EP1395794A1 - Dispositif de caracterisation de reseaux optiques et procede de fabrication de reseaux optiques avec une frequence spatiale predefine - Google Patents

Dispositif de caracterisation de reseaux optiques et procede de fabrication de reseaux optiques avec une frequence spatiale predefine

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Publication number
EP1395794A1
EP1395794A1 EP02750974A EP02750974A EP1395794A1 EP 1395794 A1 EP1395794 A1 EP 1395794A1 EP 02750974 A EP02750974 A EP 02750974A EP 02750974 A EP02750974 A EP 02750974A EP 1395794 A1 EP1395794 A1 EP 1395794A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
network
diffraction grating
spatial frequency
optical
difference
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP02750974A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Yves Jourlin
Olivier Parriaux
Marc André Pierre BONIS
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Universite Jean Monnet Saint Etienne
Original Assignee
Universite Jean Monnet Saint Etienne
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Filing date
Publication date
Application filed by Universite Jean Monnet Saint Etienne filed Critical Universite Jean Monnet Saint Etienne
Publication of EP1395794A1 publication Critical patent/EP1395794A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/18—Diffraction gratings
    • G02B5/1847—Manufacturing methods
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/36—Forming the light into pulses
    • G01D5/38—Forming the light into pulses by diffraction gratings

Definitions

  • the invention relates to an optical device for characterizing diffraction gratings and to a method for manufacturing such gratings with a predefined spatial frequency.
  • the characterization concerns the spatial coherence of light diffraction gratings and the regularity or precision in the manufacture of such gratings.
  • the device of the invention is provided in particular as a device for controlling or testing produced diffraction gratings or as a functional unit of a system for manufacturing diffraction gratings in which this unit regulates the means of writing these networks to precisely adjust their spatial frequency.
  • the interferogram is produced by two diffraction orders propagating substantially in the same direction and which are projected onto a matrix of detectors.
  • This technique has several drawbacks, in particular it requires imaging optics vulnerable to vibrations and generally having optical aberrations. Then, the detection being carried out by arrays of detectors or CCDs, the dimensions of these detectors are difficult to define very precisely and are in particular sensitive to temperature. In addition, the interferogram depends on the distance to the network. Finally, it will be noted that this technique measures the spatial frequency of a diffraction grating only indirectly. Regarding these measurement techniques, see in particular the article by the two above-mentioned authors entitled "Grating interferometer for local in-plane displacement / strain field ananlyses", PROC. SPIE 3407, pp. 490-494, 1998.
  • the first process considered uses a technology specific to microelectronics in which a step and repeat camera is used, serving a photolithographic process in which a mask defining a network or a network field is projected onto a substrate via an optical system. .
  • This process has at least two drawbacks. First, shifts between several fields forming the same network can occur. Second, the system optical projection of an image of the mask on a photosensitive layer, disposed on the surface of a substrate where the network is formed, is characterized by optical aberrations so that the projected image and defining the manufactured network has deformations relative to the network defined by the mask itself.
  • the second network fabrication method is a method using continuous or online formation means of a diffraction grating on a substrate.
  • continuous network formation means that said substrate undergoes continuous or almost continuous displacement relative to the network formation means, that is to say the writing means provided.
  • This second method has certain drawbacks, in particular linked to the difficulty of ensuring that the substrate travels at constant speed relative to the writing means. It results from variations in this speed of movement of variations in the spatial frequency relative to the predefined spatial frequency for the network in formation.
  • the requirements concerning the distortion increase with the reduction of the characteristic dimensions in microelectronics and also in other fields such as that of diffracting optics where the spatial frequency of periodic patterns or gratings must be controlled with a resolution higher than that of the art. anterior currently allows.
  • the diffraction gratings intended for the compression of laser time pulses must have a very good spatial coherence corresponding to approximately ⁇ / 20, where ⁇ is the wavelength used . This results in a requirement on the flatness of the network substrate and also on the regularity of the period of this network.
  • phase networks on optical fiber manufactured by means of phase networks of double period, slightly greater than 1 ⁇ m for WDM applications for optical telecommunications.
  • phase gratings have a typical length of a few centimeters along which the control of spatial coherence is essential for the response in wavelength and in optical phase.
  • the effect of the aberrations of a lens system used in the manufacturing process or insufficient control of the movement of a network strip or an optical fiber relative to the writing means in the case of a manufacturing process continuously make it difficult to obtain networks satisfying the specifications of such applications.
  • An object of the invention is therefore to provide a device for characterizing diffraction gratings making it possible to detect very small variations in their spatial frequency.
  • Another object of the invention is to provide a device making it possible to very precisely determine the spatial frequency of a network.
  • Another object of the invention is to propose methods of manufacturing diffraction gratings making it possible to obtain gratings with a very precisely defined spatial frequency.
  • the invention relates firstly to an optical device for characterizing diffraction gratings, this device being formed of first and second interferometric diffractive sensors, integral, spaced from each other by a determined distance and each comprising a reading network and at least one light intensity detector, these first and second sensors respectively supplying first and second electrical signals which are a function of the spatial frequency of said diffraction grating in first and second non-confused regions of this network during 'a relative displacement of the device with respect to said diffraction grating.
  • the first and second electrical signals can be used to measure respectively first and second instantaneous or second phases respectively accumulated by the first and second sensors during a movement of the device along the network tested in a direction not parallel to its lines.
  • the device further comprises means for measuring the difference between the first and second accumulated phases, or for accumulating the difference between the first and second instantaneous phases, this measurement providing an indication relating to the variation of the frequency. spatial distribution of the diffraction grating between the two measurement regions of the two sensors and making it possible to determine a variation of said accumulated phases as a function of said displacements.
  • the device according to the invention described above makes it possible to very precisely determine variations in the spatial frequency of a diffraction grating.
  • the invention also relates to an optical device for determining the spatial frequency of a diffraction grating as defined in claim 2 appended, particular characteristics being given in the dependent claims of this claim 2.
  • the invention also relates to a method of manufacturing optical networks using a photolithographic method as defined in claim 9 appended.
  • the subject of the invention is also another method for manufacturing diffraction gratings using means for forming a continuous network, as defined in claim 10 appended.
  • FIG. 1 shows schematically a device for characterizing diffraction gratings according to the invention
  • - Figure 2 shows a diffraction grating manufactured using a conventional "step and repeat" camera
  • - Figure 3 shows a phase shift signal obtained by the device of Figure 1 when moving along the network of Figure 2;
  • Figures 4a and 4b represent theoretical phase shifts obtained with the device of Figure 1 respectively for two values of the maximum variation of a network of the type shown in Figure 2 during a movement of this device along the network;
  • FIG. 5 shows the theoretical curve provided by the device of Figure 1 for a network of the type of Figure 2 having shifts in the projection of the succession of fields of the network;
  • FIG. 6 schematically shows a continuous manufacturing process of a diffraction grating
  • FIG. 7 schematically shows a device for determining the spatial frequency of a network of a type related to the device of Figure 1;
  • FIG. 8 shows another device for determining the spatial frequency of a network also of a type related to the device of Figure 1.
  • This device is based on the known principle of interferometric diffractive coders.
  • This device 2 comprises two interferometric diffractive sensors 4 and 6 each formed by a light source 8a, 8b, a reading network 10a, 10b and two light intensity detectors 11a, 12a, 11b, 12b.
  • the electrical signals supplied by the detectors 11a, 12a, respectively 11b, 12b are supplied to a subtractor which eliminates the DC component of the electrical signal resulting from the variation in light intensity received by each sensor.
  • each of the sensors 4 and 6 corresponds substantially to a displacement encoder described in the document EP 0 741 282 which is included in the present application by reference.
  • This type of sensor requires that the spatial frequency of the read network 10a, 10b be approximately twice the spatial frequency of the diffraction grating 14 to be characterized. Then, during a relative movement between the device 2 and the network 14, the two detectors of each sensor supply electrical signals varying in a sinusoidal manner with a phase shift of substantially ⁇ , which is why the subtractors 16a, 16b make it possible to remove the DC component of the electrical signal supplied by the detectors in response to the light intensity supplied to them by the interfering beams 18 and 19, respectively 20 and 21.
  • each sensor 4, 6 can also include a second reading network translated by a fraction of a period relative to the first reading network represented in FIG. 1. This can make it possible to further increase the accuracy of the characterization of the network 14 and be useful for other measurements, in particular for the unambiguous measurement of the phase for a given relative position between the device 2 and the network 14.
  • the sensors 4 and 6 are integral one on the other and spaced by a determined distance L.
  • the reading networks 10a, 10b are arranged on the same monolithic substrate having a coefficient of thermal expansion very low com me of silica or zerodur.
  • the collimated incident beams coming from the light sources 8a and 8b are substantially parallel.
  • a phase meter 24 measures the phase difference between the alternating signals
  • the two electrical signals 26 and 28 are a function, during a relative movement between the device 2 and the network 14, of the spatial frequency of the network 14 in first and second regions thereof respectively located opposite the two reading networks and each receiving light supplied by at least one light source.
  • ⁇ (x) and ⁇ 2 (x) be the respective phases of the periodic electrical signals supplied respectively by the first and second sensors 4 and 6 to the phase meter 24, the phase accumulated by each of the two sensors during a displacement ⁇ x between x 1 and x 2 of the device 2 relative to the network 14 is defined by ⁇ ( ⁇ x), respectively ⁇ 2 ( ⁇ x) which are written:
  • ⁇ (x) ⁇ 0 + ⁇ (x) with
  • ⁇ m is the maximum variation of the period relative to ⁇ 0 .
  • ⁇ (x) is equal to 4 ⁇ times the number of periods of the network 14 between two measurement points x + L and x.
  • the device according to the invention measures ⁇ (x) - ⁇ 0 , the constant ⁇ 0 can be determined by a preliminary measurement.
