnements ultraviolets et
l'élimination des
salissures minérales sous l'action d'un ruissellement d'eau ;
¨ les empilements de couches minces qui confèrent au substrat des propriétés
d'anticondensation, des propriétés hydrophobes, etc.
La ou les caractéristique(s) choisies pour former la signature du défaut ont
préférentiellement une valeur qui évolue en fonction des compartiments
participant au dépôt de
l'empilement de couches minces, de sorte à permettre aisément l'identification
d'un compartiment
à l'origine d'un défaut dans cet empilement. Par exemple, on peut choisir une
caractéristique dont
la valeur est une fonction strictement monotone (i.e. croissante ou
décroissante) de l'épaisseur de
dépôt sur le substrat, de sorte que la valeur de cette caractéristique dans la
signature du défaut
permette d'identifier une épaisseur de dépôt à laquelle celui-ci est apparu. A
partir de la
connaissance de cette épaisseur et du compartiment en charge du dépôt d'une
couche mince
correspondant à cette épaisseur, on peut en déduire facilement le compartiment
à l'origine du
défaut. Ce choix d'une caractéristique strictement monotone en fonction de
l'épaisseur de dépôt
sur le substrat est particulièrement avantageux car il permet à partir d'une
signature comprenant
une unique caractéristique bien choisie d'identifier un unique compartiment à
l'origine du défaut.
Une relation univoque entre la valeur de chaque caractéristique de la
signature et un
compartiment de la ligne de dépôt n'est toutefois pas une condition
essentielle de l'invention,
autrement dit, il n'est pas nécessaire que chaque compartiment corresponde à
une valeur distincte
de chaque caractéristique. Une ambiguïté, ou dégénérescence, entre deux
compartiments ou plus
peut en effet subsister lorsque l'on considère une caractéristique donnée.
Notamment, une même
valeur d'une caractéristique peut correspondre à deux compartiments distincts
de la ligne de
dépôt.
En effet, on note tout d'abord que, y compris dans le cas où il reste une
ambiguïté, l'invention permet de réduire drastiquement le nombre de
compartiments soupçonnés
d'être à l'origine du défaut. Comme mentionné précédemment, une ligne de dépôt
dans le cas d'un
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dépôt d'un empilement de couches minces sur un substrat peut facilement
comprendre 20 voire 30
compartiments. L'invention permet de se limiter à quelques compartiments pour
lesquels une
ambiguïté subsiste, c'est-à-dire en choisissant bien les caractéristiques, à
au plus deux ou trois
compartiments. Il est par ailleurs possible de réduire encore ce nombre en
considérant plusieurs
caractéristiques dans la signature du défaut, la multiplicité des
caractéristiques permettant de lever
les ambiguïtés résiduelles.
On note que les caractéristiques considérées pour former la signature d'un
défaut
peuvent dépendre de la nature des images obtenues et fournies par les systèmes
optiques (ex.
images en réflexion ou en transmission, types de sources de rayonnement
utilisées pour générer
les images, etc.). L'utilisation d'images de natures différentes peut
permettre avantageusement de
lever les ambiguïtés précitées en extrayant de chaque type d'images
différentes caractéristiques
complémentaires pour former la signature du défaut.
Ladite au moins une image représentant le défaut peut être, notamment, une
image
codée en niveaux de gris, une image codée en RVB, une image hyperspectrale.
Ainsi, à titre illustratif, dans un mode particulier de réalisation, ladite au
moins une
image peut comprendre une image en réflexion codée en niveaux de gris et une
image en
transmission codée en niveaux de gris.
Ce mode de réalisation peut avoir une application privilégiée mais non
limitative
lorsque l'empilement de couches minces comprend plusieurs couches ayant une
faible émissivité.
L'utilisation d'informations extraites d'une image en transmission en plus des
informations extraites
de l'image en réflexion permet d'avoir une signature comprenant davantage de
caractéristiques, et
de pouvoir localiser plus précisément l'origine du défaut affectant
l'empilement de couches minces.
Dans un autre mode de réalisation, ladite au moins une image peut comprendre
deux
images (en réflexion et/ou transmission) codées en niveaux de gris acquises
par ledit au moins un
système optique en utilisant deux sources de rayonnement émettant dans deux
domaines de
longueurs d'onde au moins partiellement distincts, notamment une source de
rayonnement
émettant dans le domaine de longueurs d'onde du visible et une source de
rayonnement émettant
dans le domaine de longueurs d'onde de l'infrarouge. La combinaison d'images
obtenues à l'aide
de deux sources de rayonnement émettant à des longueurs d'onde différentes,
qui sont choisies
astucieusement, peut permettre de lever une ambiguïté.
Certains empilements peuvent en effet présenter des caractéristiques
strictement
monotones en fonction de l'épaisseur de dépôt dans le domaine de l'infrarouge
que ce mode de
réalisation permet avantageusement d'exploiter.
L'invention permet donc d'opérer une maintenance ciblée sur la ligne de dépôt,
en
concentrant les opérations de maintenance (et notamment de nettoyage) ou plus
généralement les
actions correctives sur les quelques compartiments identifiés, voire un unique
compartiment. De
telles actions correctives peuvent consister typiquement à taper sur les
parois de chaque
compartiment identifié afin de débarrasser celles-ci des débris et poussières
éventuels qui les
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recouvrent et qui sont susceptibles de se déposer sur le substrat lors du
dépôt de la couche mince
réalisé dans ce compartiment. Ces opérations de maintenance peuvent avoir lieu
indifféremment
en cours de production, ou à la fin de la production.
L'invention permet ainsi d'intervenir plus promptement et plus efficacement
sur la ligne
de dépôt, tout en limitant les coûts associés. L'identification du ou des
compartiments à l'origine de
défauts est en outre très rapide grâce à l'invention. Il en résulte un gain de
temps important dans
la résolution de crise lorsque l'on détecte l'apparition de défauts sur les
substrats revêtus issus de
la ligne de dépôt.
Dans un mode particulier de réalisation :
¨ ladite au moins une image comprend une image en réflexion codée en niveaux
de gris, et la
signature du défaut comprend une caractéristique définie à partir d'un
coefficient de réflexion
du défaut déterminé à partir de l'image en réflexion ; et/ou
¨ ladite au moins une image comprend une image en transmission codée en
niveaux de gris, et
la signature du défaut comprend une caractéristique définie à partir d'un
coefficient de
transmission du défaut déterminé à partir de l'image en transmission.
Ces coefficients de réflexion et/ou de transmission peuvent être déterminés
par
exemple en utilisant une méthode d'érosion successive appliquée sur le défaut
représenté sur
l'image codée en niveaux de gris, et au cours de laquelle, à chaque étape, une
valeur du
coefficient de réflexion et/ou de transmission est déterminée. D'autres
méthodes peuvent bien
entendu être envisagées en variante.
Les inventeurs ont judicieusement découvert en effet qu'il est possible, à
partir de
l'image en réflexion ou de l'image en transmission codée en niveaux de gris du
défaut et plus
particulièrement d'un niveau de contraste en réflexion ou en transmission du
défaut déterminé à
partir de cette image, d'identifier de quel(s) compartiment(s) pouvait être
issu ce défaut. Plus
particulièrement, les inventeurs ont établi une corrélation entre le niveau de
contraste en réflexion
ou en transmission du défaut et l'épaisseur à laquelle l'empilement a été
arrêté suite à la chute
d'une poussière ou d'un débris, autrement dit l'épaisseur à laquelle est
apparu le défaut. Cette
épaisseur peut être aisément associée à un compartiment de la ligne de dépôt
participant au dépôt
de l'empilement de couches minces. On note que lorsque l'image n'est pas
hyperspectrale,
l'invention repose sur l'hypothèse que la valeur de contraste considérée
extraite des images
fournies par le système de contrôle optique traduit la vraie valeur
intégrée de contraste (en
réflexion ou en transmission) qui serait calculée à partir du spectre (de
réflexion ou de
transmission). Par traduit , on entend que la valeur de contraste
considérée est représentative
de cette vraie valeur, soit de manière absolue, soit en relatif (i.e. elle
peut être proportionnelle à
cette vraie valeur ou être une fonction monotone de celle-ci).
A titre illustratif, dans le cas d'un empilement transparent de couches minces
à
propriétés de réflexion des rayonnements infrarouges tel que décrit
précédemment, comprenant
une couche mince d'argent encadrée par deux revêtements comprenant chacun une
ou plusieurs
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couches minces pour former un système interférentiel, on peut observer une
évolution du
coefficient de réflexion lumineuse moyen observé sur l'image en réflexion
(éventuellement
normalisé) en fonction de l'épaisseur de l'empilement ayant la forme d'un V
inversé (A) et
présentant un maximum au niveau de la couche mince d'argent. Ce maximum au
niveau de la
couche d'argent s'explique du fait de la faible émissivité de la couche
d'argent, qui se traduit par
une réflexion lumineuse maximale. En d'autres mots, l'évolution du coefficient
de réflexion
lumineuse en fonction de l'épaisseur est une fonction croissante avant la
couche d'argent puis
décroissante après celle-ci. Il est donc aisé de discriminer, à partir de
cette représentation et de la
connaissance de coefficients de réflexion lumineuse dits de référence
caractérisant chacun des
compartiments de la ligne de dépôt, un compartiment susceptible d'être à
l'origine du défaut parmi
les compartiments d'une première série de compartiments participant au dépôt
du premier
revêtement déposé avant la couche d'argent, ou un compartiment susceptible
d'être à l'origine du
défaut parmi les compartiments d'une seconde série de compartiments
participant au dépôt du
second revêtement déposé après la couche d'argent.
Ainsi, dans l'exemple illustré ci-avant, si la signature du défaut comprend
une unique
caractéristique définie à partir du coefficient de réflexion lumineuse moyen
du défaut, on obtient à
l'issue du procédé selon l'invention, deux compartiments susceptibles d'être à
l'origine du défaut
constaté sur l'empilement de couches minces.
Pour déterminer si le compartiment à l'origine du défaut observé appartient à
la
première ou à la seconde série de compartiments, les inventeurs proposent
avantageusement
d'exploiter une seconde caractéristique du défaut, à savoir dans l'exemple
précité, la présence ou
non d'un anneau clair (i.e. correspondant à une réflexion maximale) entourant
le défaut sur l'image
en réflexion.
Dans un mode particulier de réalisation de l'invention, le procédé de
localisation
comprend donc en outre une étape de détection d'une présence d'un anneau clair
sur le pourtour
du défaut représenté sur ladite au moins une image, la signature du défaut
comprenant une
caractéristique traduisant cette présence.
Les inventeurs ont en effet relié la présence d'un tel anneau clair avec
l'introduction
d'un défaut avant le dépôt de la couche d'argent, i.e. dans un compartiment de
la première série
de compartiments participant au dépôt du premier revêtement déposé avant la
couche d'argent,
l'absence d'un tel anneau clair traduisant au contraire l'introduction d'un
défaut après le dépôt de
la couche d'argent, i.e. dans un compartiment de la seconde série de
compartiments participant au
dépôt du second revêtement déposé après la couche d'argent. On note que la
présence d'un tel
anneau clair peut aisément être détectée grâce à l'utilisation de la méthode
d'érosion mentionnée
précédemment, en observant les valeurs du coefficient de réflexion lumineuse
obtenues aux
différentes itérations de la méthode d'érosion, et notamment lors des
premières itérations.
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Ceci s'applique également lorsque le système optique fournit une image en
transmission du défaut et qu'une caractéristique de la signature du défaut est
déterminée à partir
d'un coefficient de transmission lumineuse du défaut.
Dans un mode particulier de réalisation de l'invention, le procédé comprend en
outre :
5 ¨
une étape de détermination d'un gradient de variation du coefficient (de
réflexion ou de
transmission) ; et
¨ une étape de détection d'une forme du défaut à partir du gradient de
variation déterminé.
Ce mode de réalisation permet d'obtenir des informations complémentaires sur
le
défaut, notamment s'il s'agit d'un défaut plat ou d'un défaut en trois
dimensions. Une telle
10
information peut être utile pour identifier, au sein même d'un compartiment,
quels éléments du
compartiment sont à l'origine des poussières et/ou des débris qui se sont
déposés sur le substrat.
L'invention s'applique, comme mentionné ci-avant, à des images codées en
niveau de
gris (ex. images en réflexion et/ou en transmission, acquises au moyen d'une
source de
rayonnement émettant dans le domaine de longueurs d'onde du visible et/ou dans
le domaine de
longueurs d'onde de l'infrarouge, etc.). Toutefois cette hypothèse n'est pas
limitative et l'invention
peut être également mise en oeuvre à partir d'autres types d'images. Les
signatures considérées
sont alors adaptées aux informations pouvant être extraites de ces images.
Ainsi, dans un mode particulier de réalisation, ladite au moins une image
comprend
une image en réflexion ou en transmission codée en rouge, vert et bleu (RVB),
et le procédé
comprend en outre une étape de conversion de l'image RVB dans un espace
colorimétrique
L*a*b*, la signature du défaut comprenant des composantes en a* et b* d'une
surface de fond du
défaut déterminées à partir de l'image convertie. La signature du défaut peut
également
comprendre en outre une composante en L* du défaut déterminée à partir de
l'image convertie.
