FR2950425A1

FR2950425A1 - Three-dimensional contactless nanotopography method for measurement of altitude of nanostructured object in e.g. micro-optical field by interferometric altitude sensor, involves fixing reference surface and inspected object with each other

Info

Publication number: FR2950425A1
Application number: FR0904530A
Authority: FR
Inventors: Sabban Youssef Cohen
Original assignee: Sabban Youssef Cohen
Current assignee: SCIENCES ET TECHNIQUES INDUSTRIELLES DE LA LUM, FR
Priority date: 2009-09-23
Filing date: 2009-09-23
Publication date: 2011-03-25

Abstract

The method involves measuring thickness of air between a reference surface (11) of a fizeau type measuring cavity (10) and an inspected object (12) using a thickness measuring sensor (20). The reference surface and the inspected object are fixed with each other or fixed to a common support (13). Light streams are transmitted between optical blocks of an altitude measuring apparatus using a light beam combination or separation device. Independent claims are also included for the following: (1) an altitude measuring apparatus comprising an informatic and electronic unit for digitizing, treating, recording and visualizing a signal (2) an interferometric altitude sensor comprising a measuring head arranged corresponding to an interferometric object.

Description

-1- La présente invention concerne un procédé de nanotopographie 3D sans contact, insensible aux vibrations, ainsi qu'un appareil de mesure mettant en oeuvre ce procédé et permettant d'accéder à une résolution axiale inférieure au nanomètre. Le champ d'application est celui de la métrologie non destructive (sans contact) et 5 plus précisément, de la caractérisation de nanostructures notamment dans les domaines de la micro électronique et de la micro optique. Les dispositifs de mesure nanotopographiques sans contact actuels sont optiques et comportent une voie d'illumination et une voie d'observation pouvant être dissociées ou intégrées. La voie d'illumination comporte une source continue ou pulsée, 10 monochromatique, ou polychromatique, des optiques autorisant l'illumination d'un point ou d'un champ ou permettant un éclairage structuré de la surface. La voie d'observation est composée d'optiques d'imagerie destinés à obtenir une image de tout ou partie de la surface de l'objet, ainsi que d'un détecteur ponctuel, linéaire ou matriciel permettant d'observer un signal contenant l'information nanostructurelle de l'objet examiné. L'image 15 est ensuite numérisée puis traitée par des moyens de calcul informatiques dans le but d'en extraire toutes les informations utiles concernant la nanotopographie de la zone observée. A titre d'exemple, des appareils de mesure micro et nanotopographique industriels utilisent des méthodes basées sur la triangulation, l'ellipsométrie, la méthode confocale chromatique, les méthodes interférométriques.The present invention relates to a non-contact, vibration-insensitive method of nanotopography 3D, as well as to a measuring apparatus implementing this method and making it possible to access an axial resolution of less than one nanometer. The field of application is non-destructive metrology (non-contact) and more specifically, the characterization of nanostructures, particularly in the fields of microelectronics and micro-optics. The current non-contact nanotopographic measuring devices are optical and comprise an illumination path and an observation path that can be dissociated or integrated. The illumination path comprises a continuous or pulsed source, monochromatic, or polychromatic, optics allowing the illumination of a point or a field or allowing a structured illumination of the surface. The observation channel is composed of imaging optics intended to obtain an image of all or part of the surface of the object, as well as a point, linear or matrix detector for observing a signal containing the object. nanostructural information of the examined object. The image 15 is then digitized and then processed by computing means in order to extract all the useful information concerning the nanotopography of the observed area. For example, industrial micro and nanotopographic measuring devices use methods based on triangulation, ellipsometry, chromatic confocal method, interferometric methods.

20 Parmi ces méthodes, seules les méthodes interférométriques permettent d'atteindre une résolution subnanométrique. Les dispositifs interférométriques sont généralement composés d'une source plus ou moins cohérente, d'un interféromètre à deux bras séparés ou non, d'un capteur CCD ou CMOS et d'une instrumentation opto-mécanique appropriées. L'évolution des dispositifs interférométriques dans les dernières années est 25 marquée par : - Le passage de l'interférométrie monochromatique vers l'interférométrie lumière blanche. L'interférométrie monochromatique autorise l'examen de surface continue ou faiblement discontinue (discontinuité inférieure à ?J4 pour les dispositifs en réflexion). De façon à pallier aux limitations inhérentes à l'interférométrie monochromatique, les 30 méthodes interférométriques en lumière blanches se sont développées dans l'industrie de la mesure tridimensionnelle sans contact. - L'évolution des systèmes relativement volumineux vers des dispositifs plus compacts. Les appareils industriels ont évolué vers des systèmes plus compacts, et moins coûteux, de telle sorte que les dispositifs à deux bras séparés de type Michelson ou à 2950425 -2- configuration de type Linnik ont évolué vers des dispositifs à deux bras intégrés utilisant une configuration de type Mirau. La méthode interférométrique en lumière blanche utilisant un objectif de Mirau est appelée interférométrie lumière blanche à balayage de phase. Cette méthode est dite plein champ, puisqu'elle autorise l'observation d'un champ (x, y) dont la dimension (de quelques dizaines de gm à quelques mm) est prédéfmie par l'objectif utilisé. Cette mesure nanotopographique nécessite un balayage de phase, généralement réalisé avec un élément piézoélectrique. Pour l'examen de plus grande surface, l'acquisition de champs contigus par déplacement de l'objet (ou de l'objectif) suivant les axes x et y s'ajoute au balayage vertical. Par conséquent, ces dispositifs sont à la fois tributaires de la qualité des éléments piézoélectriques et des tables de translation (x, y). Alternativement aux méthodes à balayage de phase, les méthodes d'interférométrie spectrale se sont développées plus récemment. Le principe de la méthode SAWLI (Spectral Analysis of White Light Interferograms) consiste à comparer les fronts d'onde provenant de la surface de référence et de la surface de l'objet examiné, et d'analyser spectralement le signal d'interférences. L'appareil de mesure utilisant la méthode SAWLI est constitué d'une source de lumière blanche, d'un interféromètre à deux bras (un bras de référence et un bras de mesure) et d'un spectromètre. Ainsi, le front d'onde émis par une source de lumière blanche est divisé en deux par un composant optique, tels que ; une lame séparatrice ou un cube séparateur ou un coupleur fibré. Dans l'interféromètre, les deux fronts d'onde issus de l'élément optique séparateur, sont réfléchis, l'un par la surface de référence et l'autre par l'échantillon. Ces deux fronts d'onde se recombinent en sortie de l'interféromètre. Cette superposition donne lieu à un phénomène d'interférences observable sur le détecteur CCD ou CMOS d'un spectromètre. Le signal détecté est un « spectre cannelé » dont l'intensité varie périodiquement en fonction de la fréquence. L'information est codée dans la périodicité du signal d'interférences spectrales, qui traduit l'écart entre la surface de référence et l'objet inspecté. Les outils informatiques actuels de traitement du signal, et notamment ceux destinés à l'analyse de signaux périodiques, tels que l'analyse de Fourier, le traitement en Ondelettes, les méthodes de résolution de problèmes inverses, ou les algorithmes de décalage de phase, permettent à l'Homme de l'Art de déterminer avec une résolution subnanométrique l'écart entre la surface de référence et l'objet inspecté. De façon à atteindre cette résolution axiale, l'Homme de l'Art doit préalablement calibrer le spectromètre afin de connaître la correspondance entre le numéro de chaque pixel d'une ligne du détecteur spectrométrique et la longueur d'onde qui est focalisée sur ce pixel. Les dispositifs de mesure nanotopographique sans contact actuels doivent accomplir un relevé de l'altitude de l'objet examiné en un point (dispositif appelé capteur ponctuel) ou en plusieurs points d'un champ de mesure (dispositif appelé capteur champ). Quelque soit le mode d'observation de l'objet (suivant un point ou un champ), pour l'examen de grande surface (supérieure au champ de mesure), l'acquisition de points ou de champs contigus par déplacement, dans un plan, de l'objet (ou de la tête de mesure du dispositif) est nécessaire pour réaliser l'examen complet. Par conséquent, ces dispositifs sont tributaires de la qualité des tables de translation (x,y) : ces éléments de positionnement génèrent des irrégularités de déplacements, tels que des défauts de linéarité, des instabilités de vitesse, des défauts liés à l'hystéresis. La précision des dispositifs de mesure nanotopographique actuels est généralement limitée par les vibrations mécaniques ainsi que par les défauts de rectitude des déplacements (x,y) et éventuellement z, résultant en un défaut de planéité sur la mesure. Certaines de ces irrégularités non répétables ne peuvent être prises en compte dans la procédure de calibration ou de mesure. Ceci conduit à des erreurs de mesures qui ne peuvent être extraites de la topographie mesurée. Un objectif de l'invention est de surmonter les limitations de l'art antérieur et notamment de proposer un procédé de nanotopographie 3D insensible aux vibrations ne nécessitant aucun post-traitement pour corriger les défauts de planéité induit par les perturbations expérimentales. Ce procédé consiste à mesurer l'épaisseur d'air comprise entre une lame de référence et l'échantillon analysé. De façon à ce que ce procédé rende la mesure insensible aux vibrations, cette lame de référence doit être solidairement fixée à l'objet analysé ou, la lame de référence et l'objet doivent être fixés à un support commun. Il en résulte qu'au cours du balayage latéral (x,y), l'échantillon se déplace avec la lame de référence « in-situ », et les vibrations mécaniques n'affectent pas la mesure de cette épaisseur d'air. Un deuxième objectif de l'invention est de proposer un appareil de mesure nanotopographique à courte distance de travail mettant en oeuvre ledit procédé. La mise en oeuvre de ce procédé peut s'effectuer en utilisant une méthode interférométrique en lumière blanche autorisant la mesure d'épaisseur. Le procédé précité ne peut être mis en oeuvre par la méthode d'interférométrie à balayage de phase, car celle-ci nécessite de pouvoir faire varier l'épaisseur d'air comprise 2950425 -4- entre une lame de référence et l'échantillon analysé afin d'accomplir le décalage de phase. Par conséquent, parmi les méthodes interférométriques en lumière blanche seule la méthode basée sur la mesure spectrométrique des figures d'interférences est adaptée. L'invention repose sur l'utilisation d'un système optique s'appuyant sur l'analyse 5 spectrale d'interférogrammes acquis en lumière blanche (SAWLI) qui utilise le procédé précité, et est mise en oeuvre dans un capteur point, un capteur ligne ou un capteur champ à courte distance de travail. Dans cette configuration, la distance de travail, correspondant à la distance entre la surface de référence et l'objet, est inférieure à la longueur de cohérence associée à l'interférométrie spectrale. Dans ces conditions, le phénomène d'interférences 10 spectrales est directement observable sur le détecteur d'un spectromètre. Avec cette méthode le balayage vertical est remplacé par le codage spectral de l'information suivant l'axe z. Un balayage latéral, suivant les axes x et y, est cependant nécessaire pour examiner une surface, mais ledit procédé insensible aux vibrations permet de s'affranchir des défauts mécaniques des platines de déplacement x, y et des vibrations environnementales.Among these methods, only the interferometric methods make it possible to reach a subnanometric resolution. The interferometric devices are generally composed of a more or less coherent source, an interferometer with two separate arms or not, an appropriate CCD or CMOS sensor and opto-mechanical instrumentation. The evolution of interferometric devices in the last years is marked by: - The transition from monochromatic interferometry to white light interferometry. Monochromatic interferometry allows the examination of continuous surface or weakly discontinuous (discontinuity less than? J4 for devices in reflection). In order to overcome the limitations inherent in monochromatic interferometry, white light interferometric methods have developed in the non-contact three-dimensional measurement industry. - The evolution of relatively large systems to more compact devices. Industrial devices have evolved to more compact and less expensive systems, so that Michelson-type or Linnik-type dual-arm devices have evolved into integrated two-arm devices using a single configuration. Mirau type. The white light interferometric method using a Mirau lens is called phase-scanning white light interferometry. This method is called full field, since it allows the observation of a field (x, y) whose dimension (from a few tens of gm to a few mm) is predefined by the lens used. This nanotopographic measurement requires a phase scan, generally performed with a piezoelectric element. For larger area examination, acquiring contiguous fields by moving the object (or lens) along the x and y axes is added to the vertical scan. Consequently, these devices are both dependent on the quality of the piezoelectric elements and translation tables (x, y). In addition to the phase-scanning methods, spectral interferometry methods have developed more recently. The principle of the SAWLI (Spectral Analysis of White Light Interferograms) method consists in comparing the wave fronts coming from the reference surface and the surface of the examined object, and spectrally analyzing the interference signal. The measuring instrument using the SAWLI method consists of a white light source, a two-armed interferometer (a reference arm and a measuring arm) and a spectrometer. Thus, the wavefront emitted by a white light source is divided in two by an optical component, such as; a splitter plate or a splitter cube or a fiber coupler. In the interferometer, the two wavefronts originating from the optical separator element are reflected, one by the reference surface and the other by the sample. These two wave fronts recombine at the output of the interferometer. This superposition gives rise to an observable interference phenomenon on the CCD or CMOS detector of a spectrometer. The detected signal is a "fluted spectrum" whose intensity varies periodically as a function of frequency. The information is encoded in the periodicity of the spectral interference signal, which reflects the difference between the reference surface and the inspected object. The current computer tools for signal processing, and in particular those intended for the analysis of periodic signals, such as Fourier analysis, Wavelets processing, inverse problem solving methods, or phase shift algorithms, allow the skilled person to determine with a subnanometric resolution the difference between the reference surface and the inspected object. In order to reach this axial resolution, a person skilled in the art must first calibrate the spectrometer in order to know the correspondence between the number of each pixel of a line of the spectrometric detector and the wavelength which is focused on this pixel. . The current non-contact nanotopographic measuring devices must perform a survey of the altitude of the examined object at a point (device called point sensor) or at several points of a measurement field (device called field sensor). Whatever the mode of observation of the object (following a point or a field), for the examination of large surface (superior to the field of measurement), the acquisition of points or fields contiguous by displacement, in a plane , the object (or the measuring head of the device) is necessary to perform the complete examination. Consequently, these devices are dependent on the quality of the translation tables (x, y): these positioning elements generate irregularities of displacements, such as defects of linearity, instabilities of speed, defects related to the hysteresis. The accuracy of the current nanotopographic measuring devices is generally limited by the mechanical vibrations as well as the straightness defects of displacements (x, y) and possibly z, resulting in a lack of flatness on the measurement. Some of these non-repeatable irregularities can not be taken into account in the calibration or measurement procedure. This leads to measurement errors that can not be extracted from the measured topography. An object of the invention is to overcome the limitations of the prior art and in particular to provide a vibration-insensitive 3D nanotopography method that does not require any post-processing to correct the flatness defects induced by the experimental disturbances. This method consists of measuring the thickness of air between a reference plate and the sample analyzed. In order for this method to render the measurement insensitive to vibrations, this reference plate must be firmly attached to the analyzed object or the reference plate and the object must be fixed to a common support. As a result, during the lateral scan (x, y), the sample moves with the reference blade "in-situ", and the mechanical vibrations do not affect the measurement of this air thickness. A second objective of the invention is to propose a nanotopographic measuring apparatus with a short working distance using said method. The implementation of this method can be carried out using an interferometric method in white light allowing the measurement of thickness. The aforementioned method can not be implemented by the phase-scanning interferometry method, because it requires the ability to vary the thickness of the air between a reference plate and the analyzed sample. in order to accomplish the phase shift. Therefore, among the interferometric methods in white light only the method based on the spectrometric measurement of the interference patterns is adapted. The invention is based on the use of an optical system based on the spectral analysis of interferograms acquired in white light (SAWLI) which uses the aforementioned method, and is implemented in a point sensor, a sensor line or a field sensor at short working distance. In this configuration, the working distance, corresponding to the distance between the reference surface and the object, is less than the coherence length associated with the spectral interferometry. Under these conditions, the phenomenon of spectral interference is directly observable on the detector of a spectrometer. With this method the vertical scan is replaced by the spectral coding of the information along the z axis. Lateral scanning along the x and y axes, however, is necessary to examine a surface, but said vibration-insensitive method makes it possible to overcome the mechanical defects of the displacement plates x, y and environmental vibrations.