  • the constant ⁇ 0 disappears. This device thus measures twice the variation in the number of periods of the network tested over a fixed distance L between an initial position and any other position x of the device relative to this network by a displacement of this device between these two positions.
  • the phasemeter 24 comprises means for measuring a difference between the phases ⁇ -i and ⁇ 2 of said first and second signals as well as means for measuring the accumulation of this difference during a movement ⁇ x of the device relative to the network 14 according to a direction not parallel to its lines.
  • the phasemeter 24 comprises means for accumulating the phases ⁇ -i and ⁇ 2 and means for effecting the difference of these two accumulated phases.
  • the device according to the invention preferably comprises means for memorizing the above-mentioned difference and / or a function thereof as a function displacement between the network 14 and the device 2.
  • the device comprises or is associated with means for analyzing and / or processing the signal ⁇ (x) supplied by the phasemeter 24 to within a constant.
  • a general method for solving equation (6) consists in using the Fourier transform known to those skilled in the art.
  • the Fourier transform of K (x) can be expressed explicitly in terms of the measured Fourier transform of ⁇ (x) and known coefficients.
  • K (x) is a substantially periodic function
  • the resolution of equation (6) can be treated by a Fourier series development of left and right members of equality.
  • One of the methods of manufacturing diffraction gratings consists in using a "step and repeat" camera which projects the image of an object grating defined by a mask on a photosensitive layer deposited on the surface of a substrate.
  • the camera projects part of the network, hereinafter called a field of the network, then performs a displacement before illuminating the photosensitive layer again to form a field adjacent to the field previously form.
  • Networks of a certain length are thus obtained formed of a succession of fields within which a part of the image network of the projected mask is located.
  • the "step and repeat" cameras comprise a system of lenses having aberrations and in particular spherical aberrations. The latter generate a variation in the period of the network in a substantially parabolic longitudinal direction for a mask defining a network of constant period.
  • the network thus obtained is shown diagrammatically in FIG. 2.
  • the constant C corresponds substantially to the length of the field 36.
  • the use of such a network in a displacement encoder leads to a measurement error of 0.1 N ⁇ m, which is not acceptable for several applications.
  • the network shown in Figure 2 is simplified by the fact that it represents the effect of spherical aberrations only in a longitudinal plane of this network. Indeed, due to spherical aberrations, the lines 38 of the network are slightly curved. Other types of aberrations are also present which cannot be represented by the function f (x) given as an example by the formula (12). These two characteristics must therefore be taken into account in the manufacturing process which will be described below.
  • ⁇ (x) supplied by the device 2 corresponds to the graph 40 as shown in FIG. 3. It is noted that the curve 40 exhibits a behavior of the substantially sinusoidal type.
  • the curve 40 obtained by the device of the invention has in certain places slight bumps or hollows. These are due in particular to errors in connection of two adjacent fields originating from errors in positioning the table on which the substrate of the fabric produced is placed.
  • a first method of manufacturing optical networks is provided using a photolithographic method, in particular using a “step and repeat” type camera, in which a mask is projected, defining an object network on a substrate via an optical system having aberrations.
  • This process is characterized by the following successive stages:
  • a preliminary step in which a first mask is projected, defining a reference network with a precisely determined spatial frequency distribution, on a test substrate;
  • a step for characterizing a first test network formed on the test substrate during the preliminary step using an optical device according to the invention making it possible to define the distribution of the period of the network test with very high resolution, in particular according to the method set out above in the case of spherical aberrations; - the manufacture of a second pre-distorted mask according to the characterization of the first test network so as to compensate for the aberrations;
  • the pre-distorted mask correcting the aberrations can be produced.
  • the effect of aberrations is to give an strictly aberrant image of a strictly periodic network where the longitudinal dependence is measured in a photorepeated field for example as
  • ⁇ (x) ⁇ century+ ⁇ ra ((xx) / (C / 2)) :
  • the corrected mask whose projection will give a network of constant period will have a longitudinal dependence on the period given by
  • ⁇ '(x') ⁇ '- ⁇ ra ' ((x '-x') / (C '/ 2)) : where ⁇ ', ⁇ o ', ⁇ m ', c, x 0 * and x 1 are the geometric parameters of the corrected network in the mask plane, these parameters being those of the aberrant network multiplied by a magnification factor M which is, in the usual steppers, a factor of 4 or 5.
  • M magnification factor
  • the spatial coherence in a field of the network is not perfectly corrected but it is sufficiently corrected for several applications, in particular for the manufacture of measurement networks for displacement sensors.
  • This example of pre-distortion in increments is not limiting. Indeed, the manufacturing method according to the invention also applies to a new generation of masks under development which will allow predistortion to smaller increments, or even continuous.
  • a spatial frequency distribution exhibiting a predetermined monotonic increase or decrease, as in a phase network for the manufacture of dispersion compensators by Bragg grating in an optical fiber can be written on a pre-distorted mask of a similar way.
  • errors and aberrations of a type other than that given by expressions (10) and (12) can be corrected similarly.
  • a second method for manufacturing continuous optical networks according to the invention is shown diagrammatically in FIG. 6.
  • a device according to invention 2 is arranged downstream of a system for writing or forming the network 14.
  • the phasemeter 24 provides an adjustment signal 50, namely the signal ⁇ (x) defined above or a function thereof, at an interface 52 associated with the writing means 48.
  • the interface 52 provides for example a control signal of a frequency ⁇ used to modulate the amplitude of two interfering beams to define the lines of the network in formation in a photosensitive film arranged on the substrate 30.
  • the device 2 according to the invention making it possible to measure very precisely a variation in the number of periods or of lines of the network 14 being formed over the distance L, the adjustment signal 50 is used to very precisely define this modulation frequency ⁇ and to vary the latter so as to obtain in particular link a network with a constant period.
  • a similar network manufacturing system can be provided with writing means 48 providing UV beams for polymerizing a layer of polymer arranged on the surface of the substrate 30.
  • a similar system can also be used in the case of network formation by hot pressing using a cylinder having on its rolling surface a machined network to be transferred to the substrate 30.
  • the device 2 then supplies a signal for adjusting either the speed of rotation of the cylinder, or the speed of travel of the substrate 30.
  • a similar system can also be used in other installations for forming continuous networks using other techniques known to those skilled in the art, in particular using laser beams or electronic beams or even ion beams.
  • the adjustment signal is used to control the writing means with the aim of ensuring, for example, a constant spatial frequency
  • an increase in the number of periods detected over the length L by the device 2 to substantially constant speed will lead to a decrease in the writing frequency whereas a reduction in the number of periods will lead to an increase in this frequency.
  • the online control device 2 thus makes it possible to establish a retroactive adjustment loop to control the writing of the network continuously.
  • the detection of an increase in the number of periods over the distance L by this device will cause an increase in the speed of movement of this substrate 30, while a decrease in this number of periods will cause a decrease in the speed of movement.
  • a simple calculation shows that this second method makes it possible to control the spatial period of the network produced with accuracy greater than a hundredth of a nanometer.
  • FIG. 7 is a schematic top view.
  • the device 54 comprises a first sensor 4 and a second sensor 6 similar to those described with the aid of FIG. 1. These two sensors are also connected to a phasemeter (24) as for the device of FIG. 1.
  • the Device 54 differs from that of FIG. 1 essentially by the fact that the sensors 4 and 6 are offset relative to a direction parallel to the lines of the networks.
  • the sensors 4 and 6 are located one next to the other relative to a direction x of movement, that is to say that the distance L is zero.
  • the sensors 4 and 6 are arranged so that they are respectively located opposite a network 34 of which it is intended to determine the absolute period and of a reference network 56 having a defined spatial frequency, preferably a constant and precisely determined period ⁇ 0 . It will be noted here that the precise determination of the period ⁇ 0 of the network 54 can be determined using a second device shown in FIG. 8 which will be described later.
  • the device 54 makes it possible to measure the absolute value ⁇ of the spatial frequency of the network 34 provided that this period is substantially constant, that is to say that it varies only slightly around an average value to be determined, this essentially for reasons of interference contrast sufficient for the detection of AC signals for sensors 4 and 6. If ⁇ deviates from ⁇ 0 by less than about 0.1% the reading networks of sensors 4 and 6 may have a same period ⁇ 0/2. On the other hand, if ⁇ deviates from ⁇ 0 by more than about 0.1%, it is necessary to provide two reading networks with different periods equal to half of ⁇ and ⁇ 0 . Thus, it is necessary to know approximately the value of ⁇ in order to then be able to determine it very precisely using the device 54. For example, for lattice periods of the order of a micron, it is necessary to know at beforehand the value of ⁇ to better than 1 nm near, which is generally the case.
  • ⁇ (x) ⁇ 0 / [(1 - ⁇ ( ⁇ x) / ⁇ r ( ⁇ x)] (13)
  • ⁇ ( ⁇ x) is the difference of the phases measured by the two sensors 4 and 6 during movement ⁇ x and ⁇ r ( ⁇ x) is the accumulated phase measured by the reference sensor 6 arranged above the reference network 56 during the displacement ⁇ x. Note that it is not necessary to determine ⁇ x, but the measurement accuracy increases with the increase in ⁇ x; however, an absolute value of the period ⁇ (x) is obtained which is a mean defined over a larger domain ⁇ x.
  • the device 54 makes it possible to measure very precisely, that is to say with an accuracy of better than a hundredth of a nanometer, the period ⁇ (x) of the network 34 when this period presents substantially continuous and slow variations.
  • the principle of measuring the absolute period by the device 54 is therefore essentially based on the fact that the first and second sensors 4 and 6 respectively supply first and second electrical signals which are respectively a function of the spatial frequency of the network to be measured 34 and of the spatial frequency of the reference network 56 during a relative displacement along x.
