Domaine technique de l'invention

L'invention est relative à un procédé d'analyse d'impuretés organiques présentes à la surface d'un substrat, et à un dispositif de collecte d'impuretés organiques présentes à la surface dudit substrat.

État de la technique

La fabrication de plaquettes de silicium destinées à la fabrication de cellules photovoltaïques est réalisée par découpes de lingots de silicium. Au cours de cette étape de fabrication, les plaquettes sont contaminées par des éléments tels que des résidus organiques.

Cette contamination pose plusieurs problèmes. Le premier concerne la contamination des outils de fabrication de cellules photovoltaïques qui sont bien souvent disposés en salle blanche. Le second problème est relatif à la dégradation des performances de la cellule photovoltaïque à cause des réflexions parasites dues aux résidus organiques qui n'ont pas été éliminés.

Aussi, pour éviter ce genre d'ennuis, il est primordial de connaître la nature des contaminants présents sur les plaquettes de silicium obtenues à partir d'un même lingot, de sorte à réaliser un nettoyage adapté avant toute étape ultérieure de fabrication des cellules photovoltaïques. Des techniques permettant de déterminer le type d'impuretés organiques à la surface d'un substrat sont déjà connues. Elles présentent l'avantage de permettre une détection d'impuretés en très faible quantité. L'une des techniques les plus courantes pour analyser la nature des résidus organiques présents à la surface d'un substrat consiste dans un premier temps à réaliser une analyse de la plaquette par thermodésorption, suivie d'une chromatographie en phase gazeuse couplée à une analyse par spectroscopie de masse. Cette méthode est encore appelée la TD-GC-MS ou « ThermoDesorption - Gas Chromatography - Mass Spectroscopy » en anglais. Elle permet de déterminer avec précision quels sont les contaminants volatiles présents sur la surface du substrat, mais elle présente l'inconvénient de ne pas détecter les résidus présents à la surface et qui ne peuvent pas passer en phase gazeuse. Cette technique est par ailleurs complexe et coûteuse à mettre en œuvre, ce qui la rend peu accessible pour réaliser des analyses de routine.

Un procédé alternatif à la TD-GC-MS est l'analyse par Spectroscopie Infrarouge à Transformée de Fourier, encore appelée FTIR ou « Fourier Transform InfraRed Spectroscopy ». Celle-ci peut être mise en œuvre de trois façons différentes selon la nature de l'échantillon à analyser. Les analyses peuvent être réalisées en incidence rasante, en transmission, ou en réflexion totale atténuée encore appelée ATR ou « Attenuated Total Reflection » en anglais.

Ces trois techniques permettent d'obtenir des informations probantes pour l'étude de molécules organiques, mais la méthode ATR est la plus adaptée. Celle-ci consiste à accoler un cristal à la surface à analyser, et à éclairer la surface à travers le cristal au moyen d'un rayonnement infrarouge. Une partie de l'énergie du faisceau incident subit des réflexions multiples dans le cristal puis parvient jusqu'à un détecteur, tandis qu'une autre partie de l'énergie est transmise à la surface à analyser sous forme d'ondes évanescentes. Le spectre de Fourier de la lumière arrivant finalement sur le détecteur est caractéristique de la surface analysée. Cela permet de déterminer la nature des résidus organiques présents sur le substrat.

Cette technique peut être efficace si la rugosité de la surface est faible, et de préférence inférieure à 0,2 μιη. Si la rugosité est plus élevée, le contact entre le cristal et la surface à analyser n'est pas continu, ce qui entraîne des réflexions parasites et diminue fortement la qualité du spectre de Fourier obtenu.

Pour utiliser cette méthode d'analyse, il est donc nécessaire de polir la surface du substrat. Cette étape de polissage est non seulement longue et coûteuse, mais elle présente aussi l'inconvénient de modifier les paramètres caractéristiques de la pollution à la surface du substrat (nature des contaminants, concentration, etc.).