15 Cette méthode utilisée dans un dispositif pour lequel l'interféromètre est composé de deux bras non séparés, en positionnant la surface de référence au dessus de l'objet (dans un plan parallèle à la surface moyenne de l'objet), permet d'obtenir un système de mesure nanotopographique insensible à toutes formes de vibrations. Un troisième objectif de l'invention est de proposer un appareil modulaire 20 industriel, pouvant être intégré sur des dispositifs plus complexe. L'appareil de mesure reposant sur la méthode SAWLI et utilisant le procédé précité consistent en deux parties reliées par une fibre optique : un coffret optoélectronique (comportant la source lumineuse poly-chromatique, le spectromètre, les moyens électroniques de traitement du signal et le moyens de combinaison/séparation de pinceau 25 lumineux) et un système interférométrique, désigné par « objectif interférométrique ». Enfin un quatrième objectif de l'invention est de proposer un objectif interférométrique dont la distance de travail est bien supérieure à la longueur de cohérence associée aux méthodes d'interférométrie spectrale. Les appareils précédents dits « à courte distance de travail » sont limités en ce que 30 la distance de travail est de quelques micromètres (inférieure à la longueur de cohérence associée à la méthode d'interférométrie spectrale). Il peut être avantageux de disposer d'une distance de travail supérieure afm d'apporter à l'utilisateur un peu plus de souplesse et de facilité pour positionner le capteur au dessus de l'objet à mesurer, surtout lors de l'examen d'objets fragiles et/ou coûteux. Dans ce cas la distance étant supérieure à la 2950425 -5 longueur de cohérence, aucun phénomène d'interférences ne peut se produire et par conséquent aucun signal interférométrique n'est observable. Afin d'établir le phénomène d'interférences dans cette configuration à « longue distance de travail », il est donc nécessaire d'utiliser un dispositif de retard. Ce dispositif de retard permet de rattraper le 5 décalage de chemin optique induit par l'augmentation de la distance entre la surface de référence et l'objet. De plus, cet appareil nécessite une séparation en deux voies : une voie de mesure (pour laquelle un faisceau est focalisé sur l'objet) et une voie de référence (pour laquelle un faisceau est focalisé sur la surface de référence). D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaissent dans la 10 description suivante qui se réfère aux figures annexées, lesquelles illustrent sans aucun caractère limitatif des modes préférentiels de réalisation de l'invention. La figure 1 illustre le procédé qui s'appuie sur la mesure d'épaisseur d'air entre une surface de référence et la surface de l'objet. Les figures 2A, 2B et 2C illustrent schématiquement trois modes préférentiels de 15 réalisation de l'appareil de mesure nanotopographique à courte distance de travail selon l'invention basée sur la méthode SAWLI. Les figures 2A, 2B et 2C illustrent respectivement un capteur point, un capteur ligne et un capteur champ à courte distance de travail (inférieure à la longueur de cohérence associée à l'interférométrie spectrale). Les figures 3A et 3B illustrent schématiquement deux modes de séparation des 20 voies de mesure et de référence. La figure 4 illustre schématiquement un mode préférentiel de réalisation de l'appareil de mesure nanotopographique modulaire basée sur la méthode SAWLI selon l'invention. Cette figure illustre un mode préférentiel de réalisation d'un capteur point modulaire à courte distance de travail.This method used in a device for which the interferometer is composed of two non-separated arms, by positioning the reference surface above the object (in a plane parallel to the average surface of the object), makes it possible to to obtain a nanotopographic measurement system insensitive to all forms of vibrations. A third object of the invention is to provide an industrial modular apparatus which can be integrated on more complex devices. The measuring apparatus based on the SAWLI method and using the aforementioned method consist of two parts connected by an optical fiber: an optoelectronic box (comprising the poly-chromatic light source, the spectrometer, the electronic means of signal processing and the means combination / luminous brush separation) and an interferometric system, referred to as an "interferometric objective". Finally, a fourth objective of the invention is to propose an interferometric objective whose working distance is much greater than the coherence length associated with the spectral interferometry methods. Previous devices known as "short working distance" are limited in that the working distance is a few micrometers (less than the coherence length associated with the spectral interferometry method). It may be advantageous to have a greater working distance in order to provide the user with a little more flexibility and facility to position the sensor above the object to be measured, especially during the exam. fragile and / or expensive objects. In this case the distance being greater than the coherence length, no interference phenomenon can occur and therefore no interferometric signal is observable. In order to establish the interference phenomenon in this "long working distance" configuration, it is therefore necessary to use a delay device. This delay device makes it possible to compensate for the optical path shift induced by the increase in the distance between the reference surface and the object. In addition, this device requires two-way separation: a measurement path (for which a beam is focused on the object) and a reference path (for which a beam is focused on the reference surface). Other features and advantages of the invention appear in the following description which refers to the appended figures, which illustrate without any limiting nature of the preferred embodiments of the invention. Figure 1 illustrates the method that relies on the measurement of air thickness between a reference surface and the surface of the object. FIGS. 2A, 2B and 2C schematically illustrate three preferred embodiments of the short working nanotopographic measuring apparatus according to the invention based on the SAWLI method. FIGS. 2A, 2B and 2C respectively illustrate a point sensor, a line sensor and a field sensor with a short working distance (less than the coherence length associated with the spectral interferometry). Figures 3A and 3B schematically illustrate two modes of separation of the measurement and reference channels. FIG. 4 schematically illustrates a preferred embodiment of the modular nanotopographic measurement apparatus based on the SAWLI method according to the invention. This figure illustrates a preferred embodiment of a modular point sensor short working distance.