  • the fact that the sensors 4 and 6 are integral with one another and undergo the same displacement along the networks makes it possible to very precisely determine a phase difference accumulated during a displacement ⁇ x.
  • the device 60 differs essentially from that described with the aid of FIG. 1 in that there is provided a third interferometric diffractive sensor located at a distance L 2 from the first sensor 4 while the latter is located at a distance L- ] of the second sensor 6.
  • the third sensor 62 is preferably located next to the sensor 6, the sensors 6 and 62 being arranged so that they are both located opposite the network 56 when moving along of it.
  • the distances and L 2 which are defined between centers of the reading networks, are close but different.
  • the sensors have been represented diagrammatically only by their reading network.
  • the third sensor 62 is similar to sensors 4 and 6 and also includes at least one light intensity detector in addition to its reading network 64.
  • the sensor 62 also provides an electrical signal which is a function of the spatial frequency of the network of diffraction 56 in a useful region of the latter located opposite the reading network 64.
  • the device 60 also includes means for measuring a difference between the phases of the electrical signals supplied respectively by the sensors 4 and 62 and means for measuring a accumulation of this difference or means to measure the accumulation of each of the two phases and means to then measure their difference.
  • the device 60 is associated with or further comprises means for analyzing the first and second measured differences between the sensor 4 and the second and third sensors 6 and 62 respectively. These analysis means are arranged to supply a signal corresponding to the value of the spatial frequency or the period of the network 56.
  • the device 60 comprises two pairs of detectors separated by predetermined distances.
  • a sensor of each of these pairs is formed by a single sensor 4.
  • fringes are formed on the detectors which no longer measure as soon as a DC signal giving no useful information.
  • the 2d ⁇ domain around ⁇ o in which the amplitude of the AC electrical signals is measurable can be widened by the use of shorter reading networks.
  • ⁇ being thus determined within a domain of width ⁇ 0 2 / L ′ around ⁇ o, the device 60 makes it possible to more precisely determine the value of ⁇ using at least two measurements ⁇ ( ⁇ x) and ⁇ 2 ( ⁇ x) between the two pairs of sensors.
  • L, 1 and L2 are chosen so as to contain exactly a half-integer number v 11 and v administrat, / 2 of periods ⁇ chronological , v protagonist, and v filing being whole numbers.
  • the first and second sensors measure ⁇ 2 and ⁇ modulo 2 ⁇ , i.e. ⁇ lm and ⁇ 2m with ec
  • ⁇ lm 4 ⁇ L ⁇ / ⁇ - 2 ⁇ PE (2L ⁇ / ⁇ )
  • ⁇ 2m 4 ⁇ L 2 / ⁇ - 2 ⁇ PE (2L 2 / ⁇ ) with PE (x) defining whole part of x.
  • ⁇ lm - ⁇ 2m 4 ⁇ (L ⁇ - L 2 ) / ⁇ ⁇ 4 ⁇ (L ⁇ - L 2 ) / ⁇ Q - 4 ⁇ (L 1 - L 2 ) / ⁇ Q 2
  • the resolution with which the period ⁇ can be determined in the 2d ⁇ domain depends on the resolution ⁇ given on the phase of the electrical signals by the phasemeter and is substantially equal to ⁇ d ⁇ / ⁇ .

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Abstract

L'invention concerne un dispositif optique (2) de caractérisation d'un réseau de diffraction (14) formé de premier et deuxième capteurs diffractifs interférométriques (4,6), solidaires, espacés l'un de l'autre d'une première distance déterminée, et comprenant chacun un réseau de lecture (10a, 10b) et au moins un détecteur d'intensité lumineuse, ces premier et deuxième capteurs fournissant respectivement des premier et deuxième signaux électriques qui, lors d'un déplacement relatif (ΔX) entre le dispositif et le réseau de diffraction, varient en fonction de la fréquence spatiale de ce réseau dans des première et deuxième régions de celui-ci situées respectivement en face des deux réseaux de lecture et recevant chacune de la lumière fournie par au moins une source de lumière. En particulier, les premier et deuxième signaux électriques définissent des première et deuxième phases des premier et deuxième capteurs. En outre, le dispositif comprend des moyens pour mesurer une différence entre les phases des premier et deuxième signaux et des moyens (24) pour mesurer l'accumulation de cette différence lors d'un déplacement du dispositif le long du réseau. L'invention concerne aussi des dispositifs optiques de détermination de la fréquence spatiale d'un réseau d'un réseau d'un type similaire au dispositif susmentionné. L'invention concerne également des procédés de fabrication de réseaux de diffraction utilisant un dispositif du type susmentionné.

Description

DISPOSITIF DE CARACTERISATION DE RESEAUX OPTIQUES ET
PROCEDE DE FABRICATION DE RESEAUX OPTIQUES AVEC UNE
FREQUENCE SPATIALE PREDEFIN IE
L'invention concerne un dispositif optique de caractérisation de réseaux de diffraction et un procédé de fabrication de tels réseaux avec une fréquence spatiale prédéfinie. En particulier, la caractérisation concerne la cohérence spatiale de réseaux de diffraction de la lumière et la régularité ou la précision dans la fabrication de tels réseaux.
Le dispositif de l'invention est prévu notamment comme dispositif de contrôle ou de test de réseaux de diffraction fabriqués ou comme une unité fonctionnelle d'un système de fabrication de réseaux de diffraction dans lequel cette unité assure une régulation des moyens d'écriture de ces réseaux pour ajuster précisément leur fréquence spatiale.
Il est connu des techniques de mesure de déformation d'un réseau qui font la saisie de Pinterférogramme produit par un réseau illuminé par deux sources de lumières, tel que proposé notamment par M. Kujawinska et L. Salbut de l'université technologique de Varsovie en Pologne. On prévoit généralement de coller le réseau à caractériser sur une surface plane subissant des déformations.
L'interférogramme est produit par deux ordres de diffraction se propageant sensiblement dans la même direction et qui sont projetés sur une matrice de détecteurs. Cette technique présente plusieurs inconvénients, en particulier elle nécessite une optique d'imagerie vulnérable aux vibrations et présentant généralement des aberrations optiques. Ensuite, la détection étant effectuée par des matrices de détecteurs ou CCD, les dimensions de ces détecteurs sont difficilement définies de manière très précise et sont notamment sensibles à la température. De plus, l'interférogramme dépend de la distance au réseau. Finalement on notera que cette technique ne mesure la fréquence spatiale d'un réseau de diffraction que de manière indirecte. Concernant ces techniques de mesure, voir en particulier l'article des deux auteurs susmentionnées intitulé "Grating interferometer for local in-plane displacement/strain field ananlyses", PROC. SPIE 3407, pp.490-494, 1998.
On distinguera par la suite principalement deux procédés de fabrication de réseaux de diffraction. Le premier procédé considéré utilise une technologie propre à la micro-électronique dans laquelle on utilise une caméra "step and repeat" servant à un procédé photolithographique dans lequel on projette un masque définissant un réseau ou un champ de réseau sur un substrat via un système optique. Ce procédé présente au moins deux inconvénients. Premièrement, des décalages entre plusieurs champs formant un même réseau peuvent intervenir. Deuxièmement, le système optique de projection d'une image du masque sur une couche photosensible, disposée en surface d'un substrat où le réseau est formé, est caractérisée par des aberrations optiques de sorte que l'image projetée et définissant le réseau fabriqué présente des déformations relativement au réseau défini par le masque lui-même. Le deuxième procédé de fabrication de réseau est un procédé à l'aide de moyens de formation en continu ou en ligne d'un réseau de diffraction sur un substrat. On entend par une formation en continu du réseau le fait que ledit substrat subit un déplacement continu ou quasi continu relativement aux moyens de formation du réseau, c'est à dire aux moyens d'écriture prévus. Ce deuxième procédé présente certains inconvénients notamment liés à la difficulté d'assurer un défilement à vitesse constante du substrat relativement aux moyens d'écriture. Il résulte des variations de cette vitesse de déplacement des variations de la fréquence spatiale relativement à la fréquence spatiale prédéfinie pour le réseau en formation.
Concernant le premier procédé de fabrication de réseaux, on connaît diverses méthodes pour mesurer les aberrations du système de lentilles d'une caméra "step and repeat", notamment décrites ou mentionnées dans les documents US 6,130,747; US 6,091,486; US 5,767,959. Ces documents utilisent des réseaux placés dans le champ image du masque définissant le réseau objet et comparent la projection du réseau objet avec le réseau placé dans le champ image. En particulier, le document US 5,767,959 utilise un effet de moiré entre deux réseaux de périodes légèrement différentes lu par une matrice de détecteurs. Ce dernier document mentionne une résolution concernant la distorsion de l'image du réseau d'environ 1 nm. Ces techniques sont donc de résolution limitée et n'effectuent pas de test sur l'objet fabriqué lui-même. Les exigences concernant la distorsion augmentent avec la diminution des dimensions caractéristiques en microélectronique et également dans d'autres domaines comme celui de l'optique diffractante où la fréquence spatiale de motifs ou réseaux périodiques doit être contrôlée avec une résolution supérieure à ce que l'art antérieur permet actuellement. Par exemple, il est connu de l'homme du métier que les réseaux de diffraction destinés à la compression d'impulsions temporelles de laser doivent avoir une très bonne cohérence spatiale correspondant à environ λ/20, où λ est la longueur d'onde utilisée. Ceci se traduit par une exigence sur la planéité du substrat du réseau et également sur la régularité de la période de ce réseau. Par exemple, un réseau de diffraction de période nominale Λ0 = 1μm et ayant une longueur de 20 mm avec une longueur d'onde λ = lμm ne doit pas présenter un écart de période supérieur à 0.05 Angstrόm entre la première et la dernière période avec l'hypothèse d'une variation monotone de la période sur la longueur du réseau. On constate ainsi que certaines applications nécessitent de pouvoir contrôler la variation spatiale d'un réseau avec une résolution au moins 100 fois supérieure à la résolution de mesure actuelle de cette variation.
