Brevet FR2453392A1 — publié le 19801031

L'invention se rapporte à la mesure de faibles épaisseurs et a plus particulièrement pour objet un dispositif optique d'analyse du relief de couches minces. La technologie de fabrication des semiconducteurs nécessite, à certaines étapes, l'utilisation de dispositifs susceptibles de mesurer avec une grande précision les épaisseurs de dépôts ou la largeur de rubans métalliques déposés sur des substrats. Dans le domaine de la microlithographie, il peut être également nécessaire de contrôler les dimensions des masques, des rubans en résine photosensible, etc Dans le domaine de l'usinage chimique ou ionique des substrats, il est également nécessaire de contrôler les profils d'usinage. Les dispositifs de mesure actuellement sur le marché ne permettent pas de mesurer des profils d'épaisseur de très petites surfaces, tels que par exemple des micro-puits, ou de mesurer directement les épaisseurs de couches métalliques déposées sur des substrats très fragiles. Certains des dispositifs utilisés actuellement fonctionnent par contact mécanique entre la surface à analyser et un capteur permettant de donner l'information par exemple, un stylet ou un palpeur suit le relief de l'objet ; son mouvement est transmis à un dispositif amplificateur qui peut être mécanique ou électromécanique. Ce type de dispositif exerce sur la surface de l'objet une force allant de quelques milligrammes pour un profilographe rugosimètre, à plusieurs dizaines de grammes pour les comparateurs à palpeurs. La plage de mesure varie de 0,5 /um à 5 mm pour un compa o rateur à palpeurs et de 20 A à 10 /um pour un profilographe rugosimètre.L'aire de mesure, pour de tels dispositifs ne peut être inférieure à la surface active du capteur, par exemple inférieure à une zone de 10 /um de diamètre correspondant à la surface de la pointe du stylet pour un profilographe rugosimètre. D'autres dispositifs utilisent des moyens optiques et font appel à l'interférométrie : une onde plane incidente, après réflexion sur un objet, subit des déformations liees aux variations de trajet optique induites par le relief-de la surface. Il y a transformation d'un objet d'amplitude en un objet de phase.Les différences de marche des rayons lumineux réfléchis par lasurface de l'objet sont mesurées par des méthodes nterférométriques; ces différences de marche sont fonction de la différence d'épaisseur à mesurer mais elles sont également onction de l'indice du matériau. Ces méthodes sont sans contact mécanique avec l'objet mais nécessitent la connaissance de l'indice du matériau dont on veut analyser le relief. De plus, an ne peut les utiliser simplement que pour des surfaces présentant entre les discontinuités à mesurer des paliers optiquement plans. La plage de mesure de tels o dispositifs est de l'ordre de 30 A - 20 /um. D'autres appareils utilisent des moyens optiques faisant appel à la polarisation de la lumière : en effet, sila lumière incidente est polarisée linéairement dans une direction quelconque, excepté parallèlement ou perpendiculairement au plan d'incidence, la lumière réfléchie est polarisée elliptiquement. La mesure des paramètres de l'ellipse (azimut, axe, sens de rotation du vecteur lumière) permet de connaître l'épaisseur et l'indice de réfraction du film mince déposé sur le substrat. La dynamique de tels dispositifs s'étend dans le cas des films transparents de quelques angströms à plusieurs microns, avec une sensibilité et o une précision de l'ordre de 1 A. Par contre pour des films absor o bants, la limite inférieure est de l'ordre de 500 A seulement. Enfin, il est également possible d'utiliser les rayons pour effectuer une mesure d'épaisseur, les épaisseurs étant directement liées à l'absorption de ces rayons par le film. La plage de me- sure d'un tel dispositif est faible : 0,1 /um - 1 /um et la précision est de l'ordre de 5 %. L'invention a pour objet un dispositif optique d'analyse de relief applicable aux couches minces qui permet de mesurer, sans contact mécanique avec l'objet, des épaisseurs etvdes hauteurs o de marche pouvant aller de quelques 50 A d plusieurs millimètres, les films entant réalisés dans des matériaux très divers, transparents ou non,tels que verre, semiconducteur, métaux