Dans un autre mode de réalisation, ladite au moins une image comprend une
image
hyperspectrale et la signature du défaut comprend un spectre représentant des
valeurs d'un
coefficient de réflexion ou de transmission d'une surface de fond du défaut en
fonction d'une
longueur d'onde. Par ailleurs, chaque signature de référence associée à un
compartiment de la
ligne de dépôt peut comprendre, dans ce mode de réalisation, une pluralité de
spectres
correspondant à différentes épaisseurs de la couche déposée dans le
compartiment.
Ces différents types d'images, codées en RVB ou hyperspectrales, apportent
davantage d'informations sur le défaut que des images codées en niveaux de
gris. Elles nécessitent
toutefois d'avoir recours à des systèmes de contrôle optique plus complexes et
souvent plus
coûteux. L'invention permet de s'adapter à différents systèmes de contrôle
optique placés en sortie
de la ligne de dépôt.
Dans les modes de réalisation précités, un nombre réduit de caractéristiques
représentatives du défaut a été extrait des images de ce défaut et exploité.
Ce nombre réduit de
caractéristiques limite la complexité de l'étape d'identification, puisque
seulement quelques
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caractéristiques sont à rapprocher des signatures de référence des
compartiments lors de cette
étape.
Dans un autre mode de réalisation de l'invention, l'étape d'identification
comprend une
application d'une méthode d'apprentissage automatique sur la signature du
défaut, ladite méthode
d'apprentissage s'appuyant sur un modèle entraîné à partir des signatures de
référence associées
aux compartiments de la ligne de dépôt.
L'entraînement du modèle est réalisé préférentiellement sur un grand nombre
d'images
représentant des défauts dont on est capable d'identifier l'origine ou dont on
connaît l'origine, ces
images ayant été obtenues sur plusieurs jours de production. Un tel modèle est
par exemple
constitué d'un ou de plusieurs arbres décisionnels entraînés à partir de
signatures de références
des compartiments extraites du grand nombre d'images. La méthode
d'apprentissage automatique
dès lors utilisée lors de l'étape d'identification peut être par exemple un
algorithme dit de forêts
d'arbres décisionnels aussi plus connu sous l'appellation de random decision
forest en anglais
apte à utiliser de tels arbres décisionnels. Toutefois, tout autre algorithme
permettant de classer
des éléments entre eux et s'appuyant sur un modèle entraîné à partir de
valeurs de référence peut
être utilisé en variante (ex. algorithme des plus proches voisins, machines à
vecteurs de support
ou Support Vector Machine (SVM) en anglais, réseaux de neurones, etc.).
Dans ce mode de réalisation, des caractéristiques remarquables du défaut
autres que
celles citées précédemment peuvent être aisément extraites des images
numériques et exploitées
pour identifier le compartiment à l'origine du défaut. Préférentiellement, la
signature du défaut
déterminée à partir de ladite au moins une image comprend au moins une
caractéristique
d'intensité lumineuse du défaut et/ou une caractéristique relative à une forme
du défaut.
A titre d'exemple, ladite au moins une caractéristique d'intensité lumineuse
du défaut
peut comprendre :
¨ des caractéristiques représentatives d'un profil radial d'intensité
lumineuse du défaut ; et/ou
¨ des caractéristiques représentatives d'une pente d'un profil radial
d'intensité lumineuse du
défaut ; et/ou
¨ une caractéristique représentative d'une intensité lumineuse moyenne du
défaut ; et/ou
¨ une caractéristique représentative d'une intensité lumineuse au centre du
défaut.
De façon similaire, ladite au moins une caractéristique relative à une forme
du défaut
peut comprendre :
¨ une caractéristique représentative d'une aire du défaut ; et/ou
¨ une caractéristique représentative d'un ratio d'un périmètre du défaut
sur une aire du défaut ;
et/ou
¨ une caractéristique représentative d'un facteur de forme du défaut.
Les caractéristiques précitées ont été identifiées par les inventeurs comme
permettant,
lorsqu'elles sont utilisées en tout ou partie, d'identifier de manière très
fiable le compartiment à
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l'origine du défaut. Il convient de noter que le recours à une méthode
d'apprentissage automatique
permet de prendre en compte aisément un nombre plus important de
caractéristiques du défaut.
Il convient de noter que dans tous les modes de réalisation précédemment
décrits de
l'invention, les correspondances entre les signatures de référence et les
compartiments sont
susceptibles d'évoluer, et dépendent notamment du paramétrage de la ligne de
dépôt, lors du
dépôt des couches minces sur le substrat. En effet la contribution de chaque
cathode à l'épaisseur
de l'empilement peut être amenée à être modifiée, notamment du fait de
modifications de la
puissance appliquée sur la cathode, de la vitesse de défilement du substrat en
regard de la
cathode, de la pression du gaz utilisé dans le compartiment de la cathode et
sa composition, etc.
Cette dépendance vis-à-vis des paramètres du dépôt peut être prise en compte
aisément de façon
empirique ou de façon analytique, en particulier à l'aide d'un modèle de
calcul reliant les
paramètres du dépôt à l'épaisseur de l'empilement correspondant à chaque
compartiment.
Dans un mode particulier de réalisation, les différentes étapes du procédé de
localisation sont déterminées par des instructions de programmes
d'ordinateurs.
En conséquence, l'invention vise aussi un programme d'ordinateur sur un
support
d'enregistrement ou support d'informations, ce programme étant susceptible
d'être mis en oeuvre
dans un dispositif de localisation ou plus généralement dans un ordinateur, ce
programme
comportant des instructions adaptées à la mise en oeuvre des étapes d'un
procédé de localisation
tel que décrit ci-dessus.
Ce programme peut utiliser n'importe quel langage de programmation, et être
sous la
forme de code source, code objet, ou de code intermédiaire entre code source
et code objet, tel
que dans une forme partiellement compilée, ou dans n'importe quelle autre
forme souhaitable.
L'invention vise aussi un support d'informations ou d'enregistrement lisible
par un
ordinateur, et comportant des instructions d'un programme d'ordinateur tel que
mentionné ci-
dessus.
Le support d'informations ou d'enregistrement peut être n'importe quelle
entité ou
dispositif capable de stocker le programme. Par exemple, le support peut
comporter un moyen de
stockage, tel qu'une ROM, par exemple un CD ROM ou une ROM de circuit
microélectronique, ou
encore un moyen d'enregistrement magnétique, par exemple une disquette (floppy
disc) ou un
.. disque dur.
D'autre part, le support d'informations ou d'enregistrement peut être un
support
transmissible tel qu'un signal électrique ou optique, qui peut être acheminé
via un câble électrique
ou optique, par radio ou par d'autres moyens. Le programme selon l'invention
peut être en
particulier téléchargé sur un réseau de type Internet.
Alternativement, le support d'informations ou d'enregistrement peut être un
circuit
intégré dans lequel le programme est incorporé, le circuit étant adapté pour
exécuter ou pour être
utilisé dans l'exécution du procédé en question.
L'invention vise aussi un système comprenant :
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¨ une ligne de dépôt comprenant une succession de compartiments aptes à
déposer un
empilement de couches minces sur un substrat, où chaque couche mince d'un
matériau est
déposée dans un ou plusieurs compartiments successifs de la ligne de dépôt et
des débris
subsistant à la surface d'une couche mince déposée dans un compartiment
agissent comme
des masques pour les dépôts de couches minces subséquents et sont à l'origine
de défauts ;
¨ au moins un système de contrôle optique placé en sortie de la ligne de
dépôt configuré pour
fournir au moins une image représentant un défaut affectant l'empilement de
couches minces
déposées sur le substrat ; et
¨ un dispositif de localisation selon l'invention, apte à identifier parmi
la succession de
compartiments de la ligne de dépôt au moins un compartiment susceptible d'être
à l'origine du
défaut.
On peut également envisager, dans d'autres modes de réalisation, que le
procédé de
localisation, le dispositif de localisation et le système selon l'invention
présentent en combinaison
tout ou partie des caractéristiques précitées.
Brève description des dessins
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront
de la
description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en
illustrent un exemple de
réalisation dépourvu de tout caractère limitatif. Sur les figures :
- la figure 1 représente, de façon schématique, un système conforme à
l'invention, dans un
mode particulier de réalisation ;
- la figure 2 représente une ligne de dépôt d'un empilement de couches
minces comprise dans le
système de la figure 1;
- la figure 3 représente un système de contrôle optique placé en sortie
de la ligne de dépôt dans
le système de la figure 1;
- la figure 4 représente de façon schématique l'architecture matérielle
d'un dispositif de
localisation selon l'invention inclus dans le système de la figure 1, dans un
mode particulier de
réalisation ;
- les figures 5, 11, 14 et 16 représentent sous forme d'ordinogrammes quatre
modes de
réalisation du procédé de localisation selon l'invention ;
- la figure 6 représente une méthode d'érosion successive pouvant être
appliquée sur une image
d'un défaut affectant un empilement de couches minces pour déterminer la
signature de ce
défaut dans un mode particulier de réalisation ;
- les figures 7, 9A-9C, 10, 12, 13, et 15 présentent différents exemples
de signatures de
référence pouvant être utilisées pour identifier le compartiment à l'origine
d'un défaut affectant
un empilement de couches minces conformément à l'invention ; et
- la figure 8 illustre un compartiment comprenant une cathode, ainsi que
les différents éléments
protégeant cette cathode.
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Description détaillée de l'invention
La figure 1 représente, dans son environnement, un système 1 conforme à
l'invention, dans un mode particulier de réalisation.
Le système 1 comporte :
¨ une ligne de dépôt 2 permettant le dépôt d'un empilement de couches
minces sur un substrat
transparent 3 ;
¨ un système de contrôle optique 4 placé en sortie de la ligne de dépôt 2,
et apte à acquérir
diverses images numériques du substrat transparent revêtu de l'empilement de
couches
minces (référencé par 5), et à détecter à partir de ces images la présence de
défauts affectant
le substrat revêtu 5 ; et
¨ un dispositif de localisation 6 conforme à l'invention, apte à analyser
les images numériques IM
des défauts détectés par le système de contrôle optique 4 en vue de localiser
leur origine dans
la ligne de dépôt 2.
Dans les exemples envisagés ci-après, l'empilement de couches minces est
déposé sur
un substrat en verre 3 et forme un système interférentiel. Dans ces exemples,
l'empilement de
couches minces comprend une ou plusieurs couches fonctionnelles à propriétés
de réflexion dans
l'infrarouge (à savoir une ou deux couches d'argent dans les exemples 1 et 2,
une couche d'oxyde
mixte d'indium et d'étain (ITO) dans l'exemple 3), et des revêtements formés
d'une ou plusieurs
couches minces situés de part et d'autre de chaque couche fonctionnelle pour
former le système
interférentiel. Dans la suite, on désigne par le terme "module" (M1, M2, M3)
chacun des
revêtements qui encadrent la ou les couches fonctionnelles d'argent ou d'ITO,
étant entendu qu'un
module peut être constitué d'une unique couche mince ou d'une pluralité de
couches minces.
Bien entendu, les exemples exposés ci-après ne sont pas limitatifs en soi et
d'autres
empilements de couches minces ainsi que d'autres substrats, notamment
transparents (ex.
substrats en matériau organique polymérique, flexibles ou rigides), peuvent
être envisagés.
Dans les exemples ci-après, les revêtements ou "modules", qui encadrent la ou
les
couches fonctionnelles, sont constitués de couches minces à base de matériaux
diélectriques (ex.
couches minces d'oxyde, de nitrure, d'oxynitrure). En variante, notamment dans
le cas de couches
minces métalliques en tant que couches fonctionnelles, chaque module qui est
disposé au-dessus,
dans le sens de dépôt de l'empilement, d'une couche mince métallique peut
comprendre, en tant
que couche sus-jacente à la couche mince métallique, une fine couche
métallique de sur-bloqueur,
oxydée ou non, destinée à protéger la couche mince métallique pendant le dépôt
d'une couche
ultérieure, par exemple si cette dernière est déposée sous atmosphère oxydante
ou nitrurante, et
pendant un éventuel traitement thermique ultérieur. Chaque couche mince
métallique peut
également être déposée sur et en contact avec une fine couche métallique de
sous-bloqueur.
L'empilement de couches minces peut donc comprendre une couche de sur-bloqueur
et/ou une
couche de sous-bloqueur encadrant la ou chaque couche mince métallique. Ces
couches de
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bloqueur, qui sont des couches très fines, normalement d'une épaisseur
inférieure à 1 nm pour ne
pas affecter la transmission lumineuse de l'empilement, jouent le rôle de
couches sacrificielles, en
particulier susceptibles de capter l'oxygène.
Dans le mode de réalisation illustré à la figure 1, le dépôt de couches minces
est
5 réalisé par la ligne de dépôt 2 sur le substrat en verre 3 au moyen d'une
technique de pulvérisation
cathodique assistée par champ magnétique aussi appelée pulvérisation
cathodique magnétron.