A titre d'exemple supplémentaire concernant la nécessité d'avoir des dispositifs de caractérisation de réseaux de haute résolution permettant la mise en œuvre de procédés de fabrication très précis, on mentionnera les réseaux de Bragg sur fibre optique fabriqués au moyen de réseaux de phase de période double, légèrement supérieure à 1μm pour des applications WDM pour les télécommunications optiques. Ces réseaux de phase ont une longueur typique de quelques centimètres le long desquels le contrôle de la cohérence spatiale est essentiel pour la réponse en longueur d'onde et en phase optique. L'effet des aberrations d'un système de lentilles utilisé dans le procédé de fabrication ou un contrôle insuffisant du déplacement d'une bande de réseau ou d'une fibre optique relativement aux moyens d'écriture dans le cas d'un procédé de fabrication en continu permettent difficilement d'obtenir des réseaux satisfaisant aux spécifications de telles applications.
Concernant le deuxième procédé de fabrication de réseaux mentionné ci- avant, on connaît des techniques où l'avance d'une bande ou d'une fibre optique dans un champ d'interférence, produit par deux faisceaux interférant ou par un masque de phase, modulé en intensité à une fréquence Ω est contrôlée par la vitesse instantanée de la bande ou de la fibre, comme dans le document US 5,912,999. Cette technique permet d'obtenir une précision relativement faible. On connaît également du document US 5,822,479 une technique où le réseau fabriqué en continu est lu en aval des moyens d'écriture par un capteur optique de déplacement qui contrôle l'illumination, cette dernière étant modulée en amplitude à une fréquence Ω en fonction d'un signal de contrôle fourni par le capteur optique. Cette technique permet un meilleur contrôle de la régularité du réseau fabriqué, mais n'empêche pas une dérive de la période. En effet, si la période dérive, par exemple du fait d'un glissement de la bande ou de la fibre lors de son entraînement, le capteur ne s'en aperçoit que lorsque l'erreur est déjà trop grande.
On constate donc la nécessité actuelle de disposer de dispositifs de caractérisation de réseaux optiques qui permettent de détecter des variations très faibles de période. De plus, l'évolution de la technologie nécessite également de disposer de procédés de fabrication de réseaux optiques présentant une très bonne cohérence spatiale, c'est-à-dire ayant une fréquence spatiale correspondant très précisément à la distribution de fréquence spatiale prédéfinie. Un but de l'invention est donc de fournir un dispositif de caractérisation de réseaux de diffraction permettant de détecter de très faibles variations de leur fréquence spatiale.
Un autre but de l'invention est de fournir un dispositif permettant de déterminer très précisément la fréquence spatiale d'un réseau.
Un autre but de l'invention est de proposer des procédés de fabrication de réseaux de diffraction permettant d'obtenir des réseaux avec une fréquence spatiale très précisément définie.
A cet effet, l'invention concerne premièrement un dispositif optique de caractérisation de réseaux de diffraction, ce dispositif étant formé de premier et deuxième capteurs diffractifs interférométriques, solidaires, espacés l'un de l'autre d'une distance déterminée et comprenant chacun un réseau de lecture et au moins un détecteur d'intensité lumineuse, ces premier et deuxième capteurs fournissant respectivement des premier et deuxième signaux électriques qui sont fonction de la fréquence spatiale dudit réseau de diffraction dans des première et deuxième régions non confondues de ce réseau lors d'une déplacement relatif du dispositif par rapport au dit réseau de diffraction.
En particulier, les premier et deuxième signaux électriques peuvent servir à mesurer respectivement des première et deuxième phases instantanées ou accumulées respectivement par les premier et deuxième capteurs lors d'un déplacement du dispositif le long du réseau testé selon une direction non parallèle à ses lignes. Dans un mode de réalisation préféré, le dispositif comprend en outre des moyens pour mesurer la différence entre les première et deuxième phases accumulées, ou pour accumuler la différence des première et deuxième phases instantanées, cette mesure fournissant une indication relative à la variation de la fréquence spatiale du réseau de diffraction entre les deux régions de mesure des deux capteurs et permettant de déterminer une variation desdits phases accumulées en fonction desdits déplacements.
Le dispositif selon l'invention décrit ci-dessus permet de déterminer très précisément des variations de la fréquence spatiale d'un réseau de diffraction. L'invention a aussi pour objet un dispositif optique de détermination de la fréquence spatiale d'un réseau de diffraction tel que défini à la revendication 2 annexée, des caractéristiques particulières étant données dans les revendications dépendantes de cette revendication 2. L'invention a également pour objet un procédé de fabrication de réseaux optiques à l'aide d'un procédé photolithographique tel que défini à la revendication 9 annexée. Finalement l'invention a encore comme objet un autre procédé de fabrication de réseaux de diffraction à l'aide de moyens de formation d'un réseau en continu, tels que défini à la revendication 10 annexée.
La présente invention sera décrite plus en détail ci-après à l'aide des dessins annexés, donnés à titre d'exemples nullement limitatifs, dans lesquels :
- la figure 1 représente schématiquement un dispositif de caractérisation de réseaux de diffraction selon l'invention;
- la figure 2 représente un réseau de diffraction fabriqué à l'aide d'une caméra "step and repeat" conventionnelle; - la figure 3 représente un signal de déphasage obtenu par le dispositif de la figure 1 lors d'un déplacement le long du réseau de la figure 2;
- les figures 4a et 4b représentent des déphasages théoriques obtenus avec le dispositif de la figure 1 respectivement pour deux valeurs de la variation maximale d'un réseau du type représenté à la figure 2 lors d'un déplacement de ce dispositif le long du réseau;
- la figure 5 représente la courbe théorique fournie par le dispositif de la figure 1 pour un réseau du type de la figure 2 présentant des décalages dans la projection de la succession des champs du réseau;
- la figure 6 représente schématiquement un procédé de fabrication en continu d'un réseau de diffraction;
- la figure 7 représente schématiquement un dispositif de détermination de la fréquence spatiale d'un réseau d'un type apparenté au dispositif de la figure 1 ; et
- la figure 8 représente un autre dispositif de détermination de la fréquence spatiale d'un réseau également d'un type apparenté au dispositif de la figure 1. On décrira ci-après à l'aide de la figure 1 un mode de réalisation préféré d'un dispositif de caractérisation selon l'invention. Ce dispositif est basé sur le principe connu des codeurs diffractifs interférométriques. Ce dispositif 2 comprend deux capteurs diffractifs interférométriques 4 et 6 formés chacun d'une source de lumière 8a, 8b, d'un réseau de lecture 10a, 10b et de deux détecteurs d'intensité lumineuse 11 a, 12a, 11 b, 12b. Les signaux électriques fournis par les détecteurs 11a, 12a, respectivement 11b, 12b sont fournis à un soustracteur qui élimine la composante DC du signal électrique résultant de la variation d'intensité lumineuse reçue par chaque capteur.
On notera que chacun des capteurs 4 et 6 correspond sensiblement à un codeur de déplacement décrit dans le document EP 0 741 282 qui est inclus à la présente demande par référence. Ce type de capteur requiert que la fréquence spatiale du réseau de lecture 10a, 10b soit approximativement égale au double de la fréquence spatiale du réseau de diffraction 14 à caractériser. Ensuite, lors d'un déplacement relatif entre le dispositif 2 et le réseau 14, les deux détecteurs de chaque capteur fournissent des signaux électriques variant de manière sinusoïdale avec un déphase de sensiblement π , raison pour laquelle les soustracteurs 16a, 16b permettent d'enlever la composante continue DC du signal électrique fourni par les détecteurs en réponse à l'intensité lumineuse qui leur est fournie par les faisceaux interférant 18 et 19, respectivement 20 et 21.
On remarquera ici que le dispositif décrit dans le document EP 0 741 282 montre dans ses figures un capteur de déplacement dans lequel la lumière est diffractée en transmission par le réseau de lecture et le réseau de mesure. Cependant l'homme du métier comprendra aisément que le principe de mesure décrit dans ce document s'applique également lors de diffraction en réflexion par l'un ou l'autre de ces deux réseaux, comme cela est le cas pour le réseau 14 pour le dispositif représenté à la figure 1. On notera également que chaque capteur 4, 6 peut également comporter un second réseau de lecture translaté d'une fraction de période relativement au premier réseau de lecture représenté à la figure 1. Ceci peut permettre d'augmenter encore la précision de la caractérisation du réseau 14 et être utile à d'autres mesures, notamment à la mesure non ambiguë de la phase pour une position relative donnée entre le dispositif 2 et le réseau 14. Les capteurs 4 et 6 sont solidaires l'un de l'autre et espacés d'une distance déterminée L. De préférence, les réseaux de lecture 10a, 10b sont agencés sur un même substrat monolithique ayant un coefficient d'expansion thermique très faible comme de la silice ou du zérodur. Les faisceaux incidents collimatés provenant des sources de lumière 8a et 8b sont sensiblement parallèles. Un phasemètre 24 mesure la différence de phase entre les signaux alternatifs
26 et 28 fournis respectivement par les capteurs 4 et 6, la variation de ces signaux résultant de la variation de l'intensité lumineuse reçue par les détecteurs lors d'un mouvement relatif entre le dispositif 2 et le réseau testé 14 agencé sur le substrat 30. Dans un autre mode de réalisation du dispositif selon l'invention, il est prévu d'utiliser deux capteurs de déplacement du type décrit notamment dans le document
EP 0 590 163. Ce mode de réalisation ne sera pas décrit plus en détail ici étant donné que l'homme du métier saura utiliser l'enseignement du mode de réalisation de la figure 1 pour le réaliser.