et ayant un état de surface quelconque, poli ou non poli.Ce dispositif comporte des moyens optiques créant un astigmatisme axial sur un faisceau lumineux réfléchi par l'objet à analyser, associés à des moyens de détection, précédemment décrits dans la demande de brevet français NO 74.01 283 relative à un dispositif de focalisa tion particulièrement applicable à la lecture de vidéodisques ; le dispositif comporte également, combinés à ces moyens optiques, une chaîne de mesure et des moyens d'orientation du faisceau réfléchi pour centrer ce faisceau par rapport aux moyens de détection lorsque la surface analysée n'est pas exactement orthogonale à l'axe optique faisceau incident. La précision de la mesure peut dépasser 3 % et la sensibi o lité entre inférieure à -50 A. De plus, la surface de l'aire de mesure peut être ajustée entre quelques dizièmes de-1 um2 et plu 2 sieurs dizaines de /um2 suivant l'utilisation. Suivant l'invention, un dispositif optique d'analyse du relief de couches minces est caractérisé en ce qu'il comporte une source lumineuse, un dispositif de projection du faisceau lumineux issu de cette source sur la couche à analyser focalisant le faisceau dans un plan- de référence, un dispositif optique d'analyse du rayonnement réfléchi par la couche comportant des moyens optiques astigmatiques et un plan d'observation convenablement placé sur l'axe optique du dispositif sur iequel est formée une tache d'éclairement dont la forme varie en fonction de la position du point image de la source ponctuelle formé par le rayonnement réfléchi par la couche, des moyens de détection du rayonnement et une chalne de mesure donnant à partir -des signaux fournis par les moyens de détection une mesure de la position de la surface analysée par rapport au plan de référence. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaîtront à laide de la description qui suit en référence aux figures annexées - la figure 1 représente un schéma optique permettant de mettre en évidence l'effet utilisé dans le dispositif de mesure suivant l'invention ; - la figure 2 est un schéma de la partie optique du dispositif de mesure suivant 1 t invention ; - la figure 3 est un schéma optique explicatif - les figures 4a, 4b, et 4c montrent en 3 positions la surface analysée et les formes correspondantes des taches d'éclairement dans le plan des cellules de détection. - la figure 5 est un schéma optique montrant les trajets optiques dans le dispositif - la figure 6 représente l'évolution du signal électrique issu de la chaîne de mesure en fonction des variations de.relief de l'objet analysé - la figure 7 est un schéma en coupe du dispositif permettant de centrer la tache d'éclairement reçue par rapport aux cellules de détection ; - la figure 8 est un schéma de la partie électronique du dispositif de mesure suivant l'invention. Sur la figure 1, une surface z à analyser est disposée orthogonalement à l'axe optique d'un objectif 1. Une source ponctuelle sur sur l'axe de l'objectif 1, forme sur la surface Z une tache d'éclairement fonction de la distance h entre un plan de référence passant par le point S1, image de Sg par l'objectif 1, et la surface Z . La surface Z, au moins partiellement-réfléchissante, renvoie à travers l'objectif 1 une fraction du rayonnement qui forme une image S3 à travers l'objectif du point S2 symétrique de par rapport à la surface.Le déplacement SoS3 est fonction du grossissement G de objectif I et de l'épaisseur h du relief de la surface, mesuré par rapport au plan de référence : S0 S3 =2 hG2. La mesure de ce déplacement est obtenue au moyen d'un dispositif de mesure opto-électrique comportant en particulier une lentille cylindrique permettant d'obtenir dans un plan d'observation une tache d'éclairement dont la forme varie de manière différente de part et d'autre d'une position centrale. Ce dispositif permet de mesurer la valeur et le sens du déplacement du point image de la source ponctuelle du au relief de la surface Z analysée. La figure 2 représente le schéma complet de la partie optique du dispositif de mesure suivant l'invention. Sur cette figure ont été représentés la surface Z , l'objectif 1 recevant la lumière d'un laser, par exemple un laser hélium-néon, 