De façon connue, une technique de pulvérisation cathodique s'appuie sur la
condensation au sein d'une atmosphère raréfiée d'une vapeur d'un matériau
cible issue d'une
source de pulvérisation sur un substrat. Plus précisément, les atomes de la
source (aussi désignée
10 par cible) sont éjectés dans un gaz ionisé, tel que par exemple l'argon,
dans une enceinte sous
vide maintenue à une certaine pression. Un champ électrique est créé
conduisant à l'ionisation du
gaz formant ainsi un plasma. La cible est portée à un potentiel négatif
(cathode) de sorte que les
ions présents dans le plasma sont attirés par la cible et éjectent des atomes
de celle-ci. Les
particules ainsi pulvérisées sont diffusées dans l'enceinte et certaines
d'entre elles sont recueillies
15 notamment sur le substrat sur lequel elles forment une couche mince.
Dans le cas d'une cathode
magnétron, un champ magnétique orienté perpendiculaire au champ électrique est
créé en outre
par des aimants placés à proximité de la cathode de sorte à confiner les
électrons au voisinage de
la cathode. Ceci permet d'accroître le taux d'ionisation du gaz, et ainsi
d'améliorer de manière
importante le rendement de dépôt comparativement à une technique de
pulvérisation cathodique
conventionnelle. Les techniques de pulvérisation cathodique étant connues de
l'homme de l'art,
elles ne sont pas décrites plus en détail ici.
La figure 2 représente schématiquement la ligne de dépôt 2 utilisée pour
réaliser le
dépôt de couches minces par pulvérisation cathodique sur le substrat en verre
3. Elle comprend ici
une chambre d'entrée 7, une première chambre tampon 8, une chambre de
pulvérisation
cathodique magnétron 10 comprenant une première section de transfert 9 et une
seconde section
de transfert 11, une seconde chambre tampon 12 et une chambre de sortie 13.
La chambre de pulvérisation cathodique 10 comprend, outre les deux sections de
transfert 9 et 11, une succession d'éléments Ei, i=1,...,N où N désigne un
nombre entier. Chaque
élément Ei comprend un compartiment ou chambre de dépôt 15-i contenant une
cathode utilisée
comme cible lors de la pulvérisation cathodique magnétron, et un ou deux
compartiment(s) ou
chambre(s) de pompage équipé(e)(s) d'une pompe, et localisé(e)(s) le cas
échéant de part et
d'autre de la chambre de dépôt pour créer le vide dans celle-ci. Le substrat
en verre 3 circule dans
les différents compartiments successifs de la chambre de pulvérisation
cathodique 10, entraîné par
un convoyeur ou un tapis roulant 16.
La succession des différents éléments Ei, i=1,...,N permet le dépôt d'un
empilement de
couches minces sur le substrat en verre 3. Il convient de noter que plusieurs
compartiments 15-i
successifs peuvent participer au dépôt d'une couche mince d'un même matériau,
dans des
proportions prédéfinies. Le paramétrage des différents compartiments 15-i dans
lesquels ont lieu
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les dépôts de couches minces consiste à ajuster différents paramètres de la
pulvérisation
cathodique magnétron, et notamment, la pression du gaz et sa composition, la
puissance
appliquée sur la cathode, l'angle d'incidence des particules de bombardement,
l'épaisseur du
dépôt, etc.
Le système de contrôle optique 4 est placé en sortie de la ligne de dépôt 2.
Comme
illustré schématiquement à la figure 3, il est équipé d'une ou de plusieurs
caméras 17 et de
plusieurs sources de rayonnement 18 permettant d'acquérir et de générer
différents types
d'images numériques du substrat revêtu 5 issu de la ligne de dépôt 2. Dans
l'exemple envisagé à la
figure 3, le système de contrôle optique 4 comprend trois sources de
rayonnement 18, à savoir,
une source lumineuse 18-1 de type RDF (pour Reflection Dark Field ou réflexion
en champ foncé),
une source lumineuse 18-2 de type RBF (pour Reflection Bright Field ou
réflexion en champ clair)
et une source lumineuse 18-3 de type TBF (pour Transmission Bright Field ou
transmission en
champ clair). Ces sources lumineuses sont allumées puis éteintes
alternativement afin d'acquérir
différentes configurations d'images numériques en réflexion (correspondant à
la réflexion de la
source lumineuse sur le substrat revêtu) et/ou en transmission (correspondant
à la lumière issue
de la source lumineuse et transmise à travers le substrat revêtu) représentant
les défauts
potentiels affectant le substrat revêtu 5 comportant l'empilement de couches
minces.
Aucune limitation n'est attachée à la nature des caméras 17, des images
numériques
en résultant, et de la configuration des sources de rayonnement. Ainsi,
suivant leur nature et leurs
capacités, les caméras 17 peuvent fournir par exemple des images numériques
codées en niveaux
de gris, des images trichromes codées en RVB (Rouge Vert Bleu), ou il peut
s'agir encore de
caméras hyperspectrales aptes à fournir des images hyperspectrales, etc. Par
ailleurs, des sources
de rayonnement opérant dans le domaine du visible ou dans d'autres domaines de
longueurs
d'onde, comme par exemple dans le domaine de l'infrarouge, peuvent être
utilisées par le système
de contrôle optique 4. Ces sources de rayonnement peuvent être orientées
suivant différents
angles en fonction des images que l'on souhaite acquérir et utiliser pour
localiser le ou les
compartiments à l'origine du défaut.
La figure 6 montre dans sa partie inférieure, à titre illustratif, une image
numérique en
réflexion, codée en niveaux de gris, acquise à partir d'une source lumineuse
RBF opérant dans le
domaine du visible. La tâche apparaissant sur cette image reflète un défaut
détecté par le système
de contrôle optique 4. Sur cette image, le contraste mesuré par la caméra du
système de contrôle
optique 4 est proportionnel à la réflexion lumineuse du défaut. On note que
lorsque l'image n'est
pas hyperspectrale comme c'est le cas ici, l'invention repose sur l'hypothèse
que la valeur de
contraste considérée extraite des images fournies par le système de contrôle
optique traduit la
vraie valeur de la quantité intégrée (RL ou TL) qui serait extraite d'une
réponse spectrale (de façon
relative ou absolue).
Un tel système de contrôle optique est connu en soi et classiquement utilisé
pour
détecter des défauts affectant les dépôts réalisé dans une ligne de dépôt
telle que la ligne de
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dépôt 2. Il n'est donc pas décrit plus en détail ici. On note que l'invention
ne se limite pas à
l'utilisation d'un unique système de contrôle optique et on peut envisager que
les images traitées
par le dispositif de localisation selon l'invention proviennent d'une
pluralité de systèmes de contrôle
optiques placés en sortie de la ligne de dépôt.
Comme mentionné précédemment, les défauts affectant le substrat revêtu peuvent
être notamment dus à des poussières ou à des débris présents dans certains
compartiments 15-i
de la chambre de pulvérisation cathodique 10 et qui sont tombés de manière
erratique sur le
substrat lorsque celui-ci a circulé dans ces compartiments. De manière très
avantageuse, en
exploitant les images des défauts détectés sur les substrats revêtus 5 issus
de la ligne de dépôt 2,
le dispositif de localisation 6 selon l'invention est capable de localiser le
compartiment 15-i de la
ligne de dépôt 2 à l'origine de ce défaut.
Dans le mode de réalisation décrit ici, le dispositif de localisation 6 est un
ordinateur
dont l'architecture matérielle est représentée schématiquement à la figure 4.
Il comprend un
processeur 19, une mémoire vive 20, une mémoire morte 21, une mémoire non
volatile 22, un
module de communication 23, et divers modules d'entrée/sortie 24.
Le module de communication 23 permet au dispositif de localisation 6 d'obtenir
les
images de défauts acquises par le système de contrôle optique 4. Il peut
comprendre notamment
un bus de données numériques, et/ou des moyens de communication sur un réseau
(local ou
distant) tels que par exemple une carte réseau, etc., selon la façon dont le
système de contrôle
optique 4 et le dispositif de localisation 6 sont reliés entre eux.
Les modules d'entrée/sortie 24 du dispositif de localisation 6 comprennent
notamment
un clavier, une souris, un écran, et/ou tout autre moyen (e.g. une interface
graphique) permettant
de configurer le dispositif de localisation 6 et d'accéder aux résultats de
l'analyse qu'il conduit sur
les images de défauts qui lui sont fournies.
La mémoire morte 21 du dispositif de localisation 6 constitue un support
d'enregistrement conforme à l'invention, lisible par le processeur 19 et sur
lequel est enregistré un
programme d'ordinateur PROG conforme à l'invention, comportant des
instructions pour l'exécution
des étapes d'un procédé de localisation selon l'invention.
Ce programme d'ordinateur PROG définit de façon équivalente des modules
fonctionnels et logiciels ici configurés pour mettre en oeuvre les étapes du
procédé de localisation
selon l'invention. Ces modules fonctionnels s'appuient ou commandent les
éléments matériels 19 à
24 cités précédemment. Ils comprennent notamment ici :
¨ un module d'obtention 6A d'au moins une image représentant un défaut,
acquise par le
système de contrôle optique 4, ce module 6A étant apte à communiquer et à
commander le
module de communication 23 ;
¨ un module de détermination 6B, à partir de ladite au moins une image,
d'une signature du
défaut comprenant au moins une caractéristique représentative du défaut ; et
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¨ un module d'identification 6C d'au moins un compartiment susceptible
d'être à l'origine du
défaut configuré pour utiliser la signature du défaut et une pluralité de
signatures de référence
associées aux compartiments de la ligne de dépôt.
Les fonctions de ces modules sont décrites plus en détail ultérieurement en
référence
aux figures 5 à 16, dans quatre modes de réalisation distincts de l'invention.
Les trois premiers
modes de réalisation se distinguent par la nature des images numériques qui
sont fournies par le
système de contrôle optique 4 et analysées par le dispositif de localisation 6
pour localiser l'origine
d'un défaut. Ainsi, dans le premier mode de réalisation, les images utilisées
par le dispositif de
localisation 6 sont des images numériques codées en niveau de gris ; dans le
deuxième mode de
réalisation, il s'agit d'images numériques trichromes (ou RVB pour Rouge Vert
Bleu), et dans le
troisième mode de réalisation, les images fournies par le système de contrôle
optique sont des
images hyperspectrales. Dans le quatrième mode de réalisation, le dispositif
de localisation 6 met
en oeuvre un traitement alternatif par rapport aux trois premiers modes pour
localiser le défaut
dans la ligne de dépôt 2. Ces quatre modes de réalisation de l'invention
s'appuient toutefois sur les
mêmes étapes principales pour localiser le défaut, à savoir :
¨ une étape d'obtention d'une ou de plusieurs images représentant ledit
défaut et acquises par le
système de contrôle optique 4 ;
¨ une étape de détermination, à partir de ces images, d'une signature du
défaut comprenant au
moins une caractéristique représentative du défaut ; et
¨ une étape d'identification d'au moins un compartiment parmi les
compartiments 15-i, i=1,...,N,
de la ligne de dépôt susceptible d'être à l'origine du défaut à partir de la
signature du défaut et
en utilisant les signatures de référence associées aux compartiments 15-i,
i=1,...,N.
Nous allons maintenant décrire plus en détail ces étapes dans chacun des modes
de
réalisation. Pour illustrer ces différents modes, on considère alternativement
les trois exemples
suivants d'empilements de couches minces.
¨ Exemple 1: l'empilement est déposé sur un substrat en verre silico-sodo-
calcique et
comprend, dans le sens de dépôt de l'empilement sur le substrat :
o un premier revêtement ou module M1 formé par une pluralité de couches
minces à
base de matériaux diélectriques (ex. couches d'oxyde, de nitrure,
d'oxynitrure) ;
o une couche mince d'argent ; et
o un second revêtement ou module M2 formé par une pluralité de couches
minces à
base de matériaux diélectriques (ex. couches d'oxyde, de nitrure,
d'oxynitrure) ;
chaque couche de l'empilement pouvant être déposée par plusieurs cathodes
distinctes afin
d'obtenir l'épaisseur requise, et les épaisseurs géométriques des couches
minces de
l'empilement étant adaptées de telle sorte que l'ensemble de l'empilement
forme un système
interférentiel.
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¨ Exemple 2 : l'empilement est déposé sur un substrat en verre silico-sodo-
calcique et comprend
deux couches minces d'argent encadrées par des couches minces de Si3N4, avec
les épaisseurs
suivantes :
Matériau Epaisseur (nm)
Si3N4 (M3) 30
Ag (L2) 20
Si3N4 (M2) 75
Ag (L1) 7
Si3N4 (M1) 41
Les épaisseurs géométriques des couches minces de l'empilement sont adaptées
de telle sorte
que l'ensemble de l'empilement forme un système interférentiel. Dans cet
exemple 2,
différentes couches minces d'un même matériau (Si3N4 ou Ag) sont déposées sur
le substrat à
différentes épaisseurs. On désigne alors entre parenthèses la couche à
laquelle on se réfère,
par exemple Ag (L1) désigne la première couche d'argent déposée et Ag (L2) la
seconde
couche d'argent. On appelle également, pour l'exemple 2, "module M1" la couche
mince de
Si3N4 déposée sur le substrat avant la première couche d'argent Ag (L1),
"module M2" la
couche mince de Si3N4 déposée entre la première couche d'argent Ag (L1) et la
seconde
couche d'argent Ag (L2), et "module M3" la couche mince de Si3N4 déposée après
la seconde
couche d'argent Ag (L2).