Il est par ailleurs nécessaire d'avoir un substrat de référence pour soustraire le spectre du substrat de référence du spectre global mesuré. Or il est vain de vouloir se procurer un substrat de nature identique et qui soit exempt de tout contaminant. En effet, tant que les analyses ne sont pas réalisées, le type de résidus organiques présents sur la surface du substrat n'est pas connu de manière précise, et la surface ne peut donc être nettoyée de manière appropriée.

Aucune technique d'analyse de résidus organiques présents sur la surface d'un substrat n'est réellement concluante pour déterminer avec précision quelles sont les impuretés, et mettre en place un protocole de nettoyage adéquat. Objet de l'invention

Un objet de l'invention consiste en une méthode d'analyse d'impuretés organiques à la surface d'un substrat qui soit fiable, facile à mettre en œuvre et bon marché.

La méthode comporte avantageusement les étapes suivantes :

• fournir un substrat comportant une première face principale,

• fournir un film polymère

o supporté par une tête associée à des moyens de déplacement, o réalisé dans un matériau choisi dans la famille des polymères aliphatiques saturés, de préférence sans liaison O-H, C-O, N-H, C=O, et de préférence dans la famille des thermoplastiques semi-cristallins ou des élastomères,

o ayant un module d'Young inférieur à 3GPa,

• frotter le film polymère contre la première face principale du substrat avec une pression comprise entre 10 ⁴ et 10 ⁵ Pa pour récupérer des impuretés organiques présentes sur la première face principale,

• analyser le film polymère par Spectroscopie Infrarouge à Transformée de Fourier, de sorte à obtenir un spectre de Fourier,

• déterminer la composition chimique des impuretés organiques présentes à la surface du film polymère à partir de la comparaison entre le spectre de Fourier et un spectre de Fourier de référence. Selon un aspect de l'invention, le film polymère peut de préférence avoir un module d'Young inférieur à 2 GPa. Il peut également avoir une épaisseur supérieure à 50 μιη.

Le film polymère peut être choisi parmi le polyéthylène, le polypropylène, le polyméthylpentène, le polybutène-1 , le polyisobutylène, les copolymères éthylène-propylène, ou dans un matériau à base de paraffine. L'analyse du film polymère par Spectroscopie Infrarouge à Transformée de Fourier peut être de préférence une analyse FTIR-ATR, durant laquelle la face du film polymère ayant été appliquée sur le substrat est placée contre un cristal servant d'élément de réflexion interne. Ce cristal peut par exemple être un cristal de germanium ou de carbone diamant.

Selon un mode de mise en œuvre particulier, le film polymère peut être posé sur le substrat et subir au moins une phase d'augmentation de pression suivie d'une phase de diminution de pression.

Par ailleurs, la méthode d'analyse peut comprendre des étapes préalables suivantes :

• fournir un film polymère de référence,

· analyser le film polymère de référence par Spectroscopie Infrarouge à

Transformée de Fourier, de sorte à obtenir le spectre de Fourier de référence.

Dans ce cas, la comparaison entre le spectre de Fourier et le spectre de Fourier de référence peut être obtenue par soustraction du spectre de Fourier de référence au spectre de Fourier.

L'invention concerne également un dispositif de collecte d'impuretés organiques sur une face principale d'un substrat. Celui-ci comporte avantageusement :

• un support de substrat,

• des moyens de déplacement d'une tête configurée pour être en contact avec le substrat disposé sur le support de substrat, la tête étant recouverte d'un film polymère amovible,

· un système de commande configuré pour contrôler les moyens de déplacement et la pression exercée par la tête sur le substrat. Selon un aspect de l'invention, la tête peut être une tête métallique. Celle-ci peut être recouverte d'une couche amortissante. Selon un mode de réalisation particulier du dispositif, les moyens de déplacement peuvent permettre à la fois le déplacement vertical et horizontal de la tête. Ils peuvent également comprendre des moyens de mémorisation de la trajectoire de la tête. Le dispositif peut également comprendre des moyens de maintien du substrat sur le support.