2. Pour cela, le faisceau lumineux issu de la source laser 2 est transmis à un objectif de faible grossissement 3. Le faisceau issu de cet objectif de faible grossissement 3 est dirigé vers l'objectif 1 au moyen d'un miroir 4, d'une lame séparatrice 5, et d'un miroir 6. Le faisceau lumineux réfléchi par la surface Z traverse l'objectif 1, est réfléchi par le miroir 6, puis réfléchi par la lame séparatrice 5, en direction d'une lentille cylindrique 7.Le faisceau lumineux issu de la lentille cylindrique 7 est réfléchi par un miroir mobile 8 qui renvoie le faisceau lumineux vers un plan d'observation 9. Le miroir mobile 8 est ajusté à tout moment pour que-l'axe optique du faisceau réfléchi par ce miroir passe au centre de quatre photo-cellules disposées dans quatre quadrants adjacents du plan d'observation Le dispositif comporte de plus, entre la source laser et l'objectif 3 de faible grossissement, un prisme biréfringent 10 et une lame quart d'onde 11 permettant de limiter l'interaction du faisceau réfléchi de retour avec'la cavité laser. De plus, un interrupteur tournant 12, tournant à une vitesse déterminée, permet de hacher le faisceau optique issu du laser de façon à limiter les dérives continues de ltélec-tronique, le dispositif de mesure traitant des signaux alternatifs. Enfin, le miroir 6-qui dirige le faisceau incident vers objectif 1 ne réfléchit la lumière qu'à 99 %, de telle manière que la fraction du faisceau transmise permette à un observateur, au moyen d'un oculaire 13 associé à l'objectif 1, d'observer la surface analysée. Les sorties des quatre photodiodes disposées dans le plan d'observation 9 sont reliées aux entrées d'un dispositif de traitement 14 comportant principalement une chaîne de mesure fournissant une mesure de la hauteur h du relief mesuré à un dispositif d'affichage 100, et une double chaîne d'asservissement fournissant les signaux de commande au miroir mobile 8. La figure 3 est un schéma optique montrant l'effet de la lentille cylindrique qui transforme le faisceau homocentrique qu'elle reçoit en un faisceau à astigmatisme axial : la lentille cylindrique 7 forme dans'le plan de détection 9 une tache d'éclairement variable en fonction de la position du centre de phase du faisceau réfléchi. Le plan 9 est positionné sur l'axe optique de telle manière que lorsque le faisceau de retour est--tel que 11 image formée colncide avec la source ponctuelle S0, la tache d'éclairement formée-dans le plan des photodiodes est circulaire (cercle de moindre diffusion). Lorsque la distance objectif surface diminue, la tache d-'éclairement s'allonge suivant la direction Y.Dans le cas contraire, lorsque la distance objectifsurface augmente, la tache d'éclairement s'allonge suivant la direction X. Les figures 4a, 4b et 4c correspondent respectivement a- ces 3 types de situation. Les 4'photodiodes A1, A2, B1 et B2 sont disposées dans le plan 9 de telle manière que les diagonales des cellules A1 et A2 soient alignées suivant la direction X et que les diagonales des cellules B1 et B2 soient alignées suivant la direction Y. De cette manière, lorsque la tache se déforme, le signal résultant des sommes des éclairements reçus par les cellules A1 et A2 d'une part et B1 et B2 d'autre part, sont fonction des paramètres de l'ellipse formée dans ce plan. Les dimensions des axes de l'ellipse sont liées aux paramètres du dispositif optique et à l'épaisseur h à mesurer.Ces différents paramètres sont indiqués sur le schéma optique en plan représenté sur la figure 5, où'la lentille cylindrique a été représentée suivant les axes X et Y. L'axe de l'ellipse b suivant Y dépend de la pupille de I'objectif 1, de la distance 1 entre l'objectif et le plan des cellules, de la distance P0 entre la source ponctuelle S0 et l'objectif, du grossissement G'de l'objec- tif 1 et de l'épaisseur h. L'axe de l'ellipse a suivant X est de plus fonction de la distance focale de la lentille cylindrique 7 et de la distance L entre l'objectif et la lentille cylindrique. Si SA est le signal électrique résultant de la somme des signaux fournis par les cellules A1 et A2, et si SB est le signa résultant des éclairements reçus par les cellules B1 et B2, le signal électrique caractéristique e l'épaisseur h à