¨ Exemple 3 : l'empilement est déposé sur un substrat en verre silico-sodo-
calcique et comprend
une couche mince d'oxyde mixte d'indium et d'étain (ITO) encadrée par des
revêtements ou
modules M1, M2 à base de matériaux diélectriques, avec les épaisseurs
suivantes :
Matériau Epaisseur (mm)
TiO2 12
SiO2 (L2) 40
ITO 100
SiO2 (L1) 11
SiN 16.5
Les épaisseurs géométriques des couches minces de l'empilement sont adaptées
de telle sorte
que l'ensemble de l'empilement forme un système interférentiel. Dans cet
exemple 3,
différentes couches minces d'un même matériau sont déposées sur le substrat à
différentes
épaisseurs. On désigne entre parenthèses la couche à laquelle on se réfère. On
appelle, pour
l'exemple 3, "module M1" le revêtement formé par les couches minces de SiN et
de SiO2 (L1)
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déposées sur le substrat avant la couche de ITO, et "module M2" le revêtement
formé par les
couches minces de SiO2 (L2) et de TiO2 déposées sur le substrat après la
couche de ITO.
Bien entendu ces exemples ne sont donnés qu'à titre illustratif et ne sont en
aucun cas
limitatifs de l'invention. Comme mentionné précédemment, l'invention
s'applique à divers
5
empilements de couches minces susceptibles d'être déposés sur un substrat, et
notamment aux
empilements formant un système interférentiel.
On suppose dans les modes de réalisation décrits ci-après qu'un défaut a été
détecté
grâce aux images acquises par le système de contrôle optique 4. La façon dont
est détecté ce
défaut est connue en soi et n'est pas décrite ici.
10 La
figure 5 représente les principales étapes du procédé de localisation selon
l'invention tel qu'il est mis en oeuvre par le dispositif de localisation 6
dans le premier mode de
réalisation.
Dans ce premier mode de réalisation de l'invention, le système de contrôle
optique 4
est équipé de caméras numériques aptes à fournir des images numériques IM
codées en niveaux
15 de
gris du défaut détecté, acquises en activant tout ou partie des différentes
sources de
rayonnement du système de contrôle optique 4. De telles images sont
constituées d'une pluralité
de pixels, chaque pixel étant associé à un niveau de gris traduisant sa
luminosité.
On s'intéresse ici à des images numériques en réflexion du défaut désignées
par IMR,
acquises en activant la source lumineuse 18-2 de type RBF et traduisant le
coefficient de réflexion
20 du
défaut, ainsi qu'à des images numériques en transmission du défaut désignées
par IMT
acquises en activant la source lumineuse 18-3 de type TBF et représentant un
coefficient de
transmission du défaut. Par souci de simplification, on se limite dans la
suite de la description à
une image en réflexion IMR, et le cas échéant à une image en transmission IMT.
On note que comme détaillé davantage ci-après, suivant les configurations
d'empilement de couches minces considérées, il n'est pas nécessaire au
dispositif de localisation 6
de disposer systématiquement des deux types d'images.
Dans le cas d'un empilement similaire à l'exemple 1 comprenant une seule
couche
d'argent (ou d'un autre matériau à faible émissivité), une seule image en
réflexion IMR peut suffire
en effet pour une localisation précise de l'origine du défaut.
Dans l'exemple 2 comprenant plusieurs couches d'argent, l'utilisation d'une
unique
image en réflexion IMR peut permettre d'isoler un nombre réduit de
compartiments susceptibles
d'être à l'origine d'un défaut mais n'est pas toujours suffisante pour
permettre d'identifier un
unique compartiment parmi ce nombre réduit de compartiments. Pour lever cette
ambiguïté
résiduelle, une autre image qu'une image en réflexion peut être utilisée,
comme par exemple une
image en transmission acquise au moyen d'une source de rayonnement opérant
dans le domaine
de longueurs d'onde de l'infrarouge, ou on peut utiliser plusieurs images du
défaut comme par
exemple une image en réflexion IMR et d'une image en transmission IMT acquises
toutes deux au
moyen de sources de rayonnement opérant dans le domaine de longueurs d'onde du
visible.
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21
La prise en compte d'une image en réflexion et/ou d'une image en transmission,
acquise au moyen d'une source de rayonnement dans le domaine de longueurs
d'onde du visible
et/ou avec d'autres longueurs d'onde telles que des longueurs d'onde dans le
domaine de
l'infrarouge dépend notamment des propriétés d'absorption et de réflexion de
l'empilement de
couches minces considéré, et des caractéristiques représentatives du défaut
que l'on considère
pour mettre en oeuvre l'invention. Ceci est illustré davantage ultérieurement
en référence aux
exemples donnés.
On suppose que le dispositif de localisation 6 obtient du système de contrôle
optique 4
au moins une image IM codée en niveaux de gris du défaut détecté sur
l'empilement de couches
minces déposé sur le substrat en verre 3 (étape E10). Cette ou ces images IM
sont reçues par le
dispositif de localisation 6 par l'intermédiaire de son module de
communication 23 et de son
module d'obtention 6A.
Le dispositif de localisation 6, par l'intermédiaire de son module de
détermination 6B,
détermine alors à partir de la ou des images IM, une signature SIG(DEF) du
défaut (étape E20).
Par signature du défaut, on entend au sens de l'invention une ou plusieurs
caractéristiques
représentatives du défaut et qui vont permettre de localiser son origine dans
la ligne de dépôt 2 en
la rapprochant de signatures de référence associées à chacun des compartiments
15 de la ligne de
dépôt. Ces caractéristiques peuvent dépendre notamment de la nature des images
IM exploitées
par le dispositif de localisation 6 et des informations sur le défaut
contenues dans ces images, des
propriétés de réflexion et d'absorption de l'empilement de couches minces
déposé sur le substrat,
de la forme du défaut, etc.
Pour mieux illustrer cette étape, on considère dans un premier temps
l'empilement de
couches minces de l'exemple 1 décrit précédemment et comprenant une couche
mince d'argent
encadrée de deux modules Ml, M2 formés chacun par une pluralité de couches
minces à base de
matériaux diélectriques (ex. couches d'oxyde, de nitrure, d'oxynitrure). On
suppose par ailleurs que
le système de contrôle optique 4 fournit une unique image en réflexion IM=IMR
codée en niveaux
de gris, acquise au moyen de la source lumineuse 18-2 opérant dans le domaine
de longueurs
d'onde du visible.
Dans le mode de réalisation décrit ici, le module de détermination 6B extrait
de cette
image en réflexion IMR différentes caractéristiques relatives au coefficient
de réflexion lumineuse
du défaut. A cet effet, il applique ici, sur l'image en réflexion IMR, une
méthode d'érosion
successive lui permettant d'extraire au cours de plusieurs itérations
différentes valeurs du
coefficient de réflexion du défaut.
La figure 6 illustre schématiquement l'application de cette méthode sur un
défaut DEF
représenté par une image en réflexion IMR. Cette méthode consiste, à partir de
l'image en
réflexion IMR du défaut, à éroder ou à élimer successivement le défaut
sur son contour
(i.e. à chaque itération iter on élimine une petite épaisseur du contour du
défaut, cette épaisseur
n'étant pas nécessairement uniforme d'une itération à l'autre) et à calculer
la moyenne des niveaux
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de gris des pixels sur la surface du défaut éliminée, le niveau de gris d'un
pixel traduisant le
coefficient de réflexion lumineuse du défaut à l'endroit représenté par le
pixel. La surface restante
après chaque érosion est représentée à titre illustratif sur la figure 6 dans
les cadres associés à
chaque itération (iter=1, iter=2,..., iter=7). Le nombre d'itérations et le
pas d'érosion appliqué à
chaque itération (par exemple 1 pixel) utilisés pour mettre en oeuvre cette
méthode d'érosion
successive sont choisis en cohérence avec la forme du défaut afin de permettre
l'extraction des
informations pertinentes sur ce défaut.
Dans l'exemple illustré à la figure 6, le défaut est représenté par une tâche
entourée
d'un anneau clair. A la première itération (iter=1), la surface érodée et
considérée pour calculer la
moyenne des niveaux de gris des pixels inclut volontairement uniquement une
partie noire du
fond de l'image située à l'extérieur du défaut et entourant celui-ci. Il en
résulte une moyenne des
niveaux de gris relativement faible (car intégrant uniquement des niveaux de
gris très faibles
représentatifs de la surface noire entourant le défaut).
A la deuxième itération (iter=2), la partie érodée du défaut correspond à
l'anneau clair
entourant le défaut. Cet anneau clair correspondant à des niveaux de gris
élevés, il en résulte un
coefficient de réflexion lumineuse maximum.
Puis l'érosion est poursuivie et la moyenne des coefficients de réflexion
lumineuse
diminue pour se stabiliser dans l'exemple représenté à partir de la quatrième
itération (iter=4). La
valeur stabilisée de la moyenne sur les dernières itérations donne la
valeur du coefficient de
réflexion lumineuse du défaut, notée RL(DEF). La présence d'un maximum, à la
deuxième itération
ici, noté RLmax(DEF) et l'allure en pic de la moyenne des niveaux de gris
illustre la présence d'un
anneau clair autour du défaut. La méthode d'érosion ainsi décrite permet donc
d'identifier
facilement la présence d'un anneau clair sur le pourtour du défaut. On note
qu'en l'absence
d'anneau clair, les valeurs RLmax(DEF) et RL(DEF) sont sensiblement les mêmes.
Dans le premier mode de réalisation décrit ici, la valeur du coefficient de
réflexion
lumineuse RL(DEF) est une caractéristique du défaut utilisée par le module de
détermination 6B
pour déterminer sa signature. Le coefficient de réflexion lumineuse RL(DEF)
considéré dans la
signature est préférentiellement normalisé, par exemple par rapport à la
réflexion lumineuse du
substrat revêtu 5 issu de la ligne de dépôt 2 (produit final) ou par rapport à
la réflexion lumineuse
du verre nu (contraste moyen). Une telle normalisation permet avantageusement
de s'affranchir
des fluctuations de réglage des différentes caméras du système de contrôle
optique. Elle est
toutefois optionnelle. Dans la suite de la description, on pourra ainsi
considérer indifféremment des
coefficients de réflexion et/ou de transmission normalisés ou non normalisés,
l'invention
s'appliquant indifféremment dans ces deux cas.
Le module de détermination 6B ajoute également à la signature du défaut un
indicateur de la présence ou non d'un anneau clair autour du défaut détecté
comme indiqué
précédemment à partir de la valeur RLmax(DEF).
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23
En variante, d'autres techniques qu'une méthode d'érosion successive peuvent
être
utilisées par le module de détermination 6B pour déterminer la signature du
défaut et détecter la
présence ou non d'un anneau clair autour de celui-ci. Par exemple, le module
de détermination 6B
peut déterminer un profil d'intensité lumineuse du défaut en évaluant le
coefficient de réflexion
lumineuse en différents points d'une diagonale du défaut (ex. la plus grande
diagonale ou au
contraire la plus petite diagonale). L'analyse des différentes valeurs ainsi
obtenues du profil
d'intensité lumineuse du défaut permet au module de détermination 6B de
détecter l'éventuelle
présence d'un anneau clair autour du défaut et d'évaluer la valeur moyenne du
coefficient de
réflexion lumineuse du défaut.
Selon une autre variante encore, des profils d'intensité peuvent être
déterminés par le
module de détermination 6B sur une pluralité de rayons du défaut, puis
moyennés pour en extraire
la signature du défaut.
Puis la signature du défaut ainsi obtenue est comparée par le module
d'identification
6C du dispositif de localisation 6 à plusieurs signatures de référence (étape
E30) pour identifier le
ou les compartiments susceptibles d'être à l'origine du défaut.
Dans le mode de réalisation décrit ici, le module d'identification 6C utilise
une
signature de référence SIGref(i) pour chaque compartiment 15-i, i=1,...,N
distinct de la ligne de
dépôt 2. Cette signature de référence comprend les mêmes caractéristiques
(i.e. les mêmes types
de caractéristiques) que la signature du défaut. La signature de référence
peut comprendre une
unique valeur (i.e. unique point) pour chaque caractéristique ou au contraire
comprendre un
intervalle de valeurs pour chaque caractéristique, ou seulement les bornes ou
quelques valeurs
significatives d'un tel intervalle de valeurs.
En variante, plusieurs signatures de référence peuvent être associées à un
même
compartiment.