L'invention concerne enfin un système d'analyse d'impuretés comprenant un dispositif de collecte comportant les caractéristiques précitées, ainsi qu'un spectromètre infrarouge à transformée de Fourier configuré pour réaliser des analyses FTIR-ATR.

Description sommaire des dessins

D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés, dans lesquels :

- les figures 1 à 3 illustrent de façon schématique un mode de mise en œuvre de la méthode d'analyse des impuretés à la surface d'un substrat,

- la figure 4 représente des spectres de Fourier d'un film polymère de référence et de deux films polymères,

- la figure 5 présente le spectre résiduel des résidus organiques,

- la figure 6 présente un mode de réalisation d'un dispositif de collecte de résidus organiques, - la figure 7 illustre schématiquement, en vue de dessus, une trajectoire possible de la tête du dispositif de collecte sur le substrat.

Description détaillée

Un lingot monocristallin obtenu par croissance cristalline est généralement découpé au moyen d'une scie à fil diamant de sorte à former un lot de plaquettes. Ces plaquettes sont elles-mêmes découpées par la suite afin de réaliser des cellules photovoltaïques par exemple.

Les huiles utilisées lors de la découpe du lingot sont en partie éliminées par un nettoyage grossier, mais des traces subsistent et sont préjudiciables lors du procédé de fabrication de cellules photovoltaïques. Les résidus organiques contaminent les outils utilisés pour la fabrication, et dégradent les performances des cellules réalisées.

Aussi, la nature des contaminants de l'une des plaquettes doit être déterminée de manière précise pour mettre en œuvre un protocole global de nettoyage adapté à un lot de plaquettes issu d'un même lingot et/ou des mêmes outils de transformation.

Des analyses FTIR sont conseillées car elles permettent de déterminer avec précision quelle est la composition chimique d'une surface. Les analyses FTIR-ATR sont en particulier bien adaptées à l'étude de composés organiques mais pour donner des informations détaillées, il faut que la surface étudiée soit polie optiquement, c'est-à-dire qu'elle ait une rugosité inférieure à 0,2 μιη. Obtenir une telle rugosité est impossible pour des plaquettes sciées avec une scie à fil diamanté. Un aspect de l'invention consiste donc à collecter à la surface 2a d'un film polymère 2 des impuretés organiques 3 présentes initialement sur une plaquette ou plus généralement sur un substrat 1. L'analyse des contaminants est avantageusement réalisée avant l'étape de polissage afin d'éviter de polluer les outils utilisés pour le polissage.

Pour que les résidus organiques 3 soit déplacés d'une première face principale 1 a du substrat 1 à la surface 2a du film polymère 2, le film polymère 2 est placé au moins une fois contre la première face principale 1 a du substrat 1 . Cela correspond à l'étape de mise en œuvre illustrée à la figure 1.

Lors de la mise en contact du substrat 1 et du film polymère 2, une certaine quantité d'impuretés organiques 3 présentes à la surface du substrat 1 est transférée à la surface 2a du film polymère 2 (cf. figure 2). La surface 2a est ensuite analysée par Spectroscopie Infrarouge à Transformée de Fourier, afin d'obtenir un spectre de Fourier caractéristique de sa composition chimique (cf. figure 3).

On notera que les figures 1 à 3 ne sont pas réalisées à l'échelle, et que les impuretés organiques 3 ont une épaisseur bien moindre (de quelques nanomètres à quelques microns) que l'épaisseur du film polymère 2 (quelques dizaines de microns) et du substrat 1 (quelques centaines de microns). A ce stade, le spectre de Fourier contient à la fois une information sur le film polymère 2 et sur la nature des impuretés organiques 3 présentes sur la surface 2a. Pour déterminer quelles sont les impuretés organiques 3, le spectre de Fourier doit être comparé à un spectre de Fourier de référence qui est caractéristique du film polymère dépourvu de tout résidu organique, ou dépourvu des impuretés organiques à éliminer. Le spectre de référence peut par exemple être obtenu à partir de l'analyse par Spectroscopie Infrarouge à Transformée de Fourier du film polymère 2 avant que ce dernier soit placé contre le substrat 1 . Il peut également être déterminé à partir d'un autre film polymère 2 issu de préférence de la même plaque de polymère pour que les rugosités du film de référence et du film sur lequel se trouvent les impuretés soient comparables. La comparaison entre les deux spectres de Fourier est réalisée par la soustraction du spectre de Fourier de référence au spectre de Fourier du film polymère 2 qui a été contaminé par les impuretés organiques 3.