mesurer est U=k(SA SB). La courbe représentée sur la figure 6 montre les variations de ce signal en fonction de h : V = f(h). Pour h = 0, U est égal à 0. Lorsque h augmente de part et d'autre de la position du plan de référence, le signal U varie de'manière quasi linéaire dans une plage fonction de l'objectif utilisé : pour un objectif du type objectif de microscope de grandissement G = 100 et de distance focale 0,6 mm, La plage de mesure du système est de l'ordre de 1,4 /um (+ 7000 A) avec une préci sion de 1 %. Ensuite, lorsque h augmente encore, la courbe représentant U = f (h) s'incurve. Néanmoins; il est possible d'obtenir une mesure dans une plage de 2 /um (+ 10 000 A) là précision étant alors limitée à 4 %.La sensibilité du dispositif dans ces o eonditions, est de l'ordre de 50 A. il est possible d'augmenter la plage, en gardant la même précision, en changeant l'ob- jectif, mais la sensibilité diminue lorsque le grandissement diminue. il est également possible, pour une sensibilité donnée, d'augmenter la plage en effectuant à partir d'une certaine valeur de signal US une correction systématique permettant de redresser la courbe et par conséquent d'augmenter la plage de mesure. il a été-dit ci-dessus que dans le but de centrer en permanence le faisceau de retour par rapport aux cellules, le dispositif optique comprend un miroir mobile 8. Ce miroir mobile 8 et les moyens de commande qui lui sont associés sont décrits plus en détails en référence S la figure 7. Les moyens de commande comportent une bague de ferrite 81 aimantée suivant une direction parallèle à son axe. Sur l'une de ses faces est eolle le miroir 8 ; l'ensemble est suspendu à quelques dizièmes de mm au-dessus de 4 petites bobines telles que 82, par l'intermédiaire d'un axe souple 83 qui peut être en caoutchouc siliconè par exemple. L'axe de ces bobines est parallèle à la direction d'aimantation et ces bobines sont disposées-suivant deux directions orthogonales qui sont elles-mêmes parallèles aux diagonales de la photodiode et donc aux axes de l'ellipse formée par la tache d'éclairement dans le plan des photodiodes. Les bobines telles que 82 sont couplées électriquement 2 par 2 afin de créer des couples de forces produisant des rotations du miroir 8 autour des axes suivant X et y. La partie électronique du dispositif est représentée sur la figure 8. Le dispositif comporte principalement la chaîne de mesure proprement dite et la double chaîne d'asservissement fournissant aux bobines les signaux de commande permettant le déplacement du miroir mobile de façon que le spot lumineux soit centré par rapport aux 4 cellules. Sur ce schéma ont été représentée les LI photo-cellules A1, A2 et B1, B2, indépendantes électriquement, fournissant chacune un signal à un préamplificateur. Les gains de ces-préamplificateurs peuvent être ajustables de façon à compenser les différences de sensibilité entre les 4 photodiodes. Les signaux de sortie des préamplificateurs sont filtrés dans des filtres passe-haut conservant seulement les composantes alternatives de signal, à la fréquence d'interruption du faisceau lumineux. Les sorties des filtres respectivement associés aux cellules A1 et A2 sont reliées aux entrées d'un premier additionneur 90.Les sorties de filtres respectivement associés aux cellules B1et B2 sont reliées aux entrées d'un second additionneur 91.Les sorties de ces deux additionneurs, 90 et 91, sont reliées aux deux entrées d'un circuit de multiplexage recevant par ailleurs sur une entrée de commande un signal de commande issu d'une horloge 93. La sortie du circuit du multiplexage 92 est reliée à l'entrée d'un circuit de commande automatique de gain comportant par ailleurs une entrée de commande. Ce circuit'permet de s'affranchir des variations du pouvoir réflecteur des matériaux analysés. La sortie du circuit de commande automatique de gain est reliée à un circuit de démultiplexage comportant une entrée de commande reliée à la même horloge que le circuit de multiplexage fournissant les signaux correspondants aux deux voies, respectivement A et B.Le multiplexage et le traitement de commande automatique de gain commun aux deux voies ainsi mis en oeuvre permet d'éviter les problèmes de déséquilibrage de gain entre