25 Les figures 5A, 5B, 5C, 5D et 5E illustrent schématiquement cinq modes préférentiels de réalisation de l'appareil de mesure nanotopographique à longue distance de travail basée sur la méthode SAWLI selon l'invention. Les cinq modes préférentiels de réalisation de l'appareil de mesure nanotopographique illustrés sur les figures 5A, 5B, 5C, 5D et 5E, considèrent cinq configurations optogéométriques pour lesquelles, l'élément 30 séparateur (un cube séparateur, une lame semi-réfléchissante, un coupleur fibré) est positionné ; avant l'objectif interférométrique (Figure 5A), dans l'objectif interférométrique (Figure 5B), en sortie de objectif interférométrique (Figure 5C et 5D) et un cas particulier ou l'élément séparateur est intégré à l'objet (Figure 5E). Ces figures 2950425 -6- illustrent cinq modes préférentiels de réalisation d'un capteur point modulaire avec une longue distance de travail. La figure 6 illustre schématiquement un mode de réalisation du dispositif d'analyse spectrale du signal d'interférences dans le cas d'un capteur ligne ou champ.FIGS. 5A, 5B, 5C, 5D and 5E schematically illustrate five preferred embodiments of the long working distance nanotopographic measuring apparatus based on the SAWLI method according to the invention. The five preferred embodiments of the nanotopographic measuring apparatus illustrated in FIGS. 5A, 5B, 5C, 5D and 5E, consider five optogeometric configurations for which, the separator element (a separator cube, a semi-reflective plate, a fiber coupler) is positioned; before the interferometric objective (FIG. 5A), in the interferometric objective (FIG. 5B), at the interferometric objective output (FIGS. 5C and 5D) and a special case where the separator element is integrated with the object (FIG. 5E) . These figures illustrate five preferred embodiments of a modular point sensor with a long working distance. FIG. 6 schematically illustrates an embodiment of the spectral analysis device of the interference signal in the case of a line or field sensor.

5 Les paragraphes suivants décrivent dans le détail chacune des figures 1 à 6. La figure 1 illustre une cavité de mesure de type « Fizeau » 10, constitué d'une surface de référence 11 et de la surface de l'objet 12. La surface de référence 11 est positionnée parallèlement à la surface de l'objet 12. La lame de référence et l'objet inspecté sont solidairement fixés l'un à l'autre, ou fixés respectivement à un support 10 commun 13 avec des fixations 14. Un capteur de mesure d'épaisseur 20 permet de restituer l'épaisseur d'air et par conséquent la topographie de l'objet. Les figures 2A, 2B et 2C illustrent schématiquement trois modes préférentiels de réalisation de l'appareil de mesure nanotopographique à courte distance de travail basée sur la méthode SAWLI selon l'invention. L'avantage majeur de cette configuration à 15 courte distance de travail réside dans la simplicité de mise en oeuvre du phénomène d'interférences en positionnant la surface de référence sur l'objet. De plus l'appareil devient parfaitement insensible à toute forme de vibrations dès lors que cette surface de référence est fixée solidairement à l'objet inspecté. La figure 2A illustre un capteur point ; il consiste en : 20 - une source lumineuse poly-chromatique 30 telle qu'une lampe à incandescence, une lampe à arc, ou encore une ou plusieurs diodes électroluminescentes dont le spectre (ou les spectres combinés) couvre toute la plage spectrale utile de l'appareil. Cette source 30 est associée à un système d'optiques relais 31 permettant de focaliser le faisceau lumineux dans un dispositif de combinaison/séparation de pinceau lumineux 40. 25 - Un dispositif de combinaison/séparation de pinceau lumineux 40, dont le rôle est de guider le front d'onde émis par la source 30 vers un objectif interférométrique 50. Puis de guider les fronts d'onde réfléchis par une surface de référence 11 et la surface de l'objet examiné 12 vers le spectromètre 60. Ce dispositif de combinaison/séparation de pinceau lumineux 40 peut être un ensemble comportant un élément séparateur 44, et trois optiques 30 relais 45, 46 et 47. Le dispositif 40 possède en ses trois extrémités, un filtre spatial 41 (côté source 30), un filtre spatial 42 (côté objectif interférométrique 50), un filtre spatial 43 (côté spectromètre 60). Ces filtres situés dans les plans images conjugués de la surface de l'objet 12, permettent à l'Homme de l'Art d'améliorer la cohérence spatiale du dispositif interférométrique et la visibilité du signal d'interférences. 2950425 -7- - Un objectif interférométrique 50 constitué d'un collimateur 51, permettant à l'Homme de l'Art de maîtriser le grandissement et à fortiori la taille de spot et la résolution latérale de l'objectif interférométrique 50, et d'un objectif achromatique 52 permettant de focaliser le faisceau au centre de la cavité de type « Fizeau» 10. 5 - Une cavité de type « Fizeau » 10 telle que décrite dans la figure 1. - Un spectromètre 60 qui comporte des optiques relais 63 dont le rôle est de collimater le faisceau provenant du filtre spatial 43 vers un élément dispersif 61, lequel modifie le sens de propagation en fonction de la longueur d'onde. Après réflexion ou traversée de l'élément dispersif 61, chaque longueur d'onde appartenant à la bande 10 spectrale de la source 30 est focalisée par des optiques relais 64 sur les pixels du photodétecteur linéaire CCD ou CMOS 62 orienté parallèlement à la direction de dispersion de l'élément 61. - Un sous ensemble d'acquisition et d'analyse 70 qui est composé, de moyens électroniques et informatiques destinés à numériser, traiter, enregistrer et visualiser le 15 signal, comprenant, à titre d'exemple, un ordinateur, une carte de numérisation et un logiciel d'acquisition et de traitement du signal. En particulier, le moyen de traitement de signal compris dans l'ensemble 70 est chargé de calculer l'épaisseur d'air comprise entre la surface de référence et l'objet examiné. Les figures 2B-1 et 2B-2 illustrent, dans 2 plans différents, un mode préférentiel de 20 réalisation de l'appareil de type «Capteur Ligne», pour lequel; plusieurs points de mesures, matérialisés par plusieurs fibres, sont organisés suivant une ligne. La figure 2B-1 représente ce mode préférentiel de réalisation de l'appareil de mesure dît de type « capteur ligne » dans le plan (Y, Z), tandis que la figure 2B-2 représente ce même mode préférentiel de réalisation de l'appareil de mesure dans un plan contenant l'axe X.The following paragraphs describe in detail each of FIGS. 1 to 6. FIG. 1 illustrates a measurement cavity of the "Fizeau" type 10, consisting of a reference surface 11 and the surface of the object 12. The surface 11 is positioned parallel to the surface of the object 12. The reference blade and the inspected object are integrally fixed to each other, or respectively fixed to a common support 13 with fasteners 14. A Thickness measuring sensor 20 makes it possible to restore the air thickness and consequently the topography of the object. FIGS. 2A, 2B and 2C schematically illustrate three preferred embodiments of the short-range nanotopographic measuring apparatus based on the SAWLI method according to the invention. The major advantage of this configuration at short working distance lies in the simplicity of implementation of the interference phenomenon by positioning the reference surface on the object. In addition, the apparatus becomes perfectly insensitive to any form of vibration since this reference surface is fixed integrally to the object inspected. Figure 2A illustrates a point sensor; it consists of: a polychromatic light source 30 such as an incandescent lamp, an arc lamp, or one or more light-emitting diodes whose spectrum (or combined spectra) covers the entire useful spectral range of the 'apparatus. This source 30 is associated with a relay optical system 31 for focusing the light beam in a combination device / luminous brush separation 40. A combination device / luminous brush separation 40, whose role is to guide the wavefront emitted by the source 30 to an interferometric objective 50. Then to guide the wave fronts reflected by a reference surface 11 and the surface of the examined object 12 to the spectrometer 60. This combination device / The luminous brush separation 40 may be an assembly comprising a separator element 44, and three relay optics 45, 46 and 47. The device 40 has at its three ends a spatial filter 41 (source side 30), a spatial filter 42 (FIG. interferometric objective side 50), a spatial filter 43 (spectrometer side 60). These filters located in the conjugate image planes of the surface of the object 12, allow the skilled person to improve the spatial coherence of the interferometric device and the visibility of the interference signal. An interferometric objective 50 consisting of a collimator 51, enabling the person skilled in the art to control the magnification and a fortiori the spot size and the lateral resolution of the interferometric objective 50, and an achromatic objective 52 making it possible to focus the beam at the center of the "Fizeau" type cavity 10. 5 - A "Fizeau" type cavity 10 as described in FIG. 1. - A spectrometer 60 which includes relay optics 63 of which the role is to collimate the beam from the spatial filter 43 to a dispersive element 61, which modifies the direction of propagation as a function of the wavelength. After reflection or traversing of the dispersive element 61, each wavelength belonging to the spectral band of the source 30 is focused by relay optics 64 on the pixels of the linear CCD or CMOS photodetector 62 oriented parallel to the direction of dispersion. of element 61. - An acquisition and analysis subset 70 which is composed of electronic and computer means for digitizing, processing, recording and visualizing the signal, including, for example, a computer , a scan card and a software for acquiring and processing the signal. In particular, the signal processing means included in the assembly 70 is responsible for calculating the thickness of air between the reference surface and the object under examination. FIGS. 2B-1 and 2B-2 illustrate, in two different planes, a preferred embodiment of the "line sensor" apparatus, for which; several measurement points, materialized by several fibers, are organized along a line. FIG. 2B-1 shows this preferred embodiment of the measuring apparatus of the "line sensor" type in the plane (Y, Z), while FIG. 2B-2 represents this same preferred embodiment of the measuring device in a plane containing the X axis.