Les propriétés du film polymère 2 doivent être judicieusement choisies pour que le spectre de Fourier permette de déterminer avec précision quelles sont les impuretés présentes sur la surface 2a.

Le film polymère 2 a de préférence un module d'Young inférieur à 3 GPa. Il est de façon avantageuse inférieur à 2GPa et il peut être supérieur à 1 MPa et encore avantageusement supérieur à 100MPa. Un tel module d'Young confère une ductilité suffisante au matériau pour que ce dernier puisse être déformé sans se rompre. Utiliser un film polymère ayant cette propriété permet donc d'exercer des contraintes sur le film lors de la collecte des impuretés (positionnement du film sur la tête du dispositif de collecte comme on le verra plus loin, et adaptation à la rugosité du substrat), et lors des analyses FTIR-ATR (positionnement du film contre le cristal de sorte à réaliser un contact intime). Ceci permet en particulier de limiter la perte de signal infrarouge lors des analyses.

Le film polymère 2 doit par ailleurs résister aux frottements lors de la collecte des impuretés sur le substrat 1 . S'il est trop fin, celui-ci peut être endommagé et donc il est préférable que l'épaisseur du film polymère 2 utilisé soit supérieure à 50 μιη. S'il est trop épais, le film polymère 2 peut devenir trop rigide pour que la collecte d'impuretés organiques 3 soit efficace et que les analyses ultérieures soient réalisées de manière précise. Le film polymère a donc de préférence une épaisseur inférieure à 500 μιη.

La nature chimique du film polymère 2 joue également un rôle important, car la contribution des résidus organiques 3 sur le spectre de Fourier doit se distinguer facilement de celle du film 2. Le polymère choisi pour réaliser le film 2 a de préférence une chaîne ne comportant que des liaisons C-H, pour avoir une absorbance très faible afin d'influencer le moins possible le spectre de Fourier. Il est de plus avantageusement inerte chimiquement et hydrophobe.

Il est de préférence choisi de façon générale parmi la famille des polymères aliphatiques saturés, de préférence sans liaison O-H, C-O, N-H, C=O, et en particulier dans la famille des thermoplastiques semi-cristallins. Le film polymère peut par exemple être en polyéthylène, en polypropylène, en polyméthylpentène (PMP), polybutène-1 (PB-1 ), être choisi dans la famille des élastomères tels que le polyisobutylène (PIB), les copolymère éthylène- propylène (EPR pour ethylene propylene rubber ou EPM) ou encore parmi les films à base de paraffine. Afin de garantir la souplesse du matériau et donc la qualité des mesures FTIR, lorsque le film est en polyéthylène, il est préférable que le polyéthylène soit de basse densité.

Au delà des propriétés qui viennent d'être énoncées, le polyéthylène présente l'intérêt d'être translucide et donc de permettre la visualisation des impuretés organiques 3 sur la surface 2a du film 2. Ce polymère présente également la particularité d'être inerte, et donc de ne pas réagir chimiquement avec les impuretés organiques 3 lors de la collecte.

Selon un mode particulier de mise en œuvre du procédé, les analyses par Spectroscopie Infrarouge à Transformée de Fourier peuvent être réalisées à l'aide d'un module ATR. Dans ce cas, la surface 2a du film polymère 2 ayant été en contact avec la première face principale 1 a du substrat 1 est placée contre un cristal 4 du module ATR servant d'élément de réflexion interne. Le film polymère 2 peut être simplement placé contre le cristal 4 ou pressé contre ce dernier afin de réaliser un contact intime.