Selon l'invention, les deux signaux électriques 26 et 28 sont fonction, lors d'un déplacement relatif entre le dispositif 2 et le réseau 14, de la fréquence spatiale du réseau 14 dans des première et deuxième régions de celui-ci situées respectivement en face des deux réseaux de lecture et recevant chacune de la lumière fournie par au moins une source de lumière.
La dépendance longitudinale selon l'axe x de la fréquence spatiale du réseau 14 est définie par K(x) = 2π/Λ(x) où Λ(x) est la période spatiale au point x de ce réseau 14. On notera que Λ(x) correspond de fait à la période moyenne sur une petite distance correspondant à une région de mesure du premier capteur, respectivement deuxième capteur du dispositif selon l'invention.
Soit φι(x) et φ2(x) les phases respectives des signaux électriques périodiques fournis respectivement par les premier et deuxième capteurs 4 et 6 au phasemètre 24, la phase accumulée par chacun des deux capteurs lors d'un déplacement Δx entre x1 et x2 du dispositif 2 relativement au réseau 14 est défini par Φι(Δx), respectivement Φ2(Δx) qui s'écrivent :
Ainsi, la différence des phases accumulées entre les deux capteurs 6 et 4 s'écrit
ψ(Δx)=φ2(Δ )-φ1(Δ ) (3)
En prenant ^ comme l'origine et x2 comme variable x, on a donc
ψ(x)≈2Xj[K(y+L)-K(y)]dy+ψ0 (4)
Ainsi, en dérivant Ψ(x) on obtient
^ dx ≈2[κ(x+L)-K(x)] (6)
On voit donc que la dérivée de la différence de phases accumulées depuis une position d'origine Ψ(x) donne exactement deux fois la différence des fréquences spatiales K(x) mesurées aux points x+L et x. L est défini comme la distance entre les centres des deux réseaux de lecture 10a et 10b. En partant du fait que K(x) varie faiblement autour d'une valeur K0 = 2π/Λ0, Λ0 étant le double de la période des réseaux de lecture 10a et 10b dans le mode de réalisation décrit dans le document EP 0741282, condition nécessaire à l'obtention d'un contraste d'interférence suffisant pour permettre une mesure, on a
Λ(x) = Λ0 + ΔΛ(x) avec | ΔΛ(x)/ Λ0 | « 1 (7)
Sous cette hypothèse on obtient
«^ -^[A(x+L)-A(x)] (9)
De manière générale, en partant de l'hypothèse que la variation de la période du réseau testé est définie par une fonction F(x), on peut formuler
Λ(x) = Λ0 + ΔΛm f(x) avec | f(x) | < = 1 (10)
où ΔΛm est la variation maximale de la période relativement à Λ0.
On obtient ainsi
χ)=^^ π ï olfb')-β + y+Ψo (11 )
Si f(x) est connue, on peut en l'intégrant déterminer directement ΔΛm du graphe Ψ(x) mesuré, notamment par "curve fitting".
Si l'intégration de f(x) pose un problème, on peut aussi dériver le graphe de Ψ(x) obtenu.
On remarquera que, comme défini, Ψ(x) est égal à 4π fois le nombre de périodes du réseau 14 entre deux points de mesure x+L et x. Expérimentalement, le dispositif selon l'invention mesure Ψ(x)-Ψ0, la constante Ψ0 pouvant être déterminée par une mesure préliminaire. Toutefois, dans l'équation différentielle (6) donnée ci- avant, la constante Ψ0 disparaît. Ce dispositif mesure ainsi deux fois la variation du nombre de périodes du réseau testé sur une distance L fixe entre une position initiale et une autre quelconque position x du dispositif relativement à ce réseau par un déplacement de ce dispositif entre ces deux positions.
Le phasemètre 24 comprend des moyens pour mesurer une différence entre les phases φ-i et φ2 desdits premier et deuxième signaux ainsi que des moyens pour mesurer l'accumulation de cette différence lors d'un déplacement Δx du dispositif relativement au réseau 14 selon une direction non parallèle à ses lignes. Dans une autre variante, le phasemètre 24 comprend des moyens d'accumulation des phases φ-i et φ2 et des moyens pour effectuer la différence de ces deux phases accumulées. Afin de permettre d'analyser ou d'effectuer notamment la dérivée du graphe Ψ(x), le dispositif selon l'invention comprend de préférence des moyens de mémorisation de la différence susmentionnée et/ou d'une fonction de celle-ci en fonction du déplacement entre le réseau 14 et le dispositif 2. Pour analyser et/ou traiter la différence susmentionnée en fonction de la position relative entre le dispositif 2 et le réseau 14 ou en fonction d'un déplacement relatif entre ceux-ci comme décrit ci-avant, le dispositif selon l'invention comprend ou est associé à des moyens d'analyse et/ou de traitement du signal Ψ(x) fourni par le phasemètre 24 à une constante près.
Une méthode générale de résolution de l'équation (6) consiste à utiliser la transformée de Fourier connue de l'homme du métier. La transformée de Fourier de K(x) peut être exprimée explicitement en termes de la transformée de Fourier de Ψ(x) mesuré et de coefficients connus. On trouve alors la fonction K(x) par une transformée de Fourier inverse. Il existe également d'autres méthodes de résolution de cette équation (6), notamment à l'aide de programmes d'ordinateur permettant d'ajuster une fonction à une courbe expérimentale obtenue, en particulier la courbe Ψ(x) ou sa dérivée. Ces méthodes générales permettent facilement de prendre en considération notamment les décalages ou "stitching errors" entre les champs projetés par une caméra "step and repeat".
Dans le cas où K(x) est une fonction sensiblement périodique, comme c'est le cas notamment lorsqu'un réseau est fabriqué par un procédé "step and repeat", la résolution de l'équation (6) peut être traitée par un développement en série de Fourier des membres de gauche et de droite de l'égalité.
Un des procédés de fabrication de réseaux de diffraction consiste à utiliser une caméra "step and repeat" qui projette l'image d'un réseau objet défini par un masque sur une couche photosensible déposée en surface d'un substrat. Pour des réseaux d'une certaine longueur, la caméra projette une partie du réseau, nommée par la suite un champ du réseau, puis effectue un déplacement avant d'illuminer à nouveau la couche photosensible pour former un champ adjacent au champ précédemment formé. On obtient ainsi des réseaux d'une certaine longueur formés d'une succession de champs à l'intérieur desquels est située une partie du réseau image du masque projeté. Comme mentionné dans le préambule à la présente description, les caméras "step and repeat" comprennent un système de lentilles présentant des aberrations et en particulier des aberrations sphériques. Ces dernières engendrent une variation de la période du réseau selon une direction longitudinale sensiblement parabolique pour un masque définissant un réseau de période constante. Le réseau ainsi obtenu est représenté schématiquement à la figure 2.
La distribution de la variation de la période du réseau 34 peut être exprimée par la formule (10), donnée ci-avant dans laquelle f(x) est donnée par la fonction analytique suivante :
La constante C correspond sensiblement à la longueur du champ 36. En supposant par exemple que la période Λo = 1 μm et que la longueur d'un champ projeté soit égale à 16 mm la distribution de Λ sur un champ donné par les formules (10) et (12), une telle aberration peut conduire à une erreur de mesure de déplacement au bord de chaque champ d'une valeur d'environ 50 nm sur les 8 mm de déplacement depuis la position milieu x0 de ce champ pour une caméra présentant un système optique de qualité usuelle. Ainsi, pour un réseau formé de N champs, l'utilisation d'un tel réseau dans un codeur de déplacement conduit à une erreur de mesure de 0.1 N μm, ce qui n'est pas acceptable pour plusieurs applications. On notera que le réseau représenté à la figure 2 est simplifié par le fait qu'il représente de fait l'effet des aberrations sphériques seulement dans un plan longitudinal de ce réseau. En effet, du fait des aberrations sphériques, les lignes 38 du réseau sont légèrement incurvées. D'autres types d'aberrations sont en outre présents qui ne peuvent pas être représentées par la fonction f(x) donnée comme exemple par la formule (12). Il faudra donc tenir compte de ces deux caractéristiques dans le procédé de fabrication qui sera décrit ci-après.
Pour un réseau similaire au réseau de diffraction 34, Ψ (x) fourni par le dispositif 2 correspond au graphe 40 tel que représenté à la figure 3. On remarque que la courbe 40 présente un comportement du type sensiblement sinusoïdal. Aux figures 4a et 4b sont représentées les courbes théoriques 42 et 44 pour Ψ(x) avec l'hypothèse de la distribution parabolique de la variation de la période donnée par la formule (12). Les courbes 42 et 44 correspondent respectivement à des ΔΛm = 0.4 Â, 0.2 A. On notera que dans le présent cas Λ0 correspond à la période minimum située au centre du champ. En prenant Λ0 comme la valeur moyenne entre les deux valeurs extrêmes du champ, on obtient alors une variation sur Λ correspondant à la moitié des valeurs mentionnées aux figures 4a et 4b. La variation maximale de la période sur un champ est directement proportionnelle à la différence d'amplitude mesurée sur le graphe de Ψ (courbe 40). On notera que la dérive de la courbe 40 et de la figure 3 vers des valeurs négatives lorsque x augmente provient du fait que la distance entre le réseau testé et le dispositif selon l'invention varie en fonction du déplacement et que les deux faisceaux collimatés incidents dans les deux capteurs 4 et 6 ne sont pas strictement parallèles.
Comme une résolution sur Ψ(x) de l'ordre du degré peut être aisément obtenue, on peut envisager de détecter des variations sur la période d'un réseau de l'ordre du centième d'Angstrόm. Ceci démontre à quel point le dispositif de caractérisation selon l'invention et le procédé de fabrication de réseau qui lui est associé sont résolvants.