25 Ce capteur est destiné à réaliser des mesures plus rapides en observant une ligne de l'objet inspecté. Pour ce mode préférentiel de réalisation, le flux lumineux de la ou des source(s) poly-chromatique(s) 30 est mis en forme selon un segment lumineux. Cette mise en forme est réalisée soit en organisant plusieurs fibres 32 suivant une ligne, soit en associant plusieurs lentilles de façon à focaliser le faisceau provenant de la source 30 sur 30 une fente ou sur une ligne de trous, cependant ce dernier mode de mise en forme est plus critique en terme d'efficacité photométrique. Le mode préférentiel de réalisation illustré sur la figure 2B représente une ligne d'éclairage obtenue avec plusieurs fibres 32 associées à un ensemble d'optique relais 31. Ce segment lumineux est injecté dans le dispositif de combinaison/séparation de pinceau lumineux 40. Tel qu'illustré sur la figure 2A, ce 2950425 -8- dispositif de combinaison/séparation de pinceau lumineux 40 peut être un ensemble comportant un élément séparateur 44, et trois optiques relais 45, 46 et 47. Le dispositif 40 possède en ses trois extrémités, un filtre spatial 41 (côté source 30), un filtre spatial 42 (côté objectif interférométrique 50), un filtre spatial 43 (côté spectromètre 60). Dans le cas 5 d'un capteur ligne les filtres spatiaux 42 et 43 sont des fentes ou des ligne de trous, et le filtre spatial 41 est matérialisé par l'extrémité des fibres 32 ou par une fente ou une ligne de trous en fonction du dispositif de mise en forme choisi. Le mode de réalisation illustré sur la figure 2B montre une variante de ce dispositif de combinaison/séparation de pinceau lumineux 40, pour laquelle, les filtres spatiaux 42 et 43 sont des lignes de trous situées sur 10 les faces orthogonales d'un élément séparateur 44, respectivement dans les plans (X,Z) et (X,Y). Par conséquent, le dispositif 40 comporte également un ensemble d'optiques 48 et 45 permettant de collimater puis de focaliser le segment lumineux provenant des extrémités de fibres 41 dans les plans des filtres spatiaux 42 et 43. Ces filtres situés dans les plans images conjugués de la surface de l'objet 12, permettent à l'Homme de l'Art 15 d'améliorer la cohérence spatiale du dispositif interférométrique et la visibilité du signal d'interférences. Le miroir de renvoi 49a dans cette figure 2B n'a pas une fonction optique fondamentale, il permet de réduire le schéma. Le mode préférentiel de réalisation de l'appareil de type «Capteur Ligne», représenté sur la figure 2B, est également constitué d'un objectif interférométrique 50, 20 d'une cavité de type « Fizeau » 10, et d'un sous ensemble d'acquisition et d'analyse 70 tel que décrit sur la figure 2A. Enfin ce « capteur ligne » comporte un spectromètre 60 constitué des optiques relais 63 dont le rôle est de collimater le faisceau provenant du filtre spatial 43 vers un élément dispersif 61, lequel modifie le sens de propagation en fonction de la longueur d'onde. Après réflexion ou traversée de l'élément dispersif 61, chaque 25 longueur d'onde appartenant à la bande spectrale de la source 30 est focalisée par des optiques relais 64 sur les pixels du photodétecteur linéaire CCD ou CMOS 62 orienté parallèlement à la direction de dispersion de l'élément 61. L'image de la ligne de points sur le photodétecteur linéaire correspond à une segment composé de N points, chacun distants de leur voisin de Ax.This sensor is intended to perform faster measurements by observing a line of the inspected object. For this preferred embodiment, the luminous flux of the source (s) poly-chromatic (s) 30 is shaped according to a light segment. This shaping is accomplished either by arranging a plurality of fibers 32 along a line or by associating a plurality of lenses to focus the beam from the source 30 on a slot or a line of holes, however the latter mode of implementation form is more critical in terms of photometric efficiency. The preferred embodiment illustrated in FIG. 2B represents a lighting line obtained with a plurality of fibers 32 associated with a set of relay optics 31. This luminous segment is injected into the combination / luminous brush separation device 40. 2B, this combination device / luminous brush separation device 40 may be an assembly comprising a separator element 44, and three relay optics 45, 46 and 47. The device 40 has at its three ends, a spatial filter 41 (source side 30), a spatial filter 42 (interferometric objective side 50), a spatial filter 43 (spectrometer side 60). In the case of a line sensor the spatial filters 42 and 43 are slots or line of holes, and the spatial filter 41 is materialized by the end of the fibers 32 or by a slot or line of holes depending on the selected shaping device. The embodiment illustrated in FIG. 2B shows a variant of this combination / luminous paint separation device 40, for which the spatial filters 42 and 43 are lines of holes located on the orthogonal faces of a separator element 44. respectively in the (X, Z) and (X, Y) planes. Consequently, the device 40 also comprises a set of optics 48 and 45 making it possible to collimate and then focus the light segment coming from the fiber ends 41 in the spatial filter planes 42 and 43. These filters located in the conjugated image planes of FIGS. the surface of the object 12, allow the person skilled in the art 15 to improve the spatial coherence of the interferometric device and the visibility of the interference signal. The reflecting mirror 49a in this FIG. 2B does not have a fundamental optical function, it makes it possible to reduce the diagram. The preferred embodiment of the "line sensor" type apparatus, represented in FIG. 2B, also consists of an interferometric objective 50, a "Fizeau" type cavity 10, and a subset acquisition and analysis 70 as described in Figure 2A. Finally, this "line sensor" comprises a spectrometer 60 consisting of relay optics 63 whose role is to collimate the beam from the spatial filter 43 to a dispersive element 61, which modifies the direction of propagation as a function of the wavelength. After reflection or traversing of the dispersive element 61, each wavelength belonging to the spectral band of the source 30 is focused by relay optics 64 on the pixels of the linear CCD or CMOS photodetector 62 oriented parallel to the direction of dispersion. of the element 61. The image of the line of points on the linear photodetector corresponds to a segment composed of N points, each distant from their neighbor of Ax.

30 La figure 2C illustre un mode préférentiel de réalisation d'un « capteur champ » pour lequel l'objet est éclairé suivant une ligne et comportant un système de balayage interne permettant d'examiner un champ complet. Cette figure illustre un capteur champ avec une courte distance de travail selon l'invention, caractérisé en ce que le capteur comporte plusieurs voies de mesure, en ce que les points mesurés simultanément sont 2950425 -9- disposés le long d'un segment de droite, et en ce que le dispositif de balayage interne déplace ledit segment dans un sens perpendiculaire à lui-même. Il s'agit donc d'un capteur ligne dynamique qui se différencie du précédent mode de réalisation (figure 2B) par le fait que ; le miroir statique 53 est dans ce mode de réalisation dynamique. Le miroir 5 dynamique 53, tourne autours d'un axe de rotation colinéaire à l'axe X afm que la ligne de points lumineux dirigés suivant l'axe X balaye la surface de l'objet suivant l'axe Y. Ainsi une rotation du miroir dynamique 53, d'un angle de 0y engendre un déplacement Sy de la ligne de points lumineux. De plus, le « capteur champ » est doté d'un photodétecteur matriciel CCD ou CMOS 62. Les autres éléments du « capteur champ » sont identiques à 10 ceux du « capteur ligne » représenté sur la figure 2B. Ce capteur est destiné à réaliser des mesures plus rapides en observant un « champ » de l'objet inspecté. Dans les modes préférentiels de réalisation illustré par les figures 2B et 2C les extrémités de sortie des fibres optiques 41 sont disposées à distance égale le long d'un segment de droite, ce qui détermine la nature du capteur multipoint en tant que « capteur 15 ligne » ou « capteur champ ». A titre d'exemple, un dispositif de type « V groove » peut être utilisé pour disposer les extrémités de fibres de cette façon avec une très grande précision. Bien évidemment, ces extrémités de sortie peuvent être disposées de façon différente. A titre d'exemple, elles peuvent être placées sur les noeuds d'une grille bidimensionnelle rectangulaire ou hexagonale, pour créer un capteur champ capable de 20 mesurer tous les points du champ simultanément. L'avantage majeur de la configuration « Capteur Ligne » ou « Capteur Champ » est de mesurer en une seule acquisition une ligne de l'objet, et par conséquent d'augmenter la cadence de mesure, tout en gardant une résolution subnanométrique, et en s'affranchissant de toute forme de vibrations.FIG. 2C illustrates a preferred embodiment of a "field sensor" for which the object is illuminated along a line and having an internal scanning system for examining a complete field. This figure illustrates a field sensor with a short working distance according to the invention, characterized in that the sensor comprises a plurality of measurement channels, in that the points measured simultaneously are arranged along a line segment. , and in that the internal scanning device moves said segment in a direction perpendicular to itself. It is therefore a dynamic line sensor which differs from the previous embodiment (FIG. 2B) by the fact that; the static mirror 53 is in this dynamic embodiment. The dynamic mirror 53 rotates about an axis of rotation collinear with the axis X so that the line of light points directed along the X axis sweeps the surface of the object along the Y axis. dynamic mirror 53, an angle of 0y causes a shift Sy of the line of light points. In addition, the "field sensor" is provided with a CCD or CMOS 62 matrix photodetector. The other elements of the "field sensor" are identical to those of the "line sensor" shown in FIG. 2B. This sensor is designed to perform faster measurements by observing a "field" of the inspected object. In the preferred embodiments illustrated by FIGS. 2B and 2C, the output ends of the optical fibers 41 are arranged at equal distances along a line segment, which determines the nature of the multipoint sensor as a "line sensor". "Or" field sensor ". For example, a device type "V groove" can be used to dispose the ends of fibers in this way with great precision. Of course, these output ends can be arranged differently. For example, they may be placed on the nodes of a rectangular or hexagonal two-dimensional grid, to create a field sensor capable of measuring all the points of the field simultaneously. The major advantage of the "Line Sensor" or "Field Sensor" configuration is to measure in a single acquisition a line of the object, and consequently to increase the measurement rate, while keeping a subnanometric resolution, and free from any form of vibration.