les deux voies. Ces deux voies étant ensuite séparées par démultiplexage avant d'être traitées chacune par un détecteur de crête, respectivement 96 et 97, via un filtre passe-haut. Pour la commande automatique de gain, les sorties des circuits de détection crête 96 et 97 sont respectivement reliées aux deux entrées d'un additionneur 103 dont la sortie est reliée d un comparateur 104irecevant par ailleurs une tension de référence. Le signal de sortie du comparateur est appliqué à un filtre de boucle 105 et la sortie de ce filtre de boucle est reliée à l'entrée de commande du circuit de commande automatique de gain 94 par l'intermédiaire d'un amplificateur 106. Ainsi, le signal représentant l'ensemble de l'énergie reçue par les photodiodes est introduit dans la boucle de contre-réaction au niveau du comparateur de façon à fixer l'amplitude des signaux à une valeur prise pour référence. Les circuits de détection crête 96 et 97 fournissent alors des signaux kSA et kSB dont les amplitudes sont proportionnelles à la somme des éclairements reçus par les deux cellules diago nases correspondantes. Les signaux de sortié de ces deux circuits sont appliqués aux deux entrées d'un circuit 98 permettant d'en faire la différence. Le signal U = k (SA - SB) issu du circuit 98 est directement lié à l'épaisseur h mesurée. Ce signal est transmis à un amplificateur 99 dont la sortie est reliée à un voltmètre numérique 100, le gain de l'amplificateur 99 étant ajusté de telle manière que la lecture de l'épaisseur hsoit obtenue directement sur le voltmètre numérique.Un filtre passe-bas 102 peut être introduit dans la chaîne de mesure avant l'amplificateur 99 de façon à réduire le bruit lié aux vibrations mecaniques du bâti. Sa fréquence de eoupure peut être de tordre de 0,2 hertz. De plus, pour certains tracés de profils; un filtre passe-haut 101 peut être également introduit dans la chaîne de mesure pour éliminer les dérives thermiques et les erreurs liées à la mécanique des tables servant à la translation de l'objet Sa fréquence de coupure est alors choisie en fonction de la vitesse de translation de l'objet. La partie électronique du dispositif de mesure comporte en outre une chaîne d'asservissement commandant le courant traversant les bobines liées au miroir mobile de façon que la tache lumineuse formée dans le plan a-e détection soit toujours centree par rapport aux photo-cellules. Cette chaîne d'asservissement utilise les signaux de sortie des chalnes de préamplification, la sortie de chaque chalne de préamplification -étant reliée à un détecteur de crête, respectivement 110, 111, 112 et 113 pour les voies correspondant aux cellules A1, A2-, B1 et B2,permettant d'extraire l'enveloppe du signal délivré par chaque photodiode. L'amplitude de cette enveloppe est liée à la position du faisceau lumineux sur les cellules, mais également-au pouvoir réflecteur des matériaux analysés ainsi qu'aux modifications de la géométrie de l'ellipse liées aux variations d'épaisseur à mesurer. Afin d'éviter l'influence de ces différents termes, les circuits de détection crête sont reliés à des amplificateurs logarithmiques, 114, 115-, 116 et 117, permettant d'effectuer une compression d'amplitude en suivant une loi logarithmique. Les sorties des deux circuits 114 et 115 sont respectivement reliées aux entrées d'un circuit effectuant la différence des signaux d'entrée et fournissant donc un signal AUX uniquement fonction de la variation de positionnement du spot lumineux par rapport au centre des cellules suivant la direction X. Les sorties des amplificateurs 116 et 117 sont reliées à un circuit 119 effectuant la différence entre les signaux d'entrée et fournissant donc un signal AUY uniquement fonction du déplacement du faisceau lumineux par rapport au centre des cellules suivant la direction Y. Les sorties des circuits 118 et 119 sont respeativement reliées à des filtres de boucle, 120 et 121 dont les sorties sont elles-mêmes reliées à des amplificateurs de puissance 122 et 123.Ces amplificateurs de puissance fournissent les signaux de commande aux bobines couplées deux à deux servant audéplacement du miroir mobile 8 par rotation autour des axes respectivement y et X. Pour l'analyse complète d'une surface, le