Le maintien du film polymère 2 est par exemple réalisé au moyen d'une vis dynamométrique, de sorte à exercer une pression de quelques N/mm, de préférence inférieure à 50 N/mm, et avantageusement inférieure à 10 N/mm. L'avantage de ce type de système est de permettre un serrage reproductible des films polymères, et donc de réaliser facilement des analyses comparatives de différents films. II est avantageux d'avoir un bon contact entre le film 2 et le cristal 4, pour que les réflexions parasites soient peu nombreuses et donc augmenter le rapport signal sur bruit. Le spectre de Fourier obtenu est plus précis, et la détermination de la nature des résidus organiques présents à la surface 2a du film 2 est facilitée.

Différents cristaux 4 peuvent être utilisés pour réaliser les analyses FTIR- ATR. Ceux-ci peuvent être par exemple en silicium, en germanium ou en diamant. Le germanium est préféré ici pour son indice de réfraction élevé permettant de multiplier les réflexions dans le cristal. Le faisceau lumineux utilisé lors des analyses FTIR-ATR parcourt le chemin 5 schématiquement représenté à la figure 3.

La collecte des impuretés présentes sur la première face principale 1 a peut être réalisée suivant différents protocoles qu'il est possible d'ajuster par exemple en fonction de la quantité de résidus organiques 3 visibles sur le substrat 1 . Le film polymère 2 peut par exemple être pressé contre la première face principale 1 a du substrat 1 , et éventuellement être déplacé à la surface, de sorte que les frottements du film 2 sur la première face principale 1 a permettent de collecter un maximum d'impuretés. Selon une mise en œuvre particulière, le film polymère 2 peut être appliqué sur le substrat 1 avec une pression comprise entre 10 ⁴ et 10 ⁵ Pa pour collecter un pourcentage élevé d'impuretés 3 tout en gardant le film 2 intact.

Il est également possible de collecter de manière répétée des impuretés organiques 3 présentes sur un substrat 1 à l'aide d'un même film polymère 2, de façon à augmenter la quantité de résidus à analyser et à déterminer de manière plus précise quelles sont leurs caractéristiques chimiques. Pour réaliser la collecte de manière répétée, la pression exercée lors de l'application du film polymère sur le substrat peut être variable, et comprendre au moins une phase d'augmentation de pression et au moins une phase de diminution de pression.

La figure 4 présente plusieurs spectres de Fourier obtenus lors d'analyses FTIR-ATR réalisées respectivement sur un film polymère propre (courbe B), un premier film polymère (courbe A) et sur un deuxième film polymère (courbe C). On observe en particulier que les spectres de Fourier sont très différents dans les zones 1000-1300 cm ^"1 , 1550-1700 cm ^"1 , et 3000-3600 cm ^"1 , ce qui traduit la présence d'impuretés en concentrations différentes sur les premier et deuxième films polymères.

Si avantageusement une pression identique a été appliquée lors de la collecte des impuretés, il est possible de comparer les deux courbes A et C. Les pics du spectre de Fourier du deuxième film polymère étant plus élevés que ceux du spectre de Fourier du premier film polymère, on en déduit que la concentration en impuretés est plus élevée sur le deuxième film que sur le premier. Cela peut être dû à l'application du film polymère sur un substrat plus sale, ou à une application plus longue ou répétitive sur le substrat.

Pour exploiter les données obtenues lors des analyses FTIR-ATR, une comparaison doit être réalisée entre le spectre caractéristique des films polymères contaminés, et un spectre de référence. Le spectre de référence peut par exemple être un spectre caractéristique du film polymère propre issu de données de la littérature, ou être un spectre obtenu par analyse FTIR-ATR sur le film polymère propre avant que celui-ci soit contaminé par les résidus organiques 3 du substrat 1 . Si le film polymère 2 placé contre le substrat 1 correspond à une partie d'une plaque de plus grande dimension, il est également possible d'utiliser le spectre obtenu par analyse FTIR-ATR d'une partie de la plaque différente de la partie utilisée pour l'analyse des impuretés organiques 3. Les deuxième et troisième solutions sont préférées pour réaliser une comparaison de qualité, et donc obtenir des informations précises sur la nature chimique des impuretés organiques 3.