Dans le premier mode de réalisation décrit ici, les signatures de référence
sont
générées préalablement (étape E00) et stockées par exemple dans la mémoire non
volatile 22 du
dispositif de localisation 6. En variante, elles peuvent être stockées sur un
espace de stockage
distant et être obtenues sur requête par exemple via le module 23 de
communication du dispositif
de localisation 6.
Les signatures de référence sont générées par exemple expérimentalement, à
partir
d'un tapage réalisé sur chacun des compartiments 15-i, i=1,...,N de la ligne
de dépôt 2. Cette
procédure consiste à taper les parois et les éléments de chacun des
compartiments et à récupérer
les débris résultant de ce tapage. L'observation à l'aide du système de
contrôle optique 4 des
défauts ainsi obtenus pour un compartiment et l'analyse des images résultant
de cette observation
permet d'estimer une signature de référence moyenne associée au compartiment
reprenant les
mêmes caractéristiques que celles extraites pour le défaut (coefficient de
réflexion lumineuse,
présence ou non d'un anneau clair dans l'exemple envisagé ici). Autrement dit,
à l'issue de l'étape
E00, le dispositif de localisation 6 dispose en mémoire de signatures de
référence pour chacun des
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compartiments 15-i de la ligne de dépôt, ces signatures de référence donnant
pour chaque
compartiment 15-i un coefficient de réflexion lumineuse moyen dit de référence
(le cas échéant,
normalisé), moyenné sur plusieurs défauts issus du tapage réalisé sur le
compartiment 15-i, et un
indicateur reflétant en moyenne, la présence ou non d'un anneau clair sur les
pourtours des
défauts originaires de ce compartiment.
En variante, l'indicateur de présence ou non d'un anneau clair inclus dans la
signature
de référence de chaque compartiment 15-i peut être déterminé en fonction de la
position du
compartiment 15-i par rapport aux compartiments impliqués dans le dépôt de la
couche d'argent.
En effet, les inventeurs ont judicieusement établi un rapprochement entre
cette position et la
présence ou non d'un anneau clair autour du défaut : en raison de la forte
émissivité de la couche
d'argent, la présence d'un anneau clair autour du défaut sur une image en
réflexion d'un défaut
affectant un empilement de couches minces comprenant une unique couche
d'argent traduit
l'apparition probable de ce défaut avant le dépôt de la couche d'argent (i.e.
dans un compartiment
participant au dépôt du module M1). Inversement, l'absence d'un tel anneau
traduit l'apparition
probable de ce défaut après le dépôt de la couche d'argent (i.e. dans un
compartiment participant
au dépôt du module M2). Lors de la détermination des signatures de référence,
on peut ainsi
affecter directement aux compartiments participant au dépôt des couches
formant le module M1
un indicateur reflétant la présence d'un anneau clair, et aux compartiments
participant au dépôt
des couches formant le module M2 un indicateur reflétant l'absence d'anneau
clair.
On note que les signatures de référence ainsi générées dépendent du
paramétrage de
la ligne de dépôt 2 et notamment des processus de pulvérisation cathodique mis
en oeuvre par les
cathodes des différents compartiments 15-i. Ainsi, elles dépendent notamment
de la puissance
appliquée sur chaque cathode, de l'épaisseur de dépôt devant être déposée par
chaque cathode,
du mélange de gaz dans le compartiment, etc. Les signatures de référence
peuvent être
déterminées expérimentalement pour chaque condition (chaque paramétrage) de
dépôt, en
conduisant des expériences de tapage dans ces différentes conditions.
En variante, on peut envisager l'utilisation d'un modèle de calcul permettant
le passage
d'un paramétrage à l'autre.
Un tel modèle de calcul est par exemple le suivant, lorsque les signatures de
référence
correspondent à des intervalles de valeurs. Son application à une valeur
unique est immédiate pour
l'homme du métier et n'est pas décrite ici.
On désigne par e(k,x,y) la contribution d'une cathode k déposant un matériau x
sur le
substrat dans un module y. Cette contribution est supposée ici proportionnelle
à la puissance
électrique injectée dans cette cathode, notée P(k,x,y). On note par ailleurs
E(x,y) l'épaisseur totale
de la couche de matériau x dans le module y.
Pour calculer la plage de signatures correspondant à la cathode k, on peut
calculer les
épaisseurs cumulées limites encadrant la contribution de la cathode k (i.e.
correspondant aux
bornes de la signature de référence de la cathode k), soit :
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¨ pour la borne inférieure :
e(k ¨ 1, x, y) = E (x,y)ric-1 +1E (xõy)
L=1
¨ pour la borne supérieure :
P(i, x, y)
e(k, x, y) = E (x, y) E'Iv_ x, y)+1E (xõ y)
L=1
Où
E (xi, y) représente la somme des épaisseurs des couches déposées avant la
couche de
5 matériau x.
Si F désigne la fonction qui permet à partir de l'épaisseur cumulée de déduire
la
signature de référence d'un compartiment (F est par exemple une fonction
vectorielle fournissant
les limites des portions de courbe définissant les signatures de référence, ou
une fonction calculant
des moyennes sur les portions de courbe), alors les signatures de référence
correspondant au
10 nouveau paramétrage sont obtenues en appliquant la fonction F sur les
bornes inférieure e(k-
1,x,y) et supérieure e(k,x,y) données ci-dessus.
Dans une variante de réalisation, les signatures de référence sont générées
par
simulation ou par calcul.
La figure 7 illustre un exemple de coefficients de réflexion de référence Rref
mesurés
15 du côté de l'empilement et obtenus par tapage, et correspondant au dépôt
d'un empilement de
couches minces selon l'exemple 1 auquel participent une pluralité de cathodes
identifiées en
abscisse (cathodes K1, K3, K4, etc.), ces cathodes étant comprises dans autant
de compartiments
(i.e. on a donc une relation univoque entre la cathode indiquée en abscisse et
un compartiment de
la ligne de dépôt).
20 Sur
cet exemple, les coefficients de réflexion de référence Rref ont été générés à
partir
d'images acquises par quatre caméras distinctes du système de contrôle optique
4 placées de sorte
à surveiller différentes zones du substrat revêtu. Au cours de la génération
des coefficients de
réflexion de référence Rref, on peut soit estimer un coefficient de référence
par caméra ou zone du
substrat revêtu, soit estimer un coefficient de référence hybride à partir des
coefficients de
25 .. référence obtenues par caméra, par exemple résultant de la moyenne des
coefficients de référence
obtenues par caméra.
Dans l'exemple illustré à la figure 7 on détermine une unique valeur de
coefficient de
réflexion de référence Rref pour chaque cathode. En variante, on peut
déterminer pour chaque
cathode non pas une unique valeur de coefficient de réflexion de référence
mais un intervalle
comprenant plusieurs valeurs possibles du coefficient de réflexion de
référence, ou dans une autre
variante encore les bornes d'un intervalle de valeurs possibles du coefficient
de réflexion de
référence.
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On note que sur la figure 7, les cathodes K9, K9B et K10A correspondent aux
cathodes
impliquées dans le dépôt de la couche d'argent. Ces cathodes sont connues pour
ne pas générer
(ou peu générer) de débris. Autrement dit, il est peu probable qu'un défaut
affectant l'empilement
de couches minces soit originaire d'un compartiment comprenant l'une de ces
cathodes. On note
par ailleurs dans l'exemple illustré à la figure 7 que certaines cathodes (ou
de manière équivalente
certains compartiments) sont associées à une même valeur de coefficient de
réflexion (par
exemple les cathodes K4 et K23).
Les coefficients de réflexion de référence Rref peuvent être en variante
représentés
non pas en fonction des compartiments auxquels ils sont associés mais d'une
épaisseur de dépôt
dans l'empilement. Dans ce cas, une correspondance entre l'épaisseur du dépôt
et le compartiment
participant au dépôt correspondant à cette épaisseur est établie et stockée au
niveau du dispositif
de localisation 6 par exemple dans sa mémoire non volatile 22. Un même
compartiment peut être
dès lors associé à une ou plusieurs épaisseurs de dépôt, autrement dit, à une
ou plusieurs
signatures de référence.
Dans le premier mode de réalisation décrit ici, la comparaison de la signature
du
défaut avec les signatures de référence associées aux différents compartiments
de la ligne de
dépôt 2 est réalisée en deux temps par le module d'identification 6C.
Plus précisément, dans un premier temps, le module de d'identification 6C
détermine à
partir de la signature SIG(DEF) du défaut si celui-ci présente un anneau clair
sur son pourtour.
Pour les raisons évoquées précédemment, on suppose ici que les signatures de
référence associées aux compartiments de la ligne de dépôt 2 se trouvant avant
les compartiments
contenant les cathodes de dépôt de la couche d'argent (i.e. compartiments de
dépôt des couches
minces formant le module M1 contenant les cathodes K1, K3, K4, K5, K5B, K6, K7
et K8 dans
l'exemple illustré à la figure 7) comprennent parmi leurs caractéristiques un
indicateur reflétant la
présence d'un anneau clair sur le pourtour d'un défaut originaire de ces
compartiments.
Si le module d'identification 6C détecte à partir de la signature SIG(DEF) du
défaut la
présence d'un anneau clair sur le pourtour du défaut, le module
d'identification 6C associe donc le
défaut à l'un des compartiments participant à la formation du module M1 (et
correspondant à l'une
des cathodes K1, K3, K4, K5, K5B, K6, K7 et K8 dans l'exemple illustré à la
figure 7).
Si, au contraire, la signature du défaut SIG(DEF) indique l'absence d'anneau
clair sur le
pourtour du défaut, le module d'identification 6C associe le défaut à l'un des
compartiments de la
ligne de dépôt se trouvant après les compartiments contenant les cathodes
participant au dépôt de
la couche d'argent, c'est-à-dire à l'un des compartiments participant au dépôt
du module M2 et
contenant une cathode parmi les cathodes K11, K12, K13, K19, K21, K27B, K28,
K30.
Puis dans un second temps, le module d'identification 6C compare le
coefficient de
réflexion du défaut DEF contenu dans sa signature SIG(DEF) avec les
coefficients de réflexion de
référence Rref reportés dans les signatures de référence des compartiments
précédemment
sélectionnés (ou les intervalles de valeurs ou encore les bornes des
intervalles définissant les
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coefficients de réflexion de référence). Il sélectionne alors le compartiment
dont le coefficient de
réflexion de référence Rref correspond au coefficient de réflexion (ou à
l'intervalle ou aux bornes)
reporté dans la signature du défaut, c'est-à-dire celui dont la signature de
référence correspond à
la signature du défaut. Par correspond à , on entend ici le compartiment
dont la signature de
référence se rapproche le plus de la signature du défaut, par exemple au sens
d'une distance
prédéfinie.
A cet effet, dans l'exemple illustré à la figure 7 d'une unique valeur du
coefficient de
réflexion de référence compris dans chaque signature de référence, le module
d'identification 6C
sélectionne le compartiment parmi tous les compartiments 15-i, i=1,..,N de la
ligne de dépôt 2
minimisant une distance prédéfinie, telle qu'une distance euclidienne (aussi
appelée distance de
type L2 ) ou une distance en valeur absolue (aussi appelée distance de type
L1 ). Cette
distance est calculée entre le coefficient de réflexion contenu dans la
signature du défaut SIG(DEF)
et le coefficient de réflexion de référence Rref contenu dans la signature du
référence SIGref
associée au compartiment considéré.
On note que lorsque la signature de référence comprend non pas une unique
valeurs
mais un intervalle de valeurs ou des bornes d'un tel intervalle, le module
d'identification 6C peut
évaluer de manière équivalente une distance de la signature du défaut à cet
intervalle ou à ces
bornes et sélectionner le compartiment qui minimise cette distance.
Le compartiment ainsi sélectionné est identifié par le module d'identification
6C comme
étant le compartiment à l'origine du défaut DEF affectant le substrat revêtu 5
(étape E40).
Suite à cette identification, une opération de maintenance peut être
entreprise sur le
compartiment identifié. Cette opération peut consister notamment à nettoyer ce
compartiment, par
exemple en tapant sur ces parois pour en détacher les débris qui y sont
déposés.
On note que l'analyse des images numériques du défaut fournies par le système
de
contrôle optique 4 au dispositif de localisation 6 peut permettre d'identifier
d'autres informations
utiles sur le défaut.
Par exemple, lors de l'étape E20 de détermination de la signature du défaut,
le module
de détermination 6B peut déterminer un gradient de variation du coefficient de
réflexion du défaut.
Ce gradient peut être aisément déterminé à partir de la courbe d'érosion
obtenue en mettant en
oeuvre la méthode d'érosion successive ou des valeurs de coefficients de
réflexion obtenues le cas
échéant sur une diagonale ou sur des rayons du défaut.
A partir de la connaissance de ce gradient et de ses variations, le module de
détermination 6B peut déduire des informations sur la forme du défaut. Il peut
notamment
identifier si le défaut est plat (ou relativement plat) lorsque le gradient
présente un maximum sur
un nombre faible de pixels (typiquement sur un pixel), ou s'il présente une
excroissance en trois
dimensions lorsque le gradient se maintient à une valeur quasi-constante sur
un nombre plus
important de pixels.