dispositif peut être prévu avec deux dispositifs de déplacements orthogonaux pourvus chacun d'une vis micrométrique à butée différentielleet d'un comparateur (non représentés sur les figures). Le déplacement de l'objet dans son plan est assuré par une table à rouleaux. Ce mouvement est commandé par un moteur électrique dont la vitesse est régulé. De plus, pour le réglage de la focalisation et du zéro du comparateur, un déplacement vertical réalisé à partir d'une table à rouleaux montée verticalement est prévu. Cette table à rouleaux est mue par une came, elle-même actionnée par une vis micrometrique à butée différentielle. il a été indiqué ci-dessus que la sensibilité du dispositif o était de l'ordre de 50 A. Cette sensibilité peut être ramenée o à 10 A lorsque le filtre est mis en service et que la vitesse de translation de l'objet est faible (0,3 /um par seconde). De plus, le circuit peut être perfectionné au moyen d'un certain nombre de dispositifs annexes : par exemple un voyant peut indiquer si le circuit de commande automatique de gain fonctionne ou s'il y a risque d'erreur. De plus, une matrice de diodes électroluminescentes peut indiquer en permanence la position du faisceau par rapport aux quatres photodiodes de détection. Enfin une commande à distance du déplacement de l'objet, avec présélection de la vitesse de déplacement et couplage automatique du filtre de bruit 101 correspondant peut être mis en oeuvre. L'invention n1 est pas limitée au mode de réalisation précisément décrit et réalisé. En particulier, il a été décrit un seul circuit de commande automatique de gain pour les deux voies recevant un signal multiplexé mais il est également possible d'utiliser un circuit -de commande automatique de gain dans chacune des deux voies pourvu que l'équilibrage des gains entre ces deux voies soit correctement réalisé. Il n'y a pas dans ce cas à effectuer de multiplexage ni de démultiplexage. De plus, toujours en ce qui concerne le circuit de commande automatique de gain, le dispositif décrit fonctionne à partir de la somme des signaux électriques fournis par les quatre quadrants de la photodiode.Mais il est également possible d'utiliser, pour commander le circuit de commande automatique de gain, un dispositif de mesure directe de la puissance optique réfléchie par l'objet. De plus, dans le dispositif optique la source décrite comme étant un laser hélium-néon peut etre-remplacée par un laser à semiconducteur. Toutefois, si la longueur d'onde raugmente, la surface de la zone analysée, fonction des dimensions de la tache lumineuse formée, augmente également. Le dispositif de mesure décrit ci-dessus permet de mesurer les variations d'épaisseur de couches sur des substrats de nature très différentes : par exemple ce dispositif permet de mesurer des variations -d'épaisseur de couches absorbantes, par exemple métalliques, sur des substrats transparents ou non sans nécessiter -la connaissance. de leur indice. Un tel dispositif permet également de mesurer des variations d'épaisseur de couches transparentes d'indice connu déposées sur des substrats absorbants, sans métallisation préalable. Dans ces deux cas, compte-tenu du fait que la tache de diffraction observée dans le plan des photocellules peut varier, et comporter par exemple une zone centrale sombre, il est nécessaire d'effectuer un étalonnage préalable. Le dispositif est également particulièrement adapté à la mesure d'épaisseur de couches transparentes épaisses sur des substrats transparents d'indice quelconque. Ce dispositif est également adapté à la mesure de variation d'épaisseur de couches déposées sur des substrats de même nature que les couches elles-mêmes par exemple la hauteur d'une marche réalisée sur du verre. REVENDICATIONS 1. Dispositif optique d'analyse du relief de couches minces, caractérisé en ce qu'il comporte une source lumineuse, un dispositif de projection du faisceau en un point d'un plan de référence, un dispositif optique d'analyse du rayonnement réfléchi par la couche comportant des moyens optiques introduisant un astigmatisme axial et un plan d'observation convenablement placé sur l'axe optique du dispositif sur lequel est formée une tache d'éclairement dont la forme varie en fonction de la distance entre le plan de référence et la surface de la couche, des moyens de détection du rayonnement réfléchi destinés à mettre en évidence les variations de forme de la tache et une chaîne de mesure donnant à partir des signaux fournis par les moyens de détection une mesure de la position de la surface analysée par rapport au plan de référence. 