Le spectre de Fourier du film polymère contaminé par les résidus organiques 3 et le spectre de Fourier de référence d'un film polymère propre peuvent être comparés l'un à l'autre par soustraction, de sorte que le spectre de Fourier résiduel corresponde uniquement au spectre de Fourier des impuretés organiques 3.

L'exploitation des spectres de Fourier des films polymères permet d'obtenir un spectre résiduel tel que celui représenté à la figure 5. Le premier pic observé dans la zone 1000-1300 cm ^"1 est caractéristique d'une liaison simple C-O dans un mode de vibration d'élongation. La gamme de nombre d'onde, ainsi que la forte intensité du pic traduisent la présence de molécules comprenant des groupes alcools sur le film polymère 2. Le deuxième pic situé dans la zone 1550-1700 cm ^'1 révèle la présence de composés comprenant d'une liaison double C=O dans un mode de vibration d'élongation. La position et l'intensité du pic dans le spectre de Fourier sont caractéristiques de molécules comportant des liaisons C=O telles que les groupes amides, cétones, aldéhydes ou esthers.

Enfin le pic situé dans la troisième zone 3000-3600 cm-1 peut être caractéristique à la fois d'une liaison simple N-H présente dans un groupe amide dans un mode de vibration d'élongation, d'une liaison simple O-H d'un groupe alcool dans un mode de vibration d'élongation liée, ou d'une liaison simple O-H d'un groupe alcool dans un mode de vibration d'élongation libre.

A partir de ces caractéristiques chimiques, les fonctions chimiques présentes dans les résidus organiques 3 peuvent être déterminées, ce qui peut permettre de retrouver la nature des résidus, en couplant par exemple ces résultats à des analyses chromatographiques.

Les impuretés organiques 3 présentes à la surface du substrat 1 peuvent avantageusement être ramassées au moyen d'un dispositif de collecte 10 tel que celui représenté à la figure 6.

Le dispositif 10 comporte un support 1 1 de substrat 1 , comme par exemple une platine. Ce support 1 1 peut par exemple être conçu pour se déplacer horizontalement et verticalement afin de s'adapter aux contraintes de l'utilisateur. Il se peut en effet que le substrat 1 soit plus ou moins épais, et plus ou moins grand, et qu'il faille le déplacer verticalement ou horizontalement pour réaliser la collecte d'impuretés organiques 3.

Pour éviter tout mouvement intempestif du substrat 1 par rapport au support 1 1 , le substrat 1 peut être fixé sur le support 1 1 à l'aide de moyens de maintien (non représentés). Ceux-ci peuvent par exemple être des clips fixés sur le support 1 1 et configurés pour pincer les bords du substrat 1. Ils peuvent également comprendre des lames pivotantes destinées à bloquer le substrat 1 lorsqu'elles sont placées sur les bords. Ces moyens de maintien ne sont toutefois pas optimaux lorsque le substrat 1 est peu épais et que la face principale 1 a a une rugosité de surface très faible. Les moyens de maintien pourraient en effet fragiliser le substrat 1 , voir même les casser, ou rayer la surface de manière irréversible.

En alternative, il est possible de maintenir le substrat 1 sur le support 1 1 et de l'empêcher de bouger en exerçant une dépression entre le substrat 1 et le support 1 1. L'aspiration peut par exemple être réalisée avec une pompe à vide. Ce genre de système présente l'avantage de ne pas endommager le substrat 1 et en particulier la première face principale 1 a qui est ici la face opposée au support 1 1 .

Pour ramasser les impuretés présentes sur le substrat 1 , le dispositif 10 comporte une tête 12 avantageusement recouverte du film polymère 2. Comme évoqué en relation avec la méthode d'analyse d'impuretés organiques 3, le film polymère 2 peut avantageusement être réalisé dans un polymère choisi parmi les polyoléfines.