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La connaissance de cette information sur la forme du défaut facilite
l'identification au
sein même d'un compartiment de l'élément à l'origine du débris ayant créé le
défaut, et permet
d'optimiser l'opération de maintenance effectuée sur le compartiment. Il
existe en effet dans
chaque compartiment différents boucliers protecteurs disposés autour de la
cathode, comme
illustré sur la figure 8 au moyen de la référence 25. Selon si les débris
proviennent de zones
rugueuses de ces boucliers ou de zones planes, ils n'ont pas la même forme et
engendrent sur le
substrat des formes de défaut différentes. A titre illustratif, un débris
provenant d'un bouclier sans
grille placé au niveau du plafond du compartiment engendrera un défaut de
forme plane. Au
contraire, un débris provenant d'un bouclier horizontal sur lequel se trouve
une grille métallique
comportant des excroissances et situé dans le bas du compartiment engendrera
un défaut en trois
dimensions.
On note que bien que décrit à partir d'une image en réflexion codée en niveaux
de
gris, acquise à partir d'une source de rayonnement émettant un rayonnement
dans le domaine de
longueurs d'onde du visible, le premier mode de réalisation qui vient d'être
présenté peut
également être mis en oeuvre en utilisant une image en réflexion codée en
niveaux de gris acquise
à partir d'une source de rayonnement opérant dans un autre domaine de
longueurs d'onde (ex.
infrarouge) ou d'une image en transmission codée en niveaux de gris, obtenue à
partir d'une
source de rayonnement émettant un rayonnement dans un domaine de longueurs
d'onde adapté
aux propriétés de réflexion et d'absorption de l'empilement de couches minces
considéré.
Dans l'exemple illustré à la figure 7, pour un empilement de couches minces
selon
l'exemple 1, il suffit au dispositif de localisation 6 d'analyser l'image en
réflexion IMR du défaut
pour identifier quel est le compartiment à l'origine de ce défaut,
l'incertitude sur la localisation du
compartiment entre la série de compartiments participant à la formation du
module M1 et la série
de compartiments participant à la formation du module M2 pouvant être levée
aisément comme
décrit précédemment grâce à la détection de la présence ou non d'un anneau
clair sur le pourtour
du défaut.
Bien que décrit en référence à un empilement selon l'exemple 1, ce premier
mode de
réalisation s'applique à d'autres empilements de couches minces formant un
système interférentiel,
et notamment à l'empilement de l'exemple 3 ainsi qu'à d'autres empilements
comprenant une
unique couche fonctionnelle.
Il peut également s'appliquer lorsque l'empilement de couches minces comprend
plusieurs couches fonctionnelles, par exemple deux couches minces d'argent
comme dans
l'exemple 2 introduit précédemment.
Toutefois, pour un tel empilement, il peut s'avérer nécessaire de prendre en
compte
plusieurs images du défaut (ex. une image en réflexion et une image en
transmission) si l'on
souhaite identifier de manière plus précise le compartiment à l'origine du
défaut affectant
l'empilement de couches minces.
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La figure 9A illustre un exemple de coefficients de réflexion de référence
Rref de
compartiments participant au dépôt d'un empilement de couches minces conforme
à l'exemple 2.
Les coefficients de réflexion de référence Rref sont mesurés du côté de
l'empilement et sont
normalisés par rapport au coefficient de réflexion du substrat de verre revêtu
5 obtenu en sortie de
la ligne de dépôt 2. Ils sont représentés en fonction de l'épaisseur de dépôt
sur le substrat en
verre 3, exprimée en nanomètres (nm). Comme mentionné précédemment, une
correspondance
entre l'épaisseur du dépôt et le compartiment participant au dépôt d'une
couche mince associé à
cette épaisseur peut être préétablie et stockée dans la mémoire non volatile
22 du dispositif de
localisation 6 pour lui permettre d'identifier le compartiment à l'origine du
défaut.
Les coefficients de réflexion de référence Rref des compartiments participant
au dépôt
des couches d'argent, peu générateurs de débris, sont identifiés sur la figure
9A par les références
Agi (première couche d'argent correspondant à une épaisseur de dépôt sur le
substrat variant
entre 41 nm et 48 nm) et Ag2 (seconde couche d'argent correspondant à une
épaisseur de dépôt
sur le substrat variant entre 123 nm et 143 nm) respectivement.
Comme il apparaît sur cette figure, une valeur de coefficient de réflexion
égale à 0.1
peut correspondre à différentes (i.e. trois) épaisseurs de dépôt différentes
et donc à différents
compartiments de la ligne de dépôt 2. Il en résulte que si la mise en oeuvre
de l'invention pour un
empilement selon l'exemple 2 se limite à considérer une signature du défaut
constituée d'une
unique caractéristique correspondant au coefficient de réflexion du défaut,
l'étape d'identification
E40 peut mener, en fonction de la valeur de ce coefficient de réflexion, à
l'identification d'une
pluralité de compartiments. Dans l'exemple illustré à la figure 9A,
l'identification mène à trois
compartiments. On note que ce nombre, bien que n'étant pas unitaire,
correspond à un nombre
relativement réduit de compartiments par rapport à l'ensemble des
compartiments appartenant à
la ligne de dépôt, ce qui permet de simplifier la maintenance mise en oeuvre
sur la ligne de dépôt
2.
La prise en compte de la présence d'un anneau clair autour du défaut comme
décrit
précédemment dans la signature du défaut peut permettre de distinguer un
défaut originaire d'un
compartiment ayant participé au dépôt des couches minces du module M1 d'un
compartiment
ayant participé au dépôt des couches minces du module M2. Toutefois, cette
prise en compte peut
s'avérer insuffisante pour distinguer deux compartiments ayant participé au
dépôt des couches
minces au sein d'un même module (en l'occurrence M2 dans l'exemple illustré à
la figure 9A).
Pour pallier cette insuffisance, il est possible de considérer pour l'exemple
2, en plus
de l'image en réflexion IMR, une image en transmission IMT acquise au moyen
d'une source de
rayonnement émettant dans le domaine de longueurs d'onde de l'infrarouge (par
exemple à une
longueur d'onde de 850 nm). Cette source de rayonnement peut être placée dans
le système de
contrôle optique 4 en remplacement par exemple de la source lumineuse 18-3, ou
appartenir à un
autre système de contrôle optique placé en sortie de la ligne de dépôt 2. Elle
peut être
indifféremment une source large bande couvrant au moins une partie du domaine
de longueurs
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d'onde de l'infrarouge, le système de contrôle optique étant alors
préférentiellement muni d'une
caméra résolue spectralement permettant d'acquérir une image dans
l'infrarouge, ou une source
de rayonnement résolue spectralement, le système de contrôle optique pouvant
dès lors être muni
d'une caméra large bande ou d'une caméra résolue spectralement dans le domaine
de l'infrarouge.
5 Le
module de détermination 6B peut dès lors extraire, à partir de cette image en
transmission IMT dans le domaine de l'infrarouge, un coefficient de
transmission T(DEF) du défaut,
de façon similaire ou identique à ce qui a été décrit précédemment pour
extraire le coefficient de
réflexion du défaut à partir de l'image en réflexion IMR. Ce coefficient de
transmission,
éventuellement normalisé, est utilisé comme une caractéristique de la
signature du défaut en
10
complément du coefficient de réflexion normalisé extrait à partir de l'image
IMR. La signature du
défaut SIG(DEF) est donc constituée d'une part, du coefficient de réflexion du
défaut déterminé à
partir de l'image IMR et, d'autre part, du coefficient de transmission du
défaut déterminé à partir
de l'image IMT. On n'envisage pas ici dans la signature du défaut d'indicateur
de présence d'un
anneau clair.
15 La
figure 9B illustre les coefficients de transmission de référence Tref des
compartiments de la figure 9A participant au dépôt de l'empilement de couches
minces conforme à
l'exemple 2. Ces coefficients de transmission de référence Tref peuvent être
obtenus comme décrit
précédemment pour les coefficients de réflexion de référence Rref par tapage
sur chacun des
compartiments de la ligne de dépôt 2. Dans l'exemple illustré à la figure 9B,
les coefficients de
20
transmission de référence Tref sont normalisés par rapport au coefficient de
transmission du
substrat de verre revêtu 5 obtenu en sortie de la ligne de dépôt 2. Ils sont
représentés en fonction
de l'épaisseur de dépôt sur le substrat en verre 3, exprimée en nanomètres
(nm). Les coefficients
de transmission de référence Tref des compartiments participant au dépôt des
couches d'argent
sont identifiés sur la figure 9B par les références Agi (première couche
d'argent correspondant à
25 une
épaisseur de dépôt sur le substrat variant entre 41 nm et 48 nm) et Ag2
(seconde couche
d'argent correspondant à une épaisseur de dépôt sur le substrat variant entre
123 nm et 143 nm)
respectivement.
Comme il apparait sur cette figure, un coefficient de transmission de
référence Tref
égal à 0.71 mène à deux épaisseurs de dépôt possibles. Autrement dit, la prise
en compte
30
uniquement d'un coefficient de transmission dans la signature du défaut
pourrait mener, en
fonction de la valeur de ce coefficient, à identifier deux compartiments
potentiellement à l'origine
du défaut.
Pour avoir une estimation plus précise de la localisation du compartiment à
l'origine du
défaut, le module d'identification 6C prend en compte dans la signature du
défaut à la fois le
coefficient de réflexion du défaut et le coefficient de transmission du défaut
déterminé par le
module de détermination 6B. Chaque signature de référence est alors, de façon
similaire,
constituée d'une valeur de coefficient de réflexion de référence Rref et d'une
valeur de coefficient
de transmission de référence Tref.
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La figure 9C illustre, pour différentes épaisseurs de dépôt (les mêmes que
celles
considérées aux figures 9A et 9B), le coefficient de réflexion de référence
Rref (en abscisse) en
fonction du coefficient de transmission de référence Tref appartenant à la
même signature de
référence. Il apparaît sur cette figure 9C que toutes les signatures de
référence correspondant aux
différentes épaisseurs de dépôt envisagées sont distinctes.
Autrement dit, la comparaison de la signature du défaut SIG(DEF), constituée
du
coefficient de réflexion du défaut et du coefficient de transmission du
défaut, avec les signatures
de référence associées aux compartiments permet au module d'identification 6C
d'identifier un
unique compartiment à l'origine du défaut. Ce compartiment est associé à la
signature de
référence la plus proche de la signature du défaut, c'est-à-dire minimisant
une distance prédéfinie,
telle que par exemple la distance euclidienne entre les deux vecteurs
correspondant aux signatures
comparées, chaque vecteur ayant pour composantes un coefficient de réflexion
et un coefficient de
transmission.
La prise en compte de plusieurs caractéristiques dans la signature du défaut
et dans
les signatures de référence n'est toutefois pas obligatoire dans le cas
d'empilement tel que
l'empilement de l'exemple 2. En effet, les inventeurs ont constaté qu'en
utilisant une image en
transmission acquise à une longueur d'onde judicieusement choisie dans le
domaine de l'infrarouge
par rapport aux propriétés d'absorption et de réflexion de l'empilement, il
est possible à partir
d'une signature comprenant une unique caractéristique définie à partir d'un
coefficient de
transmission du défaut extrait de cette image, d'identifier de manière précise
le compartiment à
l'origine du défaut.
La figure 10 illustre un exemple de coefficients de transmission de référence
Tref
normalisés de compartiments participant au dépôt d'un empilement de couches
minces conforme à
l'exemple 2 et extraits à partir d'images en transmission de défauts résultant
d'un tapage sur les
compartiments. Dans l'exemple de la figure 10, les images en transmission
considérées ont été
acquises au moyen d'une source de rayonnement fonctionnant à une longueur
d'onde de 1050 nm
appartenant donc au domaine de l'infrarouge.
Il apparaît sur cette figure que ces coefficients de transmission de référence
Tref sont
tous distincts en fonction de l'épaisseur du dépôt. Autrement dit, la
comparaison d'une signature
du défaut constituée d'un unique coefficient de transmission extrait d'une
image en transmission
acquise à la même longueur d'onde de 1050 nm permet d'identifier de manière
unique le
compartiment à l'origine du défaut.
Dans le premier mode de réalisation qui vient d'être décrit, le système de
contrôle
optique 4 fournit au dispositif de localisation 6 des images numériques codées
en niveaux de gris,
.. et le dispositif de localisation 6 exploite diverses informations contenues
dans ces images pour
déterminer l'origine d'un défaut affectant l'empilement de couches minces
réalisé par la ligne de
dépôt 2. L'invention s'applique toutefois à d'autres types d'images, comme
décrit maintenant dans
le deuxième et le troisième mode de réalisation.
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La figure 11 représente les principales étapes du procédé de localisation
selon
l'invention tel qu'il est mis en oeuvre par le dispositif de localisation 6
dans le deuxième mode de
réalisation.