25 Les figures 3A et 3B illustrent, respectivement, deux types de dispositifs de combinaison/séparation de faisceaux 40. La première figure montre un dispositif de combinaison/séparation de faisceaux à cube séparateur, constitué d'un cube (ou une lame) semi réfléchissant(e) 44, et de 3 optiques relais 45, 46 et 47, dans les plans focaux desquels sont positionnées, respectivement, les extrémités de fibres 41, 42 et 43. De préférence 30 l'extrémité de la fibre optique 42 est clivée d'un petit angle afm de s'affranchir des réflexions indésirables sur sa surface. La deuxième figure montre un coupleur à fibres, dans lequel les rayons lumineux peuvent passer de la fibre optique 41 à la fibre optique 42 (ou en sens opposé) et de la fibre optique 42 à la fibre optique 43 (ou en sens opposé) avec une efficacité photométrique élevée, tandis que l'efficacité photométrique pour un passage 2950425 -10- de rayons lumineux provenant de la fibre optique 41 vers la fibre optique 43 (ou en sens opposé) est très faible. La figure 4 illustre schématiquement un mode préférentiel de réalisation de l'appareil de mesure nanotopographique modulaire basée sur la méthode SAWLI selon 5 l'invention. Cette figure illustre un mode préférentiel de réalisation d'un capteur point modulaire à courte distance de travail. Le capteur modulaire consiste en deux parties reliées par une fibre optique : un coffret optoélectronique 100 (comportant la source lumineuse poly-chromatique 30, les moyens de combinaison/séparation de pinceau lumineux 40, le spectromètre 60, et les moyens électroniques de traitement du signal 70) et 10 un système interférométrique 50, désigné par « objectif interférométrique ». L'avantage majeur du capteur modulaire est de pouvoir déporter le coffret optoélectronique 100 par rapport au objectif interférométrique 50, et ainsi de commander la mesure à distance et permettant de l'intégrer sur des dispositifs industriels plus complexes. Cet appareil de mesure comporte dans le détail : 15 - Une source lumineuse poly-chromatique 30 telle qu'une lampe à incandescence, une lampe à arc, ou encore une ou plusieurs diodes électroluminescentes dont le spectre (ou les spectres combinés) couvre toute la plage spectrale utile de l'appareil. Cette source 30 est associée à un système d'optiques relais 31 permettant de focaliser le faisceau lumineux dans un dispositif de combinaison/séparation de pinceau lumineux 40. 20 - Un dispositif de combinaison/séparation de pinceau lumineux 40, dont le rôle est de guider le front d'onde émis par la source 30 vers un objectif interférométrique 50. Puis de guider les fronts d'onde réfléchis par une surface de référence 11 et la surface de l'objet examiné 12 vers le spectromètre 60. Ce dispositif de transport optique 40 peut être un coupleur fibré 2x1, ou un ensemble plus complexe comportant 3 fibres, un élément 25 séparateur, et des optiques relais. Afm de simplifier la représentation, sur la figure 4, le bloc 40 est un coupleur fibré 2x1. L'extrémité du dispositif 40 dirigée vers la source est notée 41, celle dirigée vers l'objectif interférométrique 50 est notée 42, et celle dirigée vers le spectromètre 60 est notée 43. Les extrémités de fibres 41, 42 et 43 jouent le rôle de filtres spatiaux. Ces filtres permettent à l'Homme de l'Art d'améliorer la cohérence 30 spatiale du dispositif interférométrique et la visibilité du signal d'interférences. - Un objectif interférométrique 50 tel que décrit dans les figures 2. - Une cavité de type « Fizeau » 10 telle que décrite dans la figure 1. - Un spectromètre 60 tel que décrit dans la figure 2A. - Un sous ensemble d'acquisition et d'analyse 70 tel que décrit précédemment. 2950425 -11- L'Homme de l'Art comprend aisément que le capteur modulaire point peut être modifié de façon à réaliser un « capteur modulaire ligne » ou un « capteur modulaire champ » en utilisant la même structure opto-électro-mécanique que les capteurs « ligne » et « champ » illustrés sur les figures 2B et 2C.FIGS. 3A and 3B respectively illustrate two types of combination / beam splitter devices 40. The first figure shows a splitter cube splitter / splitter device consisting of a semi-reflective cube (or a blade) (e) 44, and 3 optical relays 45, 46 and 47, in the focal planes of which are positioned, respectively, the fiber ends 41, 42 and 43. Preferably the end of the optical fiber 42 is cleaved. a small angle to get rid of unwanted reflections on its surface. The second figure shows a fiber coupler, in which the light rays can pass from the optical fiber 41 to the optical fiber 42 (or in the opposite direction) and from the optical fiber 42 to the optical fiber 43 (or in the opposite direction) with a high photometric efficiency, while the photometric efficiency for a passage of light rays from the optical fiber 41 to the optical fiber 43 (or in the opposite direction) is very low. FIG. 4 schematically illustrates a preferred embodiment of the modular nanotopographic measurement apparatus based on the SAWLI method according to the invention. This figure illustrates a preferred embodiment of a modular point sensor short working distance. The modular sensor consists of two parts connected by an optical fiber: an optoelectronic box 100 (comprising the polychromatic light source 30, the means for combining / separating luminous paint brush 40, the spectrometer 60, and the electronic means of signal processing 70) and an interferometric system 50, referred to as an "interferometric objective". The major advantage of the modular sensor is to be able to shift the optoelectronic box 100 with respect to the interferometric objective 50, and thus to control the measurement remotely and to integrate it on more complex industrial devices. This measuring apparatus comprises in detail: A polychromatic light source 30 such as an incandescent lamp, an arc lamp, or one or more light-emitting diodes whose spectrum (or combined spectra) covers the whole of the useful spectral range of the device. This source 30 is associated with a relay optical system 31 for focusing the light beam in a combination device / luminous brush separation 40. A combination device / luminous brush separation 40, whose role is to guide the wavefront emitted by the source 30 towards an interferometric objective 50. Then to guide the wave fronts reflected by a reference surface 11 and the surface of the examined object 12 to the spectrometer 60. This optical transport device 40 may be a 2x1 fiber coupler, or a more complex 3-fiber array, a splitter, and relay optics. In order to simplify the representation, in FIG. 4 block 40 is a 2x1 fiber coupler. The end of the device 40 directed towards the source is denoted 41, that directed towards the interferometric objective 50 is denoted 42, and that directed towards the spectrometer 60 is denoted 43. The ends of the fibers 41, 42 and 43 play the role of spatial filters. These filters allow those skilled in the art to improve the spatial coherence of the interferometric device and the visibility of the interference signal. An interferometric objective 50 as described in FIGS. 2. A "Fizeau" type cavity 10 as described in FIG. 1. A spectrometer 60 as described in FIG. 2A. - A subset of acquisition and analysis 70 as described above. It is readily apparent to those skilled in the art that the modular point sensor can be modified to provide a "modular line sensor" or a "modular field sensor" using the same optoelectromechanical structure as the Line and field sensors illustrated in Figures 2B and 2C.