2. Dispositif selon la revendieaton f, caractérisé en ce que les moyens optiques introduisant l'astigmatisme axial forment à partir du faisceau homocentrique réfléchi par la couche deux lignes focales orthogonales, les moyens de détection étant formés de quatre photodiodes disposées dans quatre secteurs adjacents déterminés par deux lignes de séparation orthogonales, les bissectrices des angles formés par ces lignes étant parallèles aux lignes focales. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un miroir mobile suivant deux axes de rotation orthogonaux est placé sur le chemin optique et orienté pour que l'axe optique du faisceau lumineux formant la tache d'éclairement dans le plan d'observation soit exactement centré par rapport aux photodiodes. 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la chaîne de mesure comporte deux circuits additionneurs effectuant la somme des signaux fournis par deux photodiodes opposées et un circuit différenciateur. effectuant la différence des signaux fournis par les circuits additionneurs, le signal de sortie de ce circuit différenciateur étant proportionnel à la distance à mesurer séparant le plan de référence de la surface analysée dans une plage d'analyse symétrique par rapport à ce plan de référence. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé-en ce que la chaîne de mesure comporte des moyens de contrôle automatique de gain commandés par un signal caractéristique de la somme des éclairements reçus dans le plan d'observation par les quatre photodiodes. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de contrôle automatique de gain sont formés d'un seul circuit de contrôle recevant les signaux de sortie des circuits additionneurs multiplexés par un circuit de multiplexage, un circuit de démultiplexage à deux sorties reliées aux deux entrées du circuit différenciateur ayant son entrée reliée à la sortie du circuit de contrôle. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que des moyens de commande de déplacement sont associés au miroir mobile, deux boucles d'asservissement respectivement commandées par les signaux de sortie de deux circuits différenciateurs recevant chacun les signaux de sortie de-deux photodiodes opposées commandant respectivement les mouvements du miroir mobile autour de ses deux axes de rotation. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que dans chaque boucle d'asservissement, les signaux de sortie de chacune des photodiodes sont trai-tés par un amplificateur logarithmique avant calcul de leur différence de façon à s'affranchir des variations qui ne sont pas dues au déplacement de l'axe du faisceau lumineux réfléchi par la surface. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un disque interrupteur tournant est placé à la sortie de la source lumineuse, la chaîne de mesure étant telle que seuls les signaux alternatifs sont transmis pour éviter les dérives continues dans cette chaîne de mesure. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la source étant une source laser, un prisme biréfringent et une lame quart d'onde sont disposés dans le voisinage de la source sur le trajet du faisceau lumineux pour éviter que la partie du faisceau réfléchi renvoyée vers la source agisse sur la cavité laser. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, pour une analyse automatique de relief l'objet dont la surface est à analyser est placé sur une table mobile, des moyens de commandeétant associés à cette table pour l'analyse automatique, le dispositif comportant en outre des moyens d'enregistrement des données fournies par la chaîne de mesure. 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de projection comporte un objectif de fort grossissement permettant de focaliser le faisceau lumineux au voisinage de la surface analysée et d'amplifier le déplacement du point image de la source ponctuelle donné par la surface.