Dans ce deuxième mode de réalisation de l'invention, le système de contrôle
optique 4
est équipé de caméras couleur et fournit des images numériques trichromes
codées en rouge vert
et bleu (RVB ou RGB pour Red Green Blue en anglais). Par images RVB, on entend
préférentiellement ici des images codées selon le standard sRGB. De façon
connue en soi, selon le
codage RVB, chaque point ou pixel de l'image est codé au moyen de trois
grandeurs indiquant
respectivement l'intensité de chacune des couleurs primaires rouge, vert et
bleu pour ce point.
On s'intéresse dans le deuxième mode de réalisation à des images du défaut
codées
en RVB acquises par le système de contrôle 4 en activant la source lumineuse
18-2 de type RBF ;
ces images traduisent un coefficient de réflexion du défaut détecté sur le
substrat revêtu 5, pris du
côté de l'empilement. Par souci de simplification, on se limite dans la suite
de la description à une
unique image en réflexion IMR du défaut. Toutefois une démarche similaire peut
être appliquée à
partir d'une image en transmission.
Le dispositif de localisation 6 obtient du système de contrôle optique 4
l'image en
réflexion IMR codée en RVB du défaut détecté sur l'empilement de couches
minces déposé sur le
substrat en verre 3 (étape F10). Cette image IMR est reçue par le dispositif
de localisation 6 par
l'intermédiaire de son module de communication 23 et de son module d'obtention
6A.
Dans le deuxième mode de réalisation décrit ici, avant d'extraire la signature
de
référence du défaut DEF de l'image IMR reçue, le dispositif de localisation 6
procède à une
conversion de cette image dans un autre espace colorimétrique que l'espace RVB
(étape F20). Plus
précisément, il réalise une conversion de l'image IMR dans l'espace
colorimétrique a*b*L* connu
de l'homme du métier. Dans cet espace colorimétrique, L* représente la clarté,
et les composantes
a* et b* caractérisent l'écart de la couleur du point considéré par rapport à
celle d'une surface
grise de même clarté. On note que dans cet espace colorimétrique, L*
correspond plus ou moins
au niveau de réflexion lumineuse du défaut.
La conversion d'image est réalisée ici en deux temps par le dispositif de
localisation 6 :
dans un premier temps il procède à la conversion de l'image IMR codée en RVB
dans un espace
colorimétrique en X,Y,Z, par exemple comme décrit en détail sur le site web
http://www.brucelindbloorn.comiindex.htmPEquations.html. Puis il procède à une
conversion de
l'image obtenue de l'espace colorimétrique (X,Y,Z) vers l'espace
colorimétrique (L*a*b*), comme
indiqué en détail sur le site web précité ou
sur le site
htips://fr,wkipedianorgiwiki/CIE L*eb*Conversions CIE XYZ vers CIE
L.2Aa,2Ab.2A.
Suite à cette conversion, le dispositif de localisation 6, par l'intermédiaire
de son
module de détermination 6B, détermine à partir de l'image convertie (notée
IMR') la signature
SIG(DEF) du défaut (étape F30). A cet effet, il extrait de l'image convertie
IMR' les coordonnées
selon les composantes a* et b* d'une surface de fond du défaut. Il peut
utiliser à cet effet une
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méthode d'érosion successive comme décrite précédemment. On note aDEF* et
bDEF* ces
coordonnées.
Puis la signature du défaut ainsi obtenue comprenant les composantes aDEF* et
bDEF* est comparée par le module d'identification 6C du dispositif de
localisation 6 à plusieurs
signatures de référence (étape F40), chaque signature de référence SIGref(i)
étant basée sur les
mêmes caractéristiques que la signature du défaut et étant associée à un
compartiment 15-i,
i=1,...,N de la ligne de dépôt 2, ou à une épaisseur de dépôt elle-même reliée
à un compartiment.
Les signatures de référence peuvent être générées préalablement et stockées
par
exemple dans la mémoire non volatile 22 du dispositif de localisation 6. En
variante, elles peuvent
être stockées sur un espace de stockage distant et être obtenues sur requête
par exemple via le
module 23 de communication du dispositif de localisation 6.
Comme dans le premier mode de réalisation, les signatures de référence peuvent
être
générées à partir d'une expérience de tapage, réalisée préalablement sur les
compartiments de la
ligne de dépôt 2 (étape F00). L'observation à l'aide du système de contrôle
optique 4 des débris
générés dans chaque compartiment et notamment des images en réflexion codée en
RVB de ces
débris, permet d'obtenir en moyenne des coordonnées aref*(i) et bref*(i) de
référence pour
chaque compartiment 15-i, i=1,...,N, ou pour différentes épaisseurs de dépôt
associées aux
différents compartiments. On note, comme mentionné précédemment pour le
premier mode de
réalisation, que les correspondances entre les signatures de référence et les
différents
compartiments dépendent du paramétrage de la ligne de dépôt 2 et notamment des
paramètres de
pulvérisation cathodique dans les différents compartiments 15-i.
La figure 12 illustre un exemple de coordonnées de référence (areftbref*)
obtenus
pour différentes épaisseurs de couches minces déposées dans les différents
compartiments 15-i,
i=1,...,N de la ligne de dépôt 2 et conduisant à un empilement de couches
minces selon l'exemple
3 décrit précédemment. Sur cette figure, l'axe des abscisses représente la
composante aref* et
l'axe des ordonnées la composante bref*. Chaque épaisseur correspondant au
dépôt réalisé par
une cathode de l'un des compartiments est illustrée par un symbole, la forme
du symbole
dépendant du matériau déposé par cette cathode (ex. losange pour les
épaisseurs correspondant
au dépôt de la couche de TiO2, carré pour les épaisseurs correspondant au
dépôt de la couche de
902 (L2), etc.). Par souci de lisibilité, les épaisseurs de dépôt
correspondant à chaque point
reporté sur la figure ont été omises.
En outre, par souci de simplification, on suppose ici que chaque signature de
référence
associée à une épaisseur est composée d'une unique valeur des composantes
aref* et bref*.
Toutefois, comme mentionné précédemment, on peut envisager en variante que
chaque épaisseur
soit associée à un intervalle de valeurs aref* et à un intervalle de valeurs
bref*, ou aux bornes
définissant de tels intervalles.
La comparaison de la signature du défaut SIG(DEF) avec les signatures de
référence
SIGref(i), i=1,...,N est réalisée très simplement au cours de l'étape F40 en
cherchant l'épaisseur
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d'empilement dont la signature de référence est la plus proche de la signature
du défaut. Cette
épaisseur est ensuite reliée comme indiqué précédemment au compartiment ou à
la cathode
correspondant à un dépôt à cette épaisseur. Autrement dit, le module
d'identification 6C cherche
sur la courbe de référence illustrée à la figure 12 le point (areftbref*) le
plus proche du point
(aDEF*,bDEF*) (illustré par une croix sur la figure 12), et en déduit
l'épaisseur de dépôt puis le
compartiment associé.
En variante, lorsque les signatures de référence comprennent un intervalle de
valeurs
pour aref* et bref* ou les bornes de tels intervalles, le module
d'identification 6C cherche la
signature de référence la plus proche au sens d'une distance prédéfinie du
point (aDEF*,bDEF*) et
en déduit l'épaisseur de dépôt puis le compartiment associé. Aucune limitation
n'est attachée à la
distance considérée : il peut s'agir notamment de la distance de la normale à
la courbe définie par
les intervalles de référence considérés pour aref* et bref* passant par le
point (aDEF*,bDEF*).
Le compartiment ainsi déterminé est identifié par le module d'identification
6C du
dispositif de localisation 6 comme le compartiment susceptible d'être à
l'origine du défaut DEF
affectant le substrat revêtu 5 (étape F50).
Suite à cette identification, une opération de maintenance peut être
entreprise sur le
compartiment ainsi identifié.
On note que ce deuxième mode de réalisation peut également être appliqué dans
d'autres configurations d'empilement comme par exemple dans une configuration
similaire à
l'exemple 2 et qui comprend deux couches d'argent.
Dans une telle configuration, en cas d'ambiguïté existant sur la localisation
précise du
compartiment, le module de détermination 6B de la signature du défaut peut
ajouter à la signature
du défaut la composante LDEF* de la surface de fond du défaut, et générer la
composante
équivalente Lref* dans les signatures de référence des compartiments. On
obtient alors une courbe
en trois dimensions illustrant les signatures de référence des compartiments
15-i, i=1,...,N (ou des
épaisseurs de dépôt correspondant à ces compartiments), tel qu'illustrée sur
la figure 13 pour un
autre exemple d'empilement de couches minces à deux couches d'argent.
Lors de l'étape de comparaison F40, le module d'identification 6C cherche la
signature
de référence (point (Lreftareftbref*)) sur cette courbe le plus proche de la
signature du défaut
(LDEFtaDEFtbDEF*) (représenté par une croix sur la figure 13). Le module
d'identification 6C
identifie alors le compartiment correspondant à la signature de référence
ainsi déterminée comme
le compartiment à l'origine du défaut DEF.
La figure 14 représente les principales étapes du procédé de localisation
selon
l'invention tel qu'il est mis en oeuvre par le dispositif de localisation 6
dans un troisième mode de
réalisation.
Dans ce troisième mode de réalisation de l'invention, le système de contrôle
optique 4
est équipé de caméras hyperspectrales et fournit des images numériques
hyperspectrales du
défaut détecté sur le substrat revêtu 5. Ces images hyperspectrales sont
remarquables en ce
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qu'elles associent à chaque pixel de l'image un spectre sur une gamme de
longueurs d'onde
donnée (spectre en réflexion ou en transmission selon la configuration des
sources de
rayonnement considérée). Chaque spectre est défini comme un vecteur de K
composantes Sp(U),
k=1,...,K où K désigne un entier supérieur à 1, chaque composante Sp(U)
désignant la valeur de
5 .. la réflexion (ou réflectance) ou de la transmission du défaut à la
longueur d'onde ?,k.
Le dispositif de localisation 6 obtient donc du système de contrôle optique 4
une image
hyperspectrale en réflexion IMR du défaut détecté sur l'empilement de couches
minces déposé sur
le substrat en verre 3 (étape G10). Cette image IMR est reçue par le
dispositif de localisation 6 par
l'intermédiaire de son module de communication 23 et de son module d'obtention
6A.
10 Le dispositif de localisation 6, par l'intermédiaire de son module de
détermination 6B,
détermine alors à partir de l'image hyperspectrale IMR la signature SIG(DEF)
du défaut (étape
G20). A cet effet, il extrait de l'image IMR le spectre en réflexion de la
surface de fond du défaut,
par exemple à l'aide d'une méthode d'érosion successive telle que présentée
précédemment dans
le premier mode de réalisation de l'invention et appliquée sur le spectre en
réflexion de chaque
15 .. pixel (une valeur de coefficient de réflexion est extraite pour chaque
longueur d'onde du spectre
en réflexion associé à chaque pixel au lieu d'une unique valeur de coefficient
de réflexion par pixel
comme dans le premier mode de réalisation).
La signature SIG(DEF) déterminée par le module de détermination 6B est donc
constituée des K composantes spectrales SpDEF(U), k=1,...,K ainsi extraites.
20 Puis la signature du défaut SIG(DEF) ainsi obtenue est comparée par
le module
d'identification 6C du dispositif de localisation 6 à plusieurs signatures de
référence (étape G30),
chaque signature de référence SIGref(i) étant basée sur les mêmes
caractéristiques que la
signature du défaut et étant associée à un compartiment 15-i, i=1,...,N de la
ligne de dépôt 2.
Comme dans les deux premiers modes de réalisation, les signatures de référence
25 peuvent être générées préalablement et stockées par exemple dans la
mémoire non volatile 22 du
dispositif de localisation 6. En variante, elles peuvent être stockées sur un
espace de stockage
distant et être obtenues sur requête par exemple via le module 23 de
communication du dispositif
de localisation 6.
Comme dans le premier et le deuxième mode de réalisation décrit, les
signatures de
30 référence peuvent être générées à partir d'une expérience de tapage,
réalisée préalablement sur
les compartiments de la ligne de dépôt 2 (étape G00). L'observation à l'aide
du système de
contrôle optique 4 des débris générés par chaque compartiment et notamment des
images
hyperspectrales en réflexion de ces débris, permet d'obtenir des spectres de
référence Spref pour
chaque compartiment 15-i, i=1,...,N, ou pour différentes épaisseurs de dépôt
elles-mêmes
35 associées aux compartiments 15-i, i=1,...,N.
On note par ailleurs, comme mentionné précédemment pour le premier et le
deuxième
mode de réalisation, que les correspondances entre les signatures de référence
et les différents
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compartiments dépendent du paramétrage de la ligne de dépôt 2 et notamment des
processus de
pulvérisation cathodique dans les différents compartiments 15-i.
La figure 15 illustre un exemple de spectres de référence obtenus pour
différentes
épaisseurs de couches minces déposées par les compartiments 15-i, i=1,...,N de
la ligne de dépôt
2, pour un empilement de couches minces selon l'exemple 3 décrit précédemment.