On remarquera encore que la courbe 40 obtenue par le dispositif de l'invention présente en certains endroits de légères bosses ou creux. Ceux-ci sont dus notamment à des erreurs de raccordement de deux champs adjacents provenant d'erreurs de positionnement de la table sur laquelle est posé le substrat du réseau fabriqué. A la figure 5 est représentée la courbe théorique 46 de Ψ(x) obtenue pour une distribution parabolique avec une même variation maximale de la période qu'à la figure 4b, mais avec un décalage D = 0.01 μm entre deux champs 36 (voir figure 2) au-dessus duquel passe le dispositif de la figure 1.
Selon l'invention, il est prévu un premier procédé de fabrication de réseaux optiques à l'aide d'un procédé photolithographique, utilisant notamment une caméra du type "step and repeat", dans lequel on projette un masque, définissant un réseau objet sur un substrat via un système optique présentant des aberrations. Ce procédé se caractérise par les étapes successives suivantes :
- une étape préliminaire dans laquelle on projette un premier masque, définissant un réseau de référence avec une distribution de fréquence spatiale déterminée précisément, sur un substrat de test;
- une étape de caractérisation d'un premier réseau de test formé sur le substrat de test lors de l'étape préliminaire à l'aide d'un dispositif optique selon l'invention, la caractérisation permettant de définir la distribution de la période du réseau de test avec une très grande résolution, notamment selon la méthode exposée ci-avant dans le cas d'aberrations sphériques; - la fabrication d'un deuxième masque pré-distordu en fonction de la caractérisation du premier réseau de test de manière à compenser les aberrations;
- la fabrication des réseaux optiques sur un ou plusieurs substrat(s) avec l'utilisation du deuxième masque pré-distordu de sorte que ces réseaux présentent précisément une fréquence spatiale prédéfinie.
Etant donné la très grande précision dans la détermination de la cohérence spatiale et en particulier de la fréquence spatiale du réseau de test par le dispositif selon l'invention, il est alors possible pour l'homme du métier, par des moyens analytiques ou à l'aide de programmes d'ordinateurs spécifiques connus de lui de définir avec une même précision la distribution spatiale du réseau de travail défini par le masque pré-distordu pour obtenir dans le champ d'image de ce masque pré- distordu un réseau présentant parfaitement la distribution de fréquence spatiale prédéfinie. La seule limitation à la précision de réalisation du masque de travail pré- distordu tient à la résolution d'écriture du réseau modifié de ce masque. A ce sujet, on mentionnera que l'évolution des systèmes d'écriture ou de formation de tels réseaux dans un masque permet de contrôler de manière toujours plus fine la position du faisceau d'écriture. Tel est le cas notamment pour la nouvelle génération de système Leica permettant un contrôle de la position d'écriture à 0.05 nanomètre (voir DE 10011202.1). Etant donné que le réseau objet défini par le masque est projeté dans le plan image avec une réduction d'un facteur 5 environ, la résolution de la période spatiale du réseau de diffraction fabriquée est d'environ 0.1 Â. Un exemple est donné ci-après de la correction qui est actuellement possible avec les caméras "step and repeat" disponibles dans les fonderies de la microélectronique.
Après que la dépendance longitudinale K(x) ou Λ(x) a été déterminée, le masque pré-distordu corrigeant les aberrations peut être fabriqué. Par exemple, dans le cas d'un réseau fabriqué par caméra "step and repeat", l'effet des aberrations est de donner d'un réseau strictement périodique une image aberrée où la dépendance longitudinale est mesurée dans un champ photorépété par exemple comme
Λ (x) = Λ„ + ΔΛra ( (x-x ) / (C/2 ) ) :
Le masque corrigé dont la projection donnera un réseau de période constante aura une dépendance longitudinale de la période donnée par
Λ ' (x ' ) = Λ ' - ΔΛra ' ( (x ' -x ' ) / (C ' /2 ) ) : où Λ ' , Λo ' , ΔΛm' , c , x0 * et x1 sont les paramètres géométriques du réseau corrigé dans le plan du masque, ces paramètres étant ceux du réseau aberré multipliés par un facteur de grossissement M qui est, dans les "steppers" usuels, un facteur 4 ou 5. La dépendance parabolique de Λ (x) mesurée donne une valeur de ΔΛm typique de 0 . 02 nm, donc ΔΛm' = o .1 nm si M = 5 . Un masqueur électronique ou laser devrait donc pouvoir résoudre un certain nombre de valeurs à l'intérieur du domaine ΔΛ1 = 0.1 nm pour l'obtention d'une période Λ ' (x' ) graduellement décroissante du centre vers les bords du champ. Si une telle exigence peut être satisfaite techniquement par déflexion du faisceau électronique ou laser d'écriture, elle n'est pas encore disponible dans les masqueurs usuels dans lesquels la grille d'adressage est fixe et a un pas p aussi petit que 0.1 nm pour le LION LV1 de Leica avec l'enseignement du brevet DE 10011202.1 , ou qui est de l'ordre de 1 nanomètre dans les masqueurs laser.
Une prédistortion est cependant déjà possible avec les masqueurs existants lorsque le mode continu d'écriture n'est pas disponible: au lieu d'écrire les lignes du réseau corrigé avec une variation continue de la période, on écrira les lignes par groupes de lignes attachées à la grille d'adressage par arrondi de la position longitudinale des lignes de réseau du masque. Supposant que la période nominale Λo correspond exactement à la grille d'adressage, la ligne de numéro d'ordre m du réseau du masque corrigé doit se trouver à une distance xm' de x0 '
xm' = mΛo ' - 4ΔΛm ' Λ0 ' 2 ( 1+4+9+ . . . +ra2) /C 2
Le numéro d'ordre m de la ligne de réseau dont la position xm' correspond à un nombre entier i d'incréments de grille p par rapport à sa position mΛo ' dans un réseau strictement périodique est donné par
4ΔΛm ' Λ0 | a/C ' 2 (m (2m2+3 +l) /6) = -ip qu'on peut écrire
m3 + 3m2/2 + m/2 + T^ = 0 où Ti = 3 ipC ' 2/ (4ΔΛra ' Λ0 ' 2)
Soit m = n - 1/2 . L'équation devient : n3 - n/4 + Tj_ = o dont la solution est connue et conduit à
_2 m = PE ( 0 . 289 ( 1 + tg α) /tgα - 1/2 ) où tg = (Tj_/ 0 . 048 ( 1 - ( 1 -
( 0 . 048/Ti ) ) 1 2) ) 1 3
Dans le cas d'un réseau fabriqué par caméra "step & repeat" avec M = 5 ,
C = 16 mm, ΔΛm = 2 10-5 μm, ΛQ = 1 μm et un pas de grille d'écriture du g masque p = 1 nm, Tj = 1.92 10 i où i est le numéro d'ordre de l'incrément p. Tj est
1/3 donc très grand si bien que m est sensiblement égal à Tj . Dans l'exemple donné ci-dessus d'un masque de réseau corrigé, on écrira de part et d'autre du centre du champ 1243 périodes Λ0 ' de 5 . 000 μm après quoi l'ensemble des périodes Λo • jusqu'au numéro d'ordre 1566 seront écrites avec un décalage de p = 1 nm vers le centre du champ, et ainsi de suite, à chaque numéro
1/3 d'ordre i de période m = PE(Tj ) les périodes de l'ensemble de périodes Λo ' suivant sont décalées de p vers le centre jusqu'à m = 266 pour le cas présent, ce qui correspond sensiblement aux extrémités du champ de 5 x 16 mm de longueur.
Dans cet exemple, la cohérence spatiale dans un champ du réseau n'est pas parfaitement corrigée mais elle l'est suffisamment pour plusieurs applications, notamment pour la fabrication de réseaux de mesure pour capteurs de déplacement. Cet exemple de pré-distortion par incréments n'est pas limitatif. En effet, le procédé de fabrication selon l'invention s'applique également à une nouvelle génération de masqueurs en cours de développement qui permettront une pré- distortion aux incréments plus petits, voire continue. Par exemple, une distribution de fréquence spatiale présentant une croissance ou décroissance monotone prédéterminée, comme dans un réseau de phase pour la fabrication de compensateurs de dispersion par réseau de Bragg dans une fibre optique, peut être inscrite sur un masque pré-distordu d'une façon similaire. En outre, les erreurs et aberrations d'un autre type que celui qui est donné par les expressions (10) et (12) peuvent être corrigés de façon similaire. L'homme du métier saura choisir le masqueur et la méthode d'écriture du masque les mieux appropriés pour définir le masque corrigé au plus près de ce qui est spécifié. On remarquera que le dispositif selon l'invention et le procédé de fabrication décrit ici s'applique également à des réseaux bidirectionnels (réseau croisé) ou le dispositif de l'invention est utilisé pour caractériser la cohérence spatiale selon les axes X et Y orthogonaux d'un tel réseau. Un deuxième procédé de fabrication de réseaux optiques en continu selon l'invention est schématisé à la figure 6. Un dispositif selon l'invention 2 est agencé en aval d'un système d'écriture ou de formation du réseau 14. Le phasemètre 24 fournit un signal de réglage 50, à savoir le signal Ψ(x) défini précédemment ou une fonction de celui-ci, à un interface 52 associé au moyen d'écriture 48. L'interface 52 fournit par exemple un signal de commande d'une fréquence Ω servant à moduler l'amplitude de deux faisceaux interférant pour définir les lignes du réseau au formation dans un film photosensible agencé sur le substrat 30. Le dispositif 2 selon l'invention permettant de mesurer très précisément une variation du nombre de périodes ou de lignes du réseau 14 en formation sur la distance L, le signal de réglage 50 est utilisé pour définir très précisément cette fréquence de modulation Ω et pour varier cette dernière de manière à obtenir en particulier un réseau présentant une période constante. Selon un autre mode de mise en œuvre, il est également possible d'agir sur les moyens d'entraînement et de fournir le signal de réglage 50 à des moyens de contrôle de la vitesse de déplacement du substrat 30, tout en conservant la fréquence de modulation constante. Un système de fabrication de réseaux similaire peut être prévu avec des moyens d'écriture 48 fournissant des faisceaux UV pour polymériser une couche de polymère agencée en surface du substrat 30.