5 Les figures 5A, 5B, 5C, 5D et 5E illustrent des modes préférentiels de réalisation de l'appareil de type «longue distance de travail», pour lesquels ; un mode de séparation supplémentaire ainsi qu'une ligne de retard, dont le rôle est de compenser le décalage temporel introduit par l'augmentation de l'épaisseur d'air comprise entre la surface de référence et l'objet inspecté, sont ajoutés à l'appareil de type « courte distance de travail » 10 illustré sur les figures 2 et 4. Pour cette configuration « longue distance de travail », la cavité « Fizeau » 10 est par conséquent plus large que lors des configurations « courte distance de travail » présentées précédemment. Les appareils de mesures décrits ci-après gardent leurs caractéristiques d'insensibilités aux vibrations. Les capteurs illustrés sur les figures 5A, 5B, 5C, 5D et 5E sont modulaires; ils consistent en deux parties reliées par une 15 fibre optique : un coffret optoélectronique 100 (comportant la source lumineuse polychromatique 30, les moyens de combinaison/séparation de pinceau lumineux 40, le spectromètre 60, et les moyens électroniques de traitement du signal 70) et un système interférométrique 50, désigné par « objectif interférométrique ». La figure 5A illustre un premier mode préférentiel de réalisation pour lequel la 20 séparation en deux voies de référence et de mesure s'effectue avant l'objectif interférométrique 50. La séparation est réalisée avec un coupleur à fibres 2x2, 40, dont le rôle est de guider le flux provenant de la source 30 (extrémité du coupleur 41) vers les deux collimateurs 51 et 54 (extrémités respectives du coupleur 42a et 42b) de l'objectif interférométrique 50, et de guider le flux réfléchi par les surfaces de référence 11 et de 25 l'objet 12 vers le spectromètre 60 (extrémité du coupleur 43). L'Homme de l'Art est conscient que les fibres du coupleur 40 n'ont pas une longueur identique, et afin de compenser le retard accumulé dans l'une des fibres associés aux extrémités 42a et 42b, une lame prismatique 49b est insérée en sortie de fibre à laquelle est ajoutée un réglage, 49c, de sa position suivant l'axe Y. La lame prismatique 49b est positionnée de telle sorte que sa 30 face située dans le plan YZ est triangulaire, et qu'une translation le long de l'axe Y induise une modification de l'épaisseur de lame traversée par le faisceau lumineux. L'ajustement de cette position est valide lorsque l'épaisseur optique de lame traversée par le faisceau est identique à la différence de longueur optique entre les deux fibres d'extrémités 42 et 44. 2950425 - 12 - Ceci correspond à la position pour laquelle le signal interférométrique issu du détecteur CCD ou CMOS 62, est périodique en fonction de la fréquence. Dans ce mode préférentiel de réalisation illustré par la figure 5A, l'objectif interférométrique 50 est constitué de deux voies : 5 - une voie de mesure constituée d'un collimateur 51 et d'un objectif achromatique 52, - et une voie de référence constituée d'un collimateur 54, d'un objectif 55, et d'une ligne à retard 80 dont le rôle est de compenser le retard accumulé dans l'air par le front d'onde issu de la surface de l'objet 12 par rapport au front d'onde issu de la surface de 10 référence 11. La ligne à retard est composée de deux miroirs de renvois 81 et 82 dont l'un a un réglage 83 en translation suivant l'axe Y permettant de réaliser le contact optique ou de compenser le retard entre les deux fronts d'onde de mesure et de référence. Les faisceaux issus respectivement des voies de mesure (éléments 51 et 52) et de référence (éléments 53, 54 et 80) sont respectivement focalisés sur la surface de l'objet 12, 15 et la surface de référence 11 de la cavité de type « Fizeau » 10 décrite dans la figure 1. Les deux faisceaux réfléchis sur les surfaces 11 et 12 parcourent le chemin inverse, et les extrémités des fibres 42a et 42b, situées respectivement dans les plans images conjugués de la surface de l'objet 12 et de la surface de référence 11, jouent le rôle de trou de filtrage, améliorant ainsi la cohérence spatiale du dispositif interférométrique et la visibilité du 20 signal d'interférences. Les deux fronts d'onde se superposent ensuite dans la fibre dont l'extrémité est notée 43, puis ce faisceau est dirigé vers l'entrée du spectromètre 60 décrit plus haut. La figure 5B illustre un second mode préférentiel de réalisation pour lequel la séparation en deux voies de référence et de mesure s'effectue dans l'objectif 25 interférométrique 50. La séparation est réalisée avec un cube séparateur 56, situé après le collimateur unique 51, et dont le rôle est de guider le flux provenant du coupleur 2x1, 40, (extrémité du coupleur 42) vers les deux objectifs achromatiques 52 et 55 de l'objectif interférométrique 50. Pour que les deux faisceaux convergent respectivement sur les surfaces de référence 11 et de l'objet 12, un miroir de renvoi 81, positionné dans la voie de 30 référence, est utilisé. Ce miroir est solidarisé à l'objectif 55 de façon à les déplacer simultanément suivant l'axe Y. Avec ce réglage micrométrique, 83, suivant Y, l'utilisateur compense le décalage entre les deux fronts d'onde provenant de chaque voies. L'ensemble miroir de renvoi 81, réglage micrométrique 83, constitue la ligne de retard 80 de cet appareil de mesure nanotopographique. Les deux faisceaux réfléchis sur les surfaces 11 et 2950425 - 13 - 12 parcourent le chemin inverse, et l'extrémité de fibre 42 située dans le plan image conjugué des surfaces de l'objet 12 et de référence 11, joue le rôle de trou de filtrage, améliorant ainsi la cohérence spatiale du dispositif interférométrique et la visibilité du signal d'interférences.FIGS. 5A, 5B, 5C, 5D and 5E illustrate preferred embodiments of the "long working distance" apparatus, for which; an additional separation mode and a delay line, whose role is to compensate for the time difference introduced by increasing the air thickness between the reference surface and the inspected object, are added to the A "short working distance" apparatus 10 illustrated in FIGS. 2 and 4. For this "long working distance" configuration, the "Fizeau" cavity 10 is therefore wider than in the "short working distance" configurations. previously presented. The measuring devices described below retain their characteristics of vibration insensitivity. The sensors illustrated in Figures 5A, 5B, 5C, 5D and 5E are modular; they consist of two parts connected by an optical fiber: an optoelectronic box 100 (comprising the polychromatic light source 30, the means for combining / separating the luminous brush 40, the spectrometer 60, and the electronic means for processing the signal 70) and an interferometric system 50, referred to as an "interferometric objective". FIG. 5A illustrates a first preferred embodiment for which the two-way reference and measurement separation takes place before the interferometric objective 50. The separation is carried out with a 2x2, 40 fiber coupler, the role of which is directing the flux from the source 30 (end of the coupler 41) to the two collimators 51 and 54 (respective ends of the coupler 42a and 42b) of the interferometer lens 50, and guiding the flux reflected by the reference surfaces 11 and from object 12 to spectrometer 60 (end of coupler 43). Those skilled in the art are aware that the fibers of the coupler 40 do not have an identical length, and in order to compensate for the accumulated delay in one of the fibers associated with the ends 42a and 42b, a prismatic blade 49b is inserted into fiber outlet to which is added an adjustment, 49c, of its position along the Y axis. The prismatic blade 49b is positioned so that its face in the YZ plane is triangular, and a translation along the Y axis induces a change in the thickness of the blade traversed by the light beam. The adjustment of this position is valid when the optical thickness of the blade traversed by the beam is identical to the difference in optical length between the two end fibers 42 and 44. This corresponds to the position for which the interferometric signal from the CCD or CMOS detector 62, is periodic as a function of frequency. In this preferred embodiment illustrated in FIG. 5A, the interferometric objective 50 consists of two channels: a measuring channel consisting of a collimator 51 and an achromatic objective 52, and a reference channel consisting of a collimator 54, an objective 55, and a delay line 80 whose role is to compensate for the delay accumulated in the air by the wavefront coming from the surface of the object 12 relative to at the wavefront coming from the reference surface 11. The delay line is composed of two mirror mirrors 81 and 82, one of which has a translation adjustment 83 along the Y axis making it possible to make the optical contact or to compensate the delay between the two measurement and reference wavefronts. The beams coming respectively from the measurement channels (elements 51 and 52) and reference channels (elements 53, 54 and 80) are respectively focused on the surface of the object 12, 15 and the reference surface 11 of the "type" cavity. Fig. 1. The two beams reflected on the surfaces 11 and 12 traverse the reverse path, and the ends of the fibers 42a and 42b, located respectively in the conjugate image planes of the surface of the object 12 and the reference surface 11, act as a filtering hole, thereby improving the spatial coherence of the interferometric device and the visibility of the interference signal. The two wave fronts are then superimposed in the fiber whose end is noted 43, and this beam is directed to the input of the spectrometer 60 described above. FIG. 5B illustrates a second preferred embodiment for which the two-way reference and measurement separation is performed in the interferometric objective 50. The separation is carried out with a separator cube 56, located after the single collimator 51, and whose role is to guide the flow from the coupler 2x1, 40, (end of the coupler 42) to the two achromatic objectives 52 and 55 of the interferometer lens 50. So that the two beams converge respectively on the reference surfaces 11 and object 12, a reflecting mirror 81, positioned in the reference channel, is used. This mirror is secured to the lens 55 so as to move them simultaneously along the Y axis. With this micrometric adjustment, 83, along Y, the user compensates for the offset between the two wavefronts coming from each channel. The mirror mirror assembly 81, micrometric adjustment 83, constitutes the delay line 80 of this nanotopographic measuring apparatus. The two beams reflected on the surfaces 11 and 2950425 - 13 - 12 travel in the reverse path, and the fiber end 42 located in the conjugated image plane of the surfaces of the object 12 and reference 11, acts as a gap hole. filtering, thus improving the spatial coherence of the interferometric device and the visibility of the interference signal.