Sur cette
figure, les différents spectres sont donnés en fonction de l'épaisseur du
dépôt sur le substrat.
Autrement dit, à un même compartiment 15-i, correspond un ensemble de spectres
de référence
Spref(j), j=31(i),...32(i), où 31(i) et 32(i) désignent deux entiers dépendant
de l'indice i, cet
ensemble de spectres pouvant être aisément identifié à partir de l'épaisseur
du dépôt dont est en
charge ce compartiment 15-i.
Chaque signature de référence SIGref(i) associée à un compartiment 15-i
comprend
donc une pluralité de spectres (Spref(31(i))...Spref(32(i))), le nombre de
spectres 32(i)-31(i)+1
pouvant varier d'un compartiment à l'autre en fonction de l'épaisseur de la
couche mince déposée
par le compartiment) et du pas de discrétisation envisagé, et chaque spectre
Spref(j),
j=31(i),...,32(i) étant défini par un vecteur de K composantes.
La comparaison de la signature du défaut SIG(DEF) avec les signatures de
référence
SIGref(i), i=1,...,N est réalisée au cours de l'étape G30 par le module
d'identification 6C en
calculant une distance (par exemple définie selon une norme de type L2) entre
la signature du
défaut SIG(DEF) et chaque signature de référence SIGref(i). Cette distance est
définie, dans le
troisième mode de réalisation décrit ici, par:
K
L2(SpDEF ¨ Spref(j)) = i 1(SpDEF (k) ¨ Spre f (j, k))2
k=1
où j=1,...,31(1),31(2),...,32(N).
En variante, chaque signature de référence associée à un compartiment 15-i
peut
comprendre uniquement deux spectres limites encadrant de part et d'autre la
portion de surface
définissant les spectres associés à ce compartiment. Dans ce cas, le module
d'identification 6C peut
procéder en deux temps en identifiant d'abord un premier spectre limite parmi
les signatures de
référence correspondant au spectre le plus proche de la signature du défaut.
Deux compartiments
voisins partageant un même spectre limite, il suffit ensuite au module
d'identification 6C d'identifier
parmi ces deux compartiments voisins lequel correspond à la signature du
défaut.
En variante, d'autres distances peuvent être utilisées pour comparer la
signature du
défaut aux signatures de référence, par exemple une distance s'appuyant sur
une norme L2
comme celle indiquée ci-dessus mais qui inclut l'application d'un facteur de
pondération différent
pour les longueurs d'onde (indexées par k) appartenant au domaine de
l'ultraviolet.
Le module d'identification 6C identifie le compartiment associé à l'indice j
minimisant
cette distance (étape G40) comme étant le compartiment de la ligne de dépôt 2
à l'origine du
défaut affectant le substrat revêtu 5.
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Suite à cette identification, une opération de maintenance peut être
entreprise sur le
compartiment ainsi identifié.
On note que ce troisième mode de réalisation peut être appliqué de façon
identique
dans d'autres configurations d'empilement comme par exemple dans une
configuration similaire à
l'exemple 2 et qui comprend deux couches d'argent.
Dans les trois premiers modes de réalisation précédemment décrits, le
dispositif de
localisation 6 détermine une signature du défaut à partir d'une ou de
plusieurs caractéristiques
représentatives de propriétés de réflexion et/ou d'absorption du défaut, à
savoir notamment un
coefficient de réflexion extrait d'une image en réflexion, un coefficient de
transmission extrait d'une
image en transmission, et compare cette signature de défaut à des signatures
de référence
associées à chaque compartiment de la ligne de dépôt 2, obtenues par exemple
via une expérience
de tapage. En fonction des propriétés d'absorption et/ou de réflexion du
substrat revêtu 5 et du
type d'images fournies par le système de contrôle optique (images en
réflexion, en transmission,
acquises au moyen de sources de rayonnement émettant dans le domaine de
longueurs d'onde du
visible ou de l'infrarouge, etc.), une unique caractéristique peut suffire
dans la signature pour
identifier un unique compartiment susceptible d'être à l'origine du défaut ou
au contraire plusieurs
caractéristiques peuvent être nécessaires pour identifier cet unique
compartiment. On rappelle
toutefois que dans un tel contexte, la prise en compte d'une unique
caractéristique bien choisie du
défaut permet déjà de réduire drastiquement le nombre de compartiments
susceptibles d'être à
l'origine du défaut, par rapport au nombre total de compartiments compris dans
la ligne de dépôt.
Ces trois modes de réalisation s'apparentent en quelque sorte à considérer un
arbre
décisionnel permettant d'identifier un ou plusieurs compartiments susceptibles
d'être à l'origine du
défaut.
Nous allons maintenant décrire un quatrième mode de réalisation dans lequel
l'identification du compartiment à l'origine du défaut est mise à en oeuvre à
l'aide d'une méthode
d'apprentissage. Dans le quatrième mode de réalisation décrit ici, cette
méthode d'apprentissage
permet de prendre en compte aisément une pluralité d'arbres décisionnels.
La figure 16 représente les principales étapes du procédé de localisation
mises en
oeuvre par le dispositif de localisation 6, dans ce quatrième mode de
réalisation.
On suppose ici, comme dans le premier mode de réalisation, que le système de
contrôle optique 4 génère, pour chaque défaut détecté en sortie de la ligne de
dépôt 2, des images
numériques en réflexion et/ou en transmission codées en niveaux de gris. Par
souci de
simplification, on se limite dans la suite de la description à une image en
réflexion IMR codée en
niveaux de gris fournie par le système de contrôle optique 4 pour chaque
défaut détecté. On note
que ce quatrième mode de réalisation s'applique également dans le cas où le
système de contrôle
optique 4 génère et fournit des images numériques codées en RVB ou des images
hyperspectrales.
Le dispositif de localisation 6 obtient donc du système de contrôle optique 4
une image
IMR codée en niveaux de gris du défaut détecté sur l'empilement de couches
minces déposé sur le
CA 03026711 2018-12-04
WO 2018/002482 PCT/FR2017/051666
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substrat en verre 3 (étape H10). Cette image IMR est reçue par le dispositif
de localisation 6 par
l'intermédiaire de son module de communication 23 et de son module d'obtention
6A.
Le dispositif de localisation 6, par l'intermédiaire de son module de
détermination 6B,
détermine ensuite à partir de l'image IMR une signature SIG(DEF) du défaut
(étape H20).
Préférentiellement la signature du défaut SIG(DEF) comprend une ou plusieurs
caractéristiques
d'intensité lumineuse du défaut et/ou une ou plusieurs caractéristiques
relative à une forme du
défaut.
Plus précisément, dans le quatrième mode de réalisation décrit ici, la
signature du
défaut SIG(DEF) comprend :
¨ des caractéristiques représentatives d'un profil radial d'intensité
lumineuse en réflexion (ou en
transmission si l'image reçue est une image en transmission) du défaut. Un tel
profil peut
comprendre une pluralité de valeurs d'intensité prises sur la plus grande
diagonale du défaut
(par exemple 8 valeurs, autrement dit 8 caractéristiques) ;
¨ des caractéristiques
représentatives d'un gradient (pente) d'un profil radial
d'intensité lumineuse en réflexion (ou en transmission si l'image reçue est
une image en
transmission) du défaut. De telles caractéristiques sont à rapprocher de la
détection de la
présence d'un anneau clair décrit dans le premier mode de réalisation de
l'invention ;
¨ une caractéristique représentative d'une aire du défaut ;
¨ une caractéristique représentative d'un ratio d'un périmètre du défaut
sur une aire du défaut ;
.. ¨ une caractéristique représentative d'un facteur de forme du défaut ;
¨ une caractéristique représentative d'une intensité lumineuse moyenne en
réflexion (ou en
transmission si l'image reçue est une image en transmission) du défaut ; et
¨ une caractéristique représentative d'une intensité lumineuse en réflexion
(ou en transmission si
l'image reçue est une image en transmission) au centre du défaut.
L'extraction de ces caractéristiques ne pose pas de difficulté en soi à
l'homme du
métier et n'est pas décrite en détail ici.
Bien entendu, cette liste n'est pas exhaustive et d'autres caractéristiques
peuvent être
aisément extraites de l'image IMR pour représenter le défaut DEF.
Puis la signature du défaut SIG(DEF) ainsi obtenue est comparée par le module
d'identification 6C du dispositif de localisation 6 à des signatures de
référence (étape H30), chaque
signature de référence SIGref(i) étant basée sur les mêmes caractéristiques
que la signature du
défaut et étant associée à un compartiment 15-i, i=1,...,N distinct de la
ligne de dépôt 2.
Dans le quatrième mode de réalisation décrit ici, les signatures de référence
ont été
générées préalablement à partir d'un ensemble dit d'apprentissage constitué
d'une pluralité
d'images de défauts détectés en sortie de la ligne de dépôt 2 acquises par le
système de contrôle
optique 4 sur plusieurs jours de production. Pour chacune de ces images, la
signature du défaut
est déterminée sur la base des mêmes caractéristiques choisies à l'étape H20,
et on associe à cette
signature (dite de référence) le compartiment à l'origine du défaut ou
l'épaisseur de dépôt
CA 03026711 2018-12-04
WO 2018/002482 PCT/FR2017/051666
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correspondante. Ce compartiment ou cette épaisseur de dépôt est déterminé(e)
expérimentalement, par exemple en réalisant un tapage sur les compartiments de
la ligne de dépôt
2 pour chaque défaut détecté, ou en utilisant un procédé de localisation selon
l'invention conforme
au premier mode de réalisation décrit précédemment.
Ces signatures de référence sont ensuite utilisées, dans le quatrième mode de
réalisation décrit ici, pour générer des arbres de décision ou arbres
décisionnels (étape H00). De
façon connue, de tels arbres peuvent être utilisés comme modèle prédictif
permettant d'évaluer la
valeur d'une caractéristique d'un système depuis l'observation d'autres
caractéristiques de ce
même système. Autrement dit, dans le cas envisagé ici, il s'agit d'utiliser
ces arbres décisionnels
entraînés à l'aide des signatures de référence des compartiments de la ligne
de dépôt 2 pour
prédire le compartiment d'origine du défaut à partir de sa signature. Les
arbres décisionnels sont
donc créés ici à partir des signatures de référence extraites des images de
l'ensemble
d'apprentissage et des informations de compartiments associées à ces
signatures. Ces arbres
décisionnels modélisent donc en soi les signatures de référence de chacun des
compartiments 15-i.
En utilisant ces arbres décisionnels et un algorithme d'apprentissage basé sur
de tels
arbres comme par exemple un algorithme dit de forêts d'arbres décisionnels
aussi appelé random
decision forest en anglais, le module d'identification 6C peut classer
automatiquement la
signature du défaut SIG(DEF), c'est-à-dire lui associer une signature de
référence voire
directement un compartiment de la ligne de dépôt 2 dont la signature de
référence correspond à la
signature du défaut. Un tel algorithme d'apprentissage est connu en soi et
n'est pas décrit plus en
détail ici. Il est par exemple décrit dans le document de T. Hastie et al.
Intitulé The elements of
statistical learning ¨ Data Mining, Inference and Prediction , 2ème édition,
Springer.
En variante, d'autres algorithmes permettant de classer des éléments entre eux
(les
éléments étant ici des signatures associées à des compartiments) peuvent être
considérés, comme
par exemple des algorithmes de plus proches voisins, SVM (Support Vector
Machine) ou des
algorithmes s'appuyant sur des réseaux de neurones.
Le module d'identification 6C identifie le compartiment ainsi déterminé par
l'algorithme
d'apprentissage et correspondant à la signature du défaut comme étant le
compartiment à l'origine
du défaut (étape H40).
Suite à cette identification, une opération de maintenance peut être
entreprise sur le
compartiment ainsi identifié.
Les quatre modes de réalisation précédemment décrits permettent une
identification
rapide et efficace d'un compartiment d'une ligne de dépôt à l'origine d'un
défaut affectant un
empilement de couches minces réalisés par la ligne de dépôt. Il convient de
noter que ces modes
de réalisation ont été décrits en référence à une ligne de dépôt mettant en
oeuvre un dépôt par
pulvérisation cathodique magnétron. Toutefois, l'invention s'applique à
d'autres méthodes de
dépôt, susceptibles d'être affectés de problèmes similaires (quel que soit le
type de débris et de
défauts générés), comme par exemple d'autres méthodes de pulvérisation telles
que la
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WO 2018/002482 PCT/FR2017/051666
pulvérisation par faisceau d'ions (ou IBS pour Ion Beam Sputtering) ou le
dépôt assisté par canon
à ion (ou IBAD pour Ion Beam Assisted Deposition), ou encore des méthodes de
dépôt par
évaporation, dépôt chimique en phase vapeur (ou CVD pour Chemical Vapor
Deposition), dépôt
chimique en phase vapeur assisté par plasma (PECVD pour Plasma-Enhanced CVD),
dépôt
5 chimique en phase vapeur à basse pression (LPCVD pour Low-Pressure CVD),
etc.