Le film polymère 2 est avantageusement monté de manière amovible sur la tête 12 pour pouvoir être enlevé à la fin du processus de collecte, et appliqué contre le cristal 4 afin de réaliser l'analyse FTIR-ATR.

A ce titre, le film polymère 2 n'est de préférence pas fixé à la tête 12 au moyen d'un adhésif car les composés organiques présents dans l'adhésif pourraient fausser les mesures lors de l'analyse des impuretés. Des moyens de maintien mécaniques sont préférés, par exemple des pinces ou des élastiques. La tête 12 recouverte du film polymère 2 peut être déplacée verticalement afin d'être mise en contact avec le substrat 1 et d'exercer une pression à la fois suffisante pour permettre la collecte d'impuretés organiques 3, mais également suffisamment faible pour ne pas casser le substrat 1. Par exemple, pour un substrat 1 tel qu'une plaquette de silicium ayant une épaisseur minimale de 50 μιη et par exemple comprise entre 80 μιη et 2000 μιη, la pression exercée par la tête 12 sur le substrat 1 doit être comprise entre 10 ⁴ et 10 ⁵ Pa.

Pour que la pression exercée par la tête 12 sur le substrat 1 soit suffisante, le matériau de la tête 12 doit être choisi de sorte que son module d'Young ne soit pas trop faible et qu'elle ne soit pas déformée lorsqu'elle est appliquée sur le substrat 1 . Le matériau de la tête 12 peut par exemple être choisi parmi les métaux et les alliages métalliques.

La tête 12 peut avantageusement être recouverte d'une couche amortissante 13 destinée à empêcher la détérioration du substrat 1 et de la couche polymère 2 lors de la collecte. La couche amortissante 13 a de préférence un module d'Young inférieur à 500 MPa, et avantageusement inférieur à 100 MPa. Elle peut par exemple être réalisée en silicone, en mousse ou en caoutchouc.

La tête 12 est déplacée par des moyens de déplacement 14 comprenant un ressort 14a monté sur un bras articulé 14b. Ce mécanisme permet un déplacement de la tête à la fois horizontal et vertical. Les moyens de déplacement 14 sont dirigés par un système de commande 15 contrôlant également la pression exercée par la tête sur le substrat 1 . Le système de commande 15 peut également comporter des moyens de mémorisation capables d'enregistrer les coordonnées tridimensionnelles de la tête 12, et donc de mémoriser sa trajectoire ou de préenregistrer un parcours à effectuer. Lors de la collecte, il envisageable de réaliser un réglage spatial grossier du dispositif 10 au moyen de la tête 12 et du support 1 1 de substrat 1 , de sorte à centrer la tête horizontalement par rapport au substrat 1 , et à maintenir cette dernière à une faible distance du substrat 1 . Ensuite, la collecte d'impuretés organiques 3 peut commencer en déplaçant latéralement le support 1 1 de substrat 1 , et en déplaçant verticalement la tête 12. Des cycles d'augmentation et de diminution de pression peuvent par exemple être mis en œuvre afin de récolter une quantité d'impuretés dopantes suffisante pour réaliser les analyses FTIR-ATR.

La figure 7 présente à ce titre un exemple de trajectoire que la tête 12 peut réaliser en étant placée contre le substrat 1 . La trajectoire de la tête 12 peut également être réalisée de manière aléatoire par un algorithme de commande, ou au contraire être contrôlée par un utilisateur qui souhaite analyser une zone spécifique du substrat 1 , notamment si celui-ci est sali de manière hétérogène.

A l'issue de la collecte, le film polymère 2 est détaché de la tête 12 du dispositif 10, et les analyses FTIR-ATR sont effectuées. Un spectre de référence du film polymère 2 seul peut par exemple être obtenu en analysant dans un premier temps une zone non contaminée du film, et une zone contaminée par la suite. Même si le film polymère 2 a été étiré pour être attaché sur la tête 12 lors de la collecte, cela ne change pas la nature chimique du film, et ne perturbe donc pas les analyses effectuées.