5 La figure 5C illustre un troisième mode préférentiel de réalisation pour lequel la séparation en deux voies de référence et de mesure s'effectue après l'objectif interférométrique 50. La séparation est réalisée avec un cube séparateur 56, situé après l'objectif achromatique unique 52, et dont le rôle est de guider le flux provenant du coupleur 2x1, 40, (extrémité du coupleur 42) vers les deux surfaces de référence 11 et de 10 l'objet 12. Pour ce faire un miroir de renvoi 81 est positionné dans la voie de référence. Un réglage micrométrique 83 est affecté à ce miroir de renvoi de façon à le déplacer suivant l'axe Y. Ce réglage joue le rôle de ligne de retard, et permet également de focaliser le faisceau sur la surface de référence 11. De fait, si les faisceaux sonde et de référence sont respectivement focalisés sur la surface de l'objet 12 et celle de référence 11, alors le retard 15 optique est parfaitement compensé. Le fait de déplacer le miroir permet effectivement de régler ce retard mais il induit une légère défocalisation du faisceau référence. Les deux faisceaux réfléchis sur les surfaces 11 et 12 parcourent le chemin inverse, et l'extrémité de fibre 42 située dans le plan image conjugué des surfaces de l'objet 12 et de référence 11, joue le rôle de trou de filtrage, améliorant ainsi la cohérence spatiale du dispositif 20 interférométrique et la visibilité du signal d'interférences. La figure 5D illustre un quatrième mode préférentiel de réalisation pour lequel la séparation en deux voies de référence et de mesure s'effectue après l'objectif interférométrique 50. La séparation est réalisée avec une lame semi-transparente 15, située après l'objectif achromatique unique 52, et dont le rôle est de guider le flux provenant du 25 coupleur 2x1, 40, (extrémité du coupleur 42) vers les deux surfaces de référence 11 et de l'objet 12. La lame semi-transparente 15, la surface de référence 11, et la surface moyenne de l'objet 12 sont dans cette configuration parallèles. De plus, la surface semi-transparente 15 est équidistante de la surface de référence 11 et de la surface de l'objet 12, afin d'obtenir deux points de focalisation parfaits sur chacune de ces surfaces 11 et 12 et ainsi 30 de compenser le retard optique entre les deux voies de mesure et de référence. Cette configuration s'approche de la configuration des objectifs interférométriques de type « Mirau » utilisée en interférométrie lumière blanche à balayage vertical, cependant dans cette configuration la lame de référence 11, la lame semi-transparente 15, ainsi que l'objet 12, sont solidairement fixés les uns aux autres ou fixés à un support commun afm de 2950425 - 14 - s'affranchir de toutes vibrations. Ceci est possible car l'analyse spectrale d'interférogrammes acquis en lumière blanche (SAWLI) ne nécessite pas de faire varier la phase entre les fronts d'onde de mesure et de référence (la phase varie lorsque l'épaisseur d'air traversée par le faisceau référence évolue dans le temps tandis que l'épaisseur d'air 5 traversée par le faisceau référence reste fixe), contrairement à la méthode d'interférométrie lumière blanche à balayage verticale utilisée dans les appareils de mesure nanotopographique actuels. Avant de fixer les différentes surfaces les unes aux autres, le réglage de la position, 16, de la lame de référence suivant l'axe Z est réalisé. Les deux faisceaux réfléchis sur les surfaces 11 et 12 parcourent le chemin inverse, et l'extrémité de 10 fibre 42 située dans le plan image conjugué des surfaces de l'objet 12 et de référence 11, joue le rôle de trou de filtrage, améliorant ainsi la cohérence spatiale du dispositif interférométrique et la visibilité du signal d'interférences. La figure 5E illustre un cinquième mode préférentiel de réalisation pour lequel la séparation en deux voies de référence et de mesure s'effectue au sein même de l'objet. Il 15 s'agit d'un cas particulier pour lequel le phénomène d'interférences se réalise, car la structure de l'objet est particulièrement favorable, en ce qu'elle comporte une surface pouvant jouer le rôle de la surface de référence. A titre d'exemple, l'objet inspecté peut être constitué d'une série de trous à fonds plats ou de plateau circulaire 10A, ou d'une série de rainures, ou respectivement de crêtes, dont le fond, respectivement le sommet, est plat 20 10B. Dans ces conditions, le substrat 11 joue le rôle de surface de référence, et le fond du trou ou respectivement le sommet du plateau, dans le cas de l'objet 10A, et le fond de la rainure ou respectivement le sommet plat de la crête dans le cas de l'objet 10B, joue le rôle de la surface inspectée. Dans cette configuration, l'appareil de mesure ne comporte pas d'élément séparateur. L'objectif interférométrique 50, constitué d'un collimateur 51 et 25 d'un objectif achromatique 52, focalise le faisceau provenant de l'extrémité 42 du coupleur à fibres 2x1, 40, sur la surface de l'objet 12. Pour que le phénomène d'interférences se réalise il est nécessaire que la taille du spot 14 soit supérieure au diamètre du trou ou du plateau dans le cas de l'objet 10A, ou supérieure à la largeur de la rainure ou de la crête dans le cas de l'objet 10B. Dans cette configuration seule l'information concernant la 30 profondeur des trous et des rainures ou la hauteur des plateaux ou des crêtes est mesurée. Ce type d'objet est rencontré en microélectronique, l'exemple des « Through Silicon Vias » (TSV) pour lesquels la caractérisation de la profondeur des trous non débouchant, est un enjeu économique et industriel majeur peut notamment être cité. La surface de 2950425 - 15 - références et la surface inspectée étant dans un même bloc, les vibrations n'affectent pas la mesure. L'avantage majeur de l'appareil de mesure de type «longue distance de travail» (Figures 5A, 5B, 5C, 5D, 5E) est trivialement d'autoriser une distance de travail 5 raisonnable pour l'examen de la surface d'objet fragile. De plus dans cette configuration la résolution latérale de l'appareil de mesure est amélioré puisque le faisceau est parfaitement focalisé sur l'objet. La résolution latérale dépend ici de la taille du spot sur l'objet c'est-à-dire du rapport entre le diamètre de la fibre et le grandissement de l'objectif interférométrique. Dans cette configuration, l'appareil de mesure reste insensible à toute 10 forme de vibrations. D'autres modes préférentiels de réalisation de l'appareil de mesure nanotopographique selon l'invention sont générés par combinaison des différentes configurations précitées. Ainsi, l'Homme de l'Art peut par exemple réaliser un appareil de mesure nanotopographique de type « longue ou courte distance de travail, point, ligne ou 15 champ et modulaire ou non modulaire ». Afin d'améliorer le fonctionnement de l'appareil de mesure nanotopographique selon l'invention, l'Homme de l'Art doit utiliser un objectif corrigé au mieux des aberrations chromatiques, sur toute la bande spectrale d'analyse, afm d'améliorer la cohérence spatiale du faisceau sonde et par conséquent d'augmenter la visibilité du signal 20 interférométrique enregistré et traité. La figure 6 illustre un dispositif d'analyse spectrale, adapté aux « capteurs lignes » ou aux « capteurs champs », utilisant un photodétecteur matriciel 62 partagé entre plusieurs voies de mesure, et disposé de façon à ce que ses lignes soient parallèles au segment formé par les extrémités des fibres 43 des voies de mesures concernées. Ce dispositif d'analyse 25 spectrale est caractérisé par le fait que le réseau de diffraction 61 disperse les faisceaux dans un sens orthogonal audit segment, de façon à ce que les spectres des différentes voies soient parallèles entre eux, chacun d'entre eux occupant une ou plusieurs colonnes 65. Les spectres sont éventuellement séparés par des « colonnes mortes » 66. Ce mode de réalisation offre une excellente résolution spectrale, grâce au nombre de pixels par voie de 30 mesure dans le sens de la dispersion spectrale. Le spectre 67, correspondant au signal interférométrique est alors un signal périodique en fonction de la fréquence. L'étendue de mesure de l'appareil réalisé selon l'un des modes précité, ne dépend que de la résolution spectrale du spectromètre et de la bande spectrale analysée (dépendant de la source utilisée et de la transmission spectrale du système optique). Ainsi, la mesure est possible tant que 2950425 -16- le spectromètre est capable de résoudre le signal périodique correspondant au phénomène interférométrique observé. La période spectrale T(v) du signal interférométrique est inversement proportionnel à l'épaisseur d'air mesurée, ainsi plus l'épaisseur d'air est importante plus la période des franges d'interférences est faible.FIG. 5C illustrates a third preferred embodiment for which the two-way reference and measurement separation is performed after the interferometric objective 50. The separation is performed with a separator cube 56, located after the single achromatic objective. 52, and whose role is to guide the flow from the coupler 2x1, 40, (end of the coupler 42) to the two reference surfaces 11 and the object 12. To do this a mirror 81 is positioned in the reference path. A micrometric adjustment 83 is assigned to this reflecting mirror so as to move it along the Y axis. This adjustment acts as a delay line, and also makes it possible to focus the beam on the reference surface 11. In fact, if the probe and reference beams are respectively focused on the surface of the object 12 and the reference surface 11, while the optical delay is perfectly compensated. The fact of moving the mirror makes it possible to adjust this delay but it induces a slight defocusing of the reference beam. The two beams reflected on the surfaces 11 and 12 travel in the reverse path, and the fiber end 42 located in the conjugated image plane of the surfaces of the object 12 and reference 11, acts as a filtering hole, thereby improving the spatial coherence of the interferometer device and the visibility of the interference signal. FIG. 5D illustrates a fourth preferred embodiment for which the separation in two reference and measurement ways is carried out after the interferometric objective 50. The separation is carried out with a semi-transparent plate 15, located after the achromatic objective 52, and whose role is to guide the flow from the coupler 2x1, 40, (end of the coupler 42) to both reference surfaces 11 and the object 12. The semi-transparent blade 15, the surface of reference 11, and the average surface of the object 12 are in this parallel configuration. In addition, the semi-transparent surface 15 is equidistant from the reference surface 11 and the surface of the object 12, in order to obtain two perfect focusing points on each of these surfaces 11 and 12 and thus to compensate the optical delay between the two measurement and reference channels. This configuration approaches the configuration of interferometric objectives of "Mirau" type used in white-light vertical scanning interferometry, however in this configuration the reference plate 11, the semi-transparent plate 15 and the object 12 are integrally fixed to each other or attached to a common support to overcome any vibration. This is possible because the spectral analysis of interferograms acquired in white light (SAWLI) does not require to vary the phase between the measurement and reference wave fronts (the phase varies when the thickness of air traversed by the reference beam changes over time while the air thickness traversed by the reference beam remains fixed), unlike the vertical scanning white light interferometry method used in current nanotopographic measuring devices. Before fixing the different surfaces to each other, the adjustment of the position, 16, of the reference blade along the Z axis is achieved. The two beams reflected on the surfaces 11 and 12 travel in the reverse path, and the fiber end 42 located in the conjugate image plane of the surfaces of the object 12 and reference 11 acts as a filtering hole, improving thus the spatial coherence of the interferometric device and the visibility of the interference signal. FIG. 5E illustrates a fifth preferred embodiment for which the separation into two reference and measurement paths takes place within the object itself. This is a special case for which the phenomenon of interference occurs because the structure of the object is particularly favorable, in that it comprises a surface that can play the role of the reference surface. For example, the inspected object may consist of a series of holes with flat bottoms or circular plate 10A, or a series of grooves, or ridges respectively, whose bottom, respectively the top, is dish 20 10B. Under these conditions, the substrate 11 acts as a reference surface, and the bottom of the hole or respectively the top of the plate, in the case of the object 10A, and the bottom of the groove or respectively the flat top of the ridge in the case of the object 10B, plays the role of the inspected surface. In this configuration, the measuring apparatus has no separator element. The interferometer lens 50, consisting of a collimator 51 and an achromatic lens 52, focuses the beam from the end 42 of the fiber coupler 2x1, 40 onto the surface of the object 12. interference phenomenon is realized it is necessary that the size of the spot 14 is greater than the diameter of the hole or tray in the case of the object 10A, or greater than the width of the groove or the crest in the case of the object 10B. In this configuration only the information regarding the depth of the holes and grooves or the height of the trays or ridges is measured. This type of object is encountered in microelectronics, the example of "Through Silicon Vias" (TSV) for which the characterization of the depth of non-emerging holes, is a major economic and industrial issue can be cited. Since the reference surface and the inspected surface are in the same block, the vibrations do not affect the measurement. The major advantage of the "long working distance" measuring apparatus (FIGS. 5A, 5B, 5C, 5D, 5E) is trivially to allow a reasonable working distance for the examination of the surface. fragile object. Moreover in this configuration the lateral resolution of the measuring apparatus is improved since the beam is perfectly focused on the object. The lateral resolution here depends on the size of the spot on the object that is to say the ratio between the diameter of the fiber and the magnification of the interferometric objective. In this configuration, the meter remains insensitive to any form of vibration. Other preferred embodiments of the nanotopographic measuring apparatus according to the invention are generated by combining the various aforementioned configurations. Thus, one skilled in the art can for example make a nanotopographic measuring device of the type "long or short working distance, point, line or field and modular or non-modular". In order to improve the operation of the nanotopographic measuring apparatus according to the invention, those skilled in the art must use a lens corrected to the best of chromatic aberrations, over the entire spectral band of analysis, in order to improve the spatial coherence of the probe beam and therefore increase the visibility of the recorded and processed interferometric signal. FIG. 6 illustrates a spectral analysis device, suitable for "line sensors" or "field sensors", using a matrix photodetector 62 shared between several measurement channels, and arranged so that its lines are parallel to the segment formed by the ends of the fibers 43 of the measurement channels concerned. This spectral analysis device is characterized by the fact that the diffraction grating 61 disperses the beams in a direction orthogonal to said segment, so that the spectra of the different channels are parallel to each other, each of them occupying an The spectra are optionally separated by "dead columns" 66. This embodiment provides excellent spectral resolution, due to the number of pixels per measurement in the spectral dispersion direction. The spectrum 67 corresponding to the interferometric signal is then a periodic signal as a function of frequency. The measuring range of the apparatus made according to one of the aforementioned modes depends only on the spectral resolution of the spectrometer and on the spectral band analyzed (depending on the source used and the spectral transmission of the optical system). Thus, the measurement is possible as long as the spectrometer is capable of solving the periodic signal corresponding to the observed interferometric phenomenon. The spectral period T (v) of the interferometric signal is inversely proportional to the measured air thickness, so the larger the air thickness, the lower the period of the interference fringes.