Un système similaire peut également être utilisé dans le cas de la formation de réseau par pressage à chaud à l'aide d'un cylindre présentant sur sa surface de roulement un réseau usiné à transférer sur le substrat 30. Pour obtenir une période constante correspondant à celle définie par le cylindre d'écriture, il est nécessaire que les vitesses de rotation du cylindre et la vitesse de défilement du substrat 30 dans la région de formation du réseau soient identiques. Le dispositif 2 fournit alors un signal de réglage soit de la vitesse de rotation du cylindre, soit de la vitesse de défilement du substrat 30.
Un système similaire peut être également utilisé dans d'autres installations de formation de réseaux en continu utilisant d'autres techniques connues de l'homme du métier, notamment à l'aide de faisceaux laser ou de faisceaux électroniques ou encore de faisceaux ioniques. On notera que dans le cas où le signal de réglage sert à contrôler les moyens d'écriture dans le but d'assurer par exemple une fréquence spatiale constante, une augmentation du nombre de périodes détectées sur la longueur L par le dispositif 2 à vitesse sensiblement constante conduira à diminuer la fréquence d'écriture alors qu'une diminution du nombre de périodes conduira à augmenter cette fréquence. Le dispositif 2 du contrôle en ligne permet ainsi d'établir une boucle de réglage rétroactive pour contrôler l'écriture du réseau en continu. Dans le cas où le dispositif 2 fournit un signal de réglage au moyen de contrôle du déplacement du substrat 30, la détection d'une augmentation du nombre de périodes sur la distance L par ce dispositif entraînera une augmentation de la vitesse de déplacement de ce substrat 30, alors qu'une diminution de ce nombre de périodes entraînera une diminution de la vitesse de déplacement. En partant de l'hypothèse raisonnable que les variations de la fréquence spatiale du réseau 14 en formation sont sensiblement continues avec une faible pente relativement à la variable temporelle, un simple calcul montre que ce deuxième procédé permet de contrôler la période spatiale du réseau fabriqué avec une précision supérieure au centième de nanomètre. A l'aide de la figure 7, on décrira ci-après un premier dispositif optique de détermination de la fréquence spatiale d'un réseau de diffraction selon l'invention.
La figure 7 est une vue schématique de dessus. Le dispositif 54 comprend un premier capteur 4 et un deuxième capteur 6 similaires à ceux décrits à l'aide de la figure 1. Ces deux capteurs sont également reliés à un phasemètre (24) comme pour le dispositif de la figure 1. Ainsi, le dispositif 54 se distingue de celui de la figure 1 essentiellement par le fait que les capteurs 4 et 6 sont décalés relativement à une direction parallèle aux lignes des réseaux. Dans le mode de réalisation préféré de la figure 7, les capteurs 4 et 6 sont situés l'un à côté de l'autre relativement à une direction x de déplacement, c'est-à-dire que la distance L est nulle. Les capteurs 4 et 6 sont agencés de manière à ce qu'ils soient respectivement situés en face d'un réseau 34 dont il est prévu de déterminer la période absolue et d'un réseau de référence 56 ayant une fréquence spatiale définie, de préférence une période Λ0 constante et précisément déterminée. On notera ici que la détermination précise de la période Λ0 du réseau 54 peut être déterminée à l'aide d'un deuxième dispositif représenté à la figure 8 qui sera décrit par la suite.
Le dispositif 54 permet la mesure de la valeur absolue Λ de la fréquence spatiale du réseau 34 pour autant que cette période soit sensiblement constante, c'est-à-dire qu'elle ne varie que faiblement autour d'une valeur moyenne à déterminer, ceci essentiellement pour des raisons de contraste d'interférence suffisant à la détection de signaux AC pour les capteurs 4 et 6. Si Λ s'écarte de Λ0 de moins de 0.1 % environ les réseaux de lecture des capteurs 4 et 6 peuvent avoir une même période Λ0/2. Par contre, si Λ s'écarte de Λ0 de plus de 0.1 % environ, il est nécessaire de prévoir deux réseaux de lecture avec des périodes différentes et égales sensiblement à la moitié de Λ et de Λ0. Ainsi, il est nécessaire de connaître de manière approximative la valeur de Λ pour pouvoir la déterminer ensuite très précisément à l'aide du dispositif 54. Par exemple, pour des périodes de réseaux de l'ordre du micron, il est nécessaire de connaître au préalable la valeur de Λ à mieux que 1 nm près, ce qui est en général le cas.
En déplaçant le dispositif 54 situé en x d'une distance Δx, la valeur de Λ(x) est donnée par la formule analytique suivante :
Λ (x) = Λ0 / [(1 - Ψ(Δx) / Δφr (Δx)] (13)
où Ψ(Δx) est la différence des phases mesurées par les deux capteurs 4 et 6 lors du déplacement Δx et Δφr(Δx) est la phase accumulée mesurée par le capteur de référence 6 agencé au-dessus du réseau de référence 56 lors du déplacement Δx. On notera qu'il n'est pas nécessaire de déterminer Δx, mais la précision de mesure augmente avec l'augmentation de Δx; cependant, on obtient une valeur absolue de la période Λ(x) qui est une moyenne définie sur un domaine Δx plus grand. Le dispositif 54 permet de mesurer de manière très précise, c'est-à-dire avec une précision de mieux qu'un centième de nanomètre, la période Λ(x) du réseau 34 lorsque cette période présente des variations sensiblement continues et lentes.
Le principe de mesure de la période absolue par le dispositif 54 repose donc essentiellement sur le fait que les premier et deuxième capteurs 4 et 6 fournissent respectivement des premier et deuxième signaux électriques qui sont respectivement fonction de la fréquence spatiale du réseau à mesurer 34 et de la fréquence spatiale du réseau de référence 56 lors d'un déplacement relatif le long de x. De plus, le fait que les capteurs 4 et 6 sont solidaires l'un de l'autre et subissent un même déplacement le long des réseaux permet de déterminer très précisément une différence de phase accumulée lors d'un déplacement Δx.
A l'aide de la figure 8, on décrira ci-après un deuxième dispositif optique de détermination de la fréquence spatiale absolue d'un réseau de diffraction 56.
Le dispositif 60 se distingue essentiellement de celui décrit à l'aide de la figure 1 en ce qu'il est prévu un troisième capteur diffractif interférométrique situé à une distance L2 du premier capteur 4 alors que ce dernier est situé à une distance L-] du deuxième capteur 6. Le troisième capteur 62 est de préférence situé à côté du capteur 6, les capteurs 6 et 62 étant agencés de manière à ce qu'ils soient tous deux situés en face du réseau 56 lors d'un déplacement le long de celui-ci. Les distances et L2 , qui sont définies entre centres des réseaux de lecture, sont proches mais différentes. A la figure 8, les capteurs ont été représentés schématiquement seulement par leur réseau de lecture. Toutefois, le troisième capteur 62 est similaire aux capteurs 4 et 6 et comprend également au moins un détecteur d'intensité lumineuse en plus de son réseau de lecture 64. Le capteur 62 fournit également un signal électrique qui est fonction de la fréquence spatiale du réseau de diffraction 56 dans une région utile de ce dernier située en face du réseau de lecture 64. Le dispositif 60 comprend également des moyens pour mesurer une différence entre les phases des signaux électriques fournis respectivement par les capteurs 4 et 62 et des moyens pour mesurer une accumulation de cette différence ou des moyens pour mesurer l'accumulation de chacune des deux phases et des moyens pour mesurer ensuite leur différence. Le dispositif 60 est associé à ou comprend en outre des moyens d'analyse des première et deuxième différences mesurées entre le capteur 4 et respectivement les deuxième et troisième capteurs 6 et 62. Ces moyens d'analyse sont agencés pour fournir un signal correspondant à la valeur de la fréquence spatiale ou de la période du réseau 56.
De manière générale, le dispositif 60 comprend deux paires de détecteurs séparés par des distances déterminées. De préférence, dans le mode décrit ici, un capteur de chacune de ces paires est formé par un seul et même capteur 4. Comme déjà mentionné précédemment, lorsque la période Λ du réseau à mesurer s'écarte trop du double de la période des réseaux de lecture qui est ici identique pour les trois capteurs, il se forme des franges sur les détecteurs qui ne mesurent plus dès lors qu'un signal DC ne donnant aucune information utile. Selon le mode de réalisation décrit par le document EP 0 741 282, et dans le cas où l'espace entre les réseaux de lecture et le réseau 14 de la figure 1 ou 30 de la figure 6 ou 34 et 56 des figures 7 et 8 est très faible, par exemple entre 50 et 150 μm, et où les réseaux de lecture de longueur L' dans la direction perpendiculaire aux lignes de réseau sont complètement et sensiblement uniformément illuminés par les faisceaux incidents colimatés provenant des sources de lumière, l'écart dΛ autour de Λ0 pour lequel le contraste d'interférence s'annule est de sensiblement dΛ=+-Λ0 2/(2L') où Λ0 est le double de la période des réseaux de lecture. On voit en particulier que le domaine 2dΛ autour de Λo dans lequel l'amplitude des signaux électriques AC est mesurable peut être élargi par l'utilisation de réseaux de lecture plus courts.
Pour une longueur de réseau de lecture L' de 1 mm et une période Λ0 = 1 μm pour un contraste maximum, la période Λ du réseau 56 doit être différente de Λ0 de de moins de dΛ=0.5 nm pour l'obtention d'un signal AC mesurable. Λ étant ainsi déterminé à l'intérieur d'un domaine de largeur Λ0 2/L' autour de Λo, le dispositif 60 permet de déterminer plus précisément la valeur de Λ à l'aide d'au moins deux mesures Ψι(Δx) et Ψ2(Δx) entre les deux paires de capteurs.
Avec L2 < et N0ι et N02 les nombres entiers ou non entiers de périodes Λ0 contenues respectivement dans L-i et L2, on peut déterminer mathématiquement la différence maximale entre ces deux longueurs pour permettre une détermination non ambiguë de Λ. d Λ étant la différence maximale de Λ relativement à Λ0 permettant la détection d'un signal AC non nul par les capteurs 4, 6 et 62 et Ni, N2 étant les nombres entiers ou non entiers de périodes Λ contenues respectivement dans Li et L2, la condition de détermination non-ambiguë de Λ dans le domaine d Λ s'écrit :
[(N01 - N - (N02 - N2)] - 4π < π (14)
Ce qui donne :
L, - L2 < Λ0 2/4dΛ (15)
Ainsi, par exemple, si Λ0 = 1μm, dΛ = 0.5 nm, Lι - L2 doit être inférieur à 500 μm. Comme mentionné précédemment, la résolution dans la détermination de la valeur absolue de Λ peut être obtenue à mieux que le centième de nanomètre.
La détermination absolue d'une période Λ = Λ0+ΔΛ inconnue peut être effectuée selon le mode préféré suivant. La phase électrique Ψχ (Λ) et Ψ2 (Λ) , correspondant au nombre entier ou non entier N1 et N2 de périodes inconnues Λ sur les distances L1 et L2 entre centres de réseaux de lecture, est donnée par Ψ, 1 (Λ) =4πN, 1 et Ψ„ (Λ) =4πN 2. L, 1 et L2 sont choisis de faç *on à contenir exactement un nombre demi-entier v 11 et v „,/2 de périodes Λ„, v„, et v„ étant des nombres entiers. Ceci est possible car les réseaux de lecture sont écrits sur un même substrat au moyen d'un masqueur électronique contrôlé par interferometre tel que le LION LV1 de Leica . La différence de phase électrique ΔΨ = Ψx (Λ ) ~Ψ (Λ) entre la phase pour la période ΛQ et la phase pour la période Λ sur LI est
ΔΨχ (Λ) = 4π (L1/Λ - v01/2 ) et ΔΨ2 (Λ) = 4π (L2/Λ - v02/2 )
Or, les premier et deuxième capteurs mesurent ΔΨ2 et ΔΨ modulo 2π, c'est à dire ΔΨlm et ΔΨ2m a ec
ΔΨlm = 4πLχ/Λ - 2π PE (2Lχ/Λ)
ΔΨ2m = 4πL2/Λ - 2π PE (2L2/Λ) avec PE(x) définissant partie entière de x.
Or, par la condition L, - L2 < Λo 2/ (4d Λ) , on sait que ΔΨlm - ΔΨ2m est défini sans ambiguïté à l'intérieur du domaine de phases ( -π, +π) pour autant que ΔΛ < dΛ . Donc
ΔΨlm-ΔΨ2m = 4π (Lχ - L2) /Λ ≈ 4π (Lχ - L2) /ΛQ - 4πΔΛ (L1 - L2) /ΛQ 2
Du fait que le terme 4π (Ll - L2) /Λ0 est un nombre entier de fois 2π,
ΔΛ = -Λo 2 (ΔΨlm - ΔΨ2m) / (4π (L1 - L2) )
où ΔΨlm et ΔΨ2m sont les phases effectivement mesurées par les deux capteurs . Donc Λ = Λo+ΔΛ est déterminée .
La résolution avec laquelle la période Λ peut être déterminée dans le domaine 2dΛ dépend de la résolution ε donnée sur la phase des signaux électriques par le phasemètre et vaut sensiblement εdΛ/π.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif optique (2) de caractérisation d'un réseau de diffraction (14, 34), caractérisé en ce qu'il est formé de premier et deuxième capteurs diffractifs interférométriques (4, 6), solidaires, espacés l'un de l'autre d'une première distance déterminée (L; L1 ), et comprenant chacun au moins un réseau de lecture (10a, 10b) et au moins un détecteur d'intensité lumineuse (11a, 12a, 11b, 12b), ces premier et deuxième capteurs fournissant respectivement des premier et deuxième signaux électriques qui, lors d'un déplacement relatif (Δx) entre le dispositif et ledit réseau de diffraction, varient en fonction de la fréquence spatiale de ce réseau de diffraction dans des première et deuxième régions de celui-ci situées respectivement en face des deux réseaux de lecture et recevant chacune de la lumière fournie par au moins une source de lumière.
2. Dispositif optique (54) de détermination de la fréquence spatiale d'un réseau de diffraction (34) caractérisé en ce que ce dispositif est associé à un réseau de référence (56) et qu'il comprend des premier et deuxième capteurs diffractifs interférométriques (4, 6) solidaires et comprenant respectivement des premier et deuxième réseaux de lecture décalés relativement à une direction parallèle à leurs lignes de manière à ce qu'ils puissent être respectivement situés en face dudit réseau de diffraction et dudit réseau de référence, ces premier et deuxième capteurs fournissant respectivement des premier et deuxième signaux électriques qui, lors d'un déplacement relatif entre le dispositif et ledit réseau de diffraction, sont respectivement fonction de la fréquence spatiale dudit réseau de diffraction et de la fréquence spatiale dudit réseau de référence.
3. Dispositif optique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdits premier et deuxième signaux définissent des première et deuxième phases des premier et deuxième capteurs diffractifs interférométriques respectivement dans lesdites première et deuxième régions.
4. Dispositif optique selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend en outre soit des moyens (24) pour mesurer une première différence entre les phases respectives des premier et deuxième signaux électriques et des moyens pour mesurer l'accumulation de cette première différence lors d'un déplacement du dispositif relativement audit réseau de diffraction selon une direction non parallèle à ses lignes, soit des moyens pour mesurer les deux accumulations des phases respectives desdits premier et deuxième signaux électriques et des moyens (24) pour mesurer la première différence de ces deux accumulations en fonction dudit déplacement.
5. Dispositif optique selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de mémorisation de ladite première différence et/ou d'une fonction de celle-ci en fonction dudit déplacement relatif.
6. Dispositif optique selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce qu'il comprend ou est associé à des moyens pour analyser et/ou traiter ladite première différence en fonction d'une position relative entre ce dispositif et ledit réseau de diffraction ou en fonction dudit déplacement relatif de manière à déterminer la fréquence spatiale du réseau de diffraction ou à fournir au moins une information relative à une variation de cette fréquence spatiale.
7. Dispositif optique (60) de détermination de la fréquence spatiale d'un réseau de diffraction selon l'une des revendications 4 à 6 avec la revendication 3 dépendant directement de la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il est prévu un troisième capteur diffractif interférométrique (62) situé respectivement à une deuxième distance (L2) déterminée dudit premier capteur (4), lesdites première et deuxième distances déterminées étant proches mais différentes, ledit troisième capteur comprenant également un réseau de lecture (64) et au moins un détecteur d'intensité lumineuse, ce troisième capteur fournissant lors d'un déplacement relatif entre le dispositif et ledit réseau de diffraction (56) un troisième signal électrique qui est fonction de la fréquence spatiale dudit réseau de diffraction dans une troisième région de ce dernier situé en face du réseau de lecture de ce troisième capteur, ce dispositif comprenant également des moyens pour mesurer une deuxième différence entre les phases desdits premier et troisième signaux électriques, des moyens pour mesurer une accumulation de cette deuxième différence, et des moyens d'analyse desdites première et deuxième différences qui sont agencés pour fournir un signal correspondant à la valeur de la fréquence spatiale ou de la période dudit réseau de diffraction.
8. Dispositif optique selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit troisième signal définit une troisième phase dudit réseau de diffraction dans ladite troisième région.
9. Procédé de fabrication de réseaux optiques à l'aide d'un procédé photolithographique dans lequel on projette un masque, définissant un réseau objet ou un champ de celui-ci, sur un substrat via un système optique présentant des aberrations, caractérisé en ce qu'il est prévu les étapes successives suivantes : - une étape préliminaire dans laquelle on projette un premier masque, définissant un réseau avec une fréquence spatiale déterminée précisément, sur un substrat de test; - une étape de caractérisation d'un premier réseau de test formé sur ledit substrat de test lors de l'étape préliminaire à l'aide d'un dispositif optique selon l'une des revendications 1 à 6 avec la revendication 3 dépendant directement de la revendication 1 ; - la fabrication d'un deuxième masque pré-distordu en fonction de la caractérisation dudit premier réseau de test de manière à compenser lesdites aberrations;
- la fabrication desdits réseaux optiques sur un ou plusieurs substrat(s) avec l'utilisation dudit deuxième masque pré-distordu de sorte que ces réseaux optiques présentent précisément une distribution de fréquence spatiale prédéfinie.
10. Procédé de fabrication d'un réseau optique sur un substrat, notamment une bande de réseau comme une fibre optique, à l'aide de moyens d'écriture en continu de ce réseau, ce dernier subissant un déplacement contrôlé relativement à ces moyens d'écriture, caractérisé en ce qu'il est prévu d'agencer en aval desdits moyens d'écriture un dispositif optique selon l'une des revendications 1 à 6 avec la revendication 3 dépendant directement de la revendication 1 , et en ce que ce dispositif optique est agencé pour fournir un signal de réglage auxdits moyens d'écriture ou à des moyens de contrôle dudit déplacement, ce signal de réglage étant fonction desdits premier et deuxième signaux électriques.
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