5 Enfin et afin d'atteindre une résolution subnanométrique, un calibrage spectrale du dispositif d'analyse spectrale doit être réalisé. Le calibrage spectral consiste à établir la relation entre le numéro de pixel sur le photodétecteur et la longueur d'onde. Cette relation peut être une fonction polynomiale. Ce calibrage est réalisé en utilisant des lampes spectrales ou des filtres interférométriques. La lampe spectrale est positionnée en regard de 10 l'objectif interférométrique 50, de telle sorte que le spectromètre analyse le spectre émis par celle-ci. Dans cette configuration il est possible d'identifier et d'établir la position de chaque raie émise par la lampe spectrale. De même en intercalant une série de filtres interférentiels devant la source polychromatique 30 et en plaçant un miroir en regard de l'objectif interférométrique 50, la réponse spectrale du filtre interférentiel est observable et 15 ainsi il est possible d'établir la position du pic spectral. A partir de quelques données spectrales, c'est-à-dire à partir d'un tableau donnant la position en numéro de pixel de plusieurs longueurs d'onde, il est possible d'établir la relation entre le numéro de pixel sur le photodétecteur et la longueur d'onde pour chaque pixel du photodétecteur. Cette relation est déterminée par interpolation des données avec une fonction pouvant être linéaire ou 20 polynômiale. Finally, and in order to achieve a subnanometric resolution, a spectral calibration of the spectral analysis device must be performed. Spectral calibration involves establishing the relationship between the pixel number on the photodetector and the wavelength. This relation can be a polynomial function. This calibration is performed using spectral lamps or interferometric filters. The spectral lamp is positioned opposite the interferometric objective 50, so that the spectrometer analyzes the spectrum emitted by it. In this configuration it is possible to identify and establish the position of each line emitted by the spectral lamp. Similarly, by interposing a series of interference filters in front of the polychromatic source 30 and placing a mirror opposite the interferometric objective 50, the spectral response of the interference filter is observable and thus it is possible to establish the position of the spectral peak. . From a few spectral data, that is to say from a table giving the pixel number position of several wavelengths, it is possible to establish the relationship between the pixel number on the photodetector and the wavelength for each pixel of the photodetector. This relationship is determined by interpolating the data with a function that can be linear or polynomial.

Claims

CLAIMS1) A nanotopographic measurement method insensitive to any form of vibration and characterized in that: The thickness of air between a reference surface and the inspected object is measured. The reference surface and the object being integrally attached to each other or to a common support.

2) An altitude measuring apparatus implementing a nanotopographic measurement method according to claim 1, based on the principle of spectrometric analysis of interferograms acquired in white light and comprising: a source block comprising one or more sources (s) polychromatic light (s) whose emission spectrum covers the entire visible wavelength range, - a combination / luminous paint separation device 40, intended to transmit the luminous flux between the different optical blocks of said measuring apparatus, - A pencil or interferometric objective 50, well corrected, according to the rules of the art, geometric and chromatic optical aberrations, intended to focus the probe beam on the object and the reference beam on the reference surface. By way of example, this pencil or interferometric objective may consist of a collimator 51 and an achromatic objective 52, a cavity of the "Fizeau" type 10 that is indeformable, and a spectral analysis device 60 for determining the spectral distribution of the radiation having passed through the optical system placed upstream, such as a spectrometer comprising a dispersive device 61 and a photodetector 62. - A subset of acquisition and analysis 70 which is composed of electronic and computer means intended to digitize, process, record and visualize the signal. 30

3) An altitude measuring apparatus according to claim 2 is "short working distance", and characterized in that it allows the measurement of the object by positioning the reference surface above (a few microns) of the object parallel thereto, such that the air thickness between the reference surface 11, and the object 12, is less than the coherence length associated with the spectrometric analysis method interferograms acquired in white light.

4) An altitude measuring apparatus according to claim 2 is a "long working distance", and characterized in that it permits the measurement of the object by positioning the reference surface above (a few millimeters) of the object. object parallel thereto, such that the air thickness between the reference surface and the object is greater than the coherence length associated with the spectrometric analysis method of interferograms acquired in white light .

5) An altitude measuring apparatus according to one of claims 2 to 4 is called "line sensor", and characterized in that it allows the simultaneous measurement of the respective altitudes of a set of distinct points of the surface d an object placed inside its measuring volume, comprising: a source block comprising one or more polychromatic light source (s) whose emission spectrum covers the entire range of lengths of visible wave, - several independent measurement channels in number of N, each of them consisting of: (i) N spatial filters 42, located in the conjugated image plane of the reference surfaces 11 and the object 12, and intended to improve the visibility of the interference signal, (ii) an optical device 40 for combining / separating luminous brushes consisting of N fiber couplers or a splitter cube 44 associated with three relay lenses 45, 46 , and 47 for each measurement channel, (ii i) a spectral analysis device 60 placed behind the spatial filter 42 and making it possible to determine the spectral distribution of the radiation having passed through the upstream optical system, such as a spectrometer comprising a dispersive device 61 and a photodetector 62. iv) optionally, relay optics 31 making it possible to focus the beam coming from the light source 30 (or from one of the light sources, associated with the measurement channel under consideration) on a point 41, so that this latter in turn constitutes a point light source. (v) optionally, relay optics 64 making it possible to focus the radiation having passed through the spatial filter 42 on the sensitive surface of the spectral analysis device 62. - A well-corrected pencil or interferometer objective 50, according to the rules of the art geometric and chromatic optical aberrations for focusing the probe beam on the object and the reference beam on the reference surface. By way of example, this pencil or interferometric objective may consist of a collimator 51 and an achromatic objective 52. A subset of acquisition and analysis 70 which is composed of electronic and computer means intended for digitizing, processing, recording and visualizing the signal in order to extract the useful information, that is to say the air thickness between the reference surface and the surface of the object.

6) An altitude measuring apparatus according to one of claims 2 to 4 is called "field sensor", and characterized in that it allows the measurement of the respective altitudes 10 of a set of distinct points of the surface of an object placed inside its measurement volume, and comprising: the same optoelectronic elements as those of claim 5, internal scanning means 55, such as rotating mirrors, oscillating ) or vibrating (s), and / or rotating polygon (s), and / or piezoelectric devices, for displacing the positions of the N light spots projected, respectively, by said measurement channels on the surface of the object, within the lateral field of the achromatic lens 52, in at least one direction. electronic and computer means 70 responsible for (i) the repetitive acquisition of the signals of the spectral analysis devices 60 belonging to all the measurement channels, (ii) the synchronization between the internal scanning and the acquisition, allowing time-stamping said signals M times per scanning cycle; (iii) analyzing said signals in order to simultaneously calculate the altitudes (and / or thicknesses) of the N points of the surface of the object corresponding to the positions of said light spots at a given moment, and this M times per internal scanning cycle. 25

7) A modular interferometric altitude sensor according to one of claims 2 to 6, consisting (i) of a measuring head corresponding to an interferometric objective 50 and, optionally, the internal scanning means (ii) of a Optoelectronic box 100 comprising the other components enumerated above and connected to the measuring head by means of one or more optical fibers 40 or one or more strands of fibers and, optionally, one or more the electric cables.

8) An interferometric altitude sensor according to one of claims 5 or 6, characterized in that several simultaneous measurement channels share the radiation from the same light source, and this, for example, by arranging the ends 2950425 - 20 - inputs optical fibers 41 belonging to the relevant measurement channels around said light source.

9) An interferometric altitude sensor according to one of claims 5 or 6, characterized in that the (s) spectral analysis device (s) 60 is (are) a spectrometer (s), and in that the surface (s) of the dispersive element 61 and / or the matrix photodetector 62 and / or the relay optics 63 and / or the relay optics 64 of the same spectrometer are shared (s) ) between several measurement channels.

10) An interferometric altitude sensor according to one of claims 5 or 6, characterized in that the same combination device / separation of light brushes 40, such as a semi-reflective rectangle parallelepiped 44, is shared between several measurement channels.

11) An interferometric altitude sensor according to one of claims 5 or 6, characterized in that the point sources (or their images) and / or the spatial filters 42 (or their images), which can be materialized by the ends of The optical fibers are arranged in the conjugated image plane of the surfaces of the object 12 and reference 11 in one or more line or circle segments, or on the nodes of a bidirectional grid.

12) An interferometric altitude sensor according to claim 11, characterized in that the optical fiber ends constituting the point sources and / or the spatial filters 42 are arranged in the conjugated image plane of the surfaces of the object 12 and 20. reference 11 using a device "V groove".

13) An interferometric altitude sensor according to one of claims 2 to 6, characterized in that its optical system is telecentric.