автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Исследование и разработка оптического метода бесконтактного контроля шероховатости поверхностей

На правах рукописи

0034 < ^ >—'

КИМ КОНСТАНТИН ЮРЬЕВИЧ

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ОПТИЧЕСКОГО МЕТОДА БЕСКОНТАКТНОГО КОНТРОЛЯ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТЕЙ

05.11.13 - приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2009

0 3 км да

003472013

Работа выполнена на кафедре Систем автоматического управления и контроля в микроэлектронике Московского государственного института электронной техники (технического университета).

Научный руководитель: Ларионов Н.М.

кандидат технических наук, доцент

Официальные оппоненты: Рощин В.М.

доктор технических наук, профессор

Пелевин К.В.

кандидат технических наук. Ведущая организация: ОАО "Ангстрем"

Защита диссертации состоится «_»_2009г. в_ч._мин.

на заседании диссертационного совета Д212.134.04. при Московском государственном институте электронной техники (Техническом Университете) по адресу:

124498 г. Москва, проезд 4806, д.5, МИЭТ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан <,<$¥?> 009г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность диссертации.

С развитием современной технологии производства, повышаются требования к показателям безотказности и долговечности продукции. Являясь основными параметрами надежности, эти показатели формируются, в значительной мере, в ходе технологического процесса. Для управления качеством продукции они требуют непрерывного контроля непосредственно в ходе технологического процесса.

В ряде современных автоматизированных производств электроники определяющую роль для обеспечения точности играет шероховатость поверхности. Этот вопрос актуален практически по всему циклу производства от подготовки полупроводниковых пластин до микроконтактирования и герметизации в сборочном производстве.

Поэтому контроль шероховатости поверхности, как параметра геометрической точности поверхности, позволяет производить оценку, и в конечном итоге управлять качеством продукции. Широко распространенные контактные методы измерения и контроля шероховатости имеют достаточно ограниченный диапазон применения, обладают чувствительностью к вибрации и малой производительностью. Это влечет за собой серьезные трудности интеграции этих методов в автоматизированный технологический процесс. Кроме того, не поддаются контролю целые классы поверхностей: мягкие, хрупкие, не плоские, и т.д.

Естественным эволюционным этапом развития методов контроля шероховатости явились бесконтактные экспресс методы контроля шероховатости. Перспективность этого направления основанного на оптических методах определяется прежде всего тем, что они свободны от перечисленных проблем. Более того, обеспечивается возможность контролировать шероховатость в труднодоступных местах и производить интегральную оценку высотных параметров шероховатости. Тем самым,

обеспечивается возможность эффективной интеграции данных методов контроля в автоматизированные технологические процессы.

Объектом исследования являются поверхности материалов и изделий.

Предмет исследования - оптический метод бесконтактного контроля шероховатости поверхностей.

Цель диссертации.

Исследование оптических методов измерения высотных параметров шероховатости и разработка на их основе прибора бесконтактного контроля шероховатости широкой номенклатуры поверхностей материалов и изделий различной природы в условиях автоматизации процесса производства.

Задачи.

Для достижения цели в работе необходимо было решить следующие задачи:

Провести систематизированный анализ методов оптического контроля шероховатости поверхности в условиях автоматизации производства и на его основе сформулировать основные проблемы и пути их решения, для обеспечения контроля широкой номенклатуры поверхностей в электронном производстве;

Провести исследование и моделирование предлагаемого электронно-оптического метода, позволяющего

автоматизировать и повысить точность измерений высотных параметров шероховатости;

Разработать алгоритмы и программные средства для микропроцессорной системы управления процессом измерения высотных параметров шероховатости поверхности;

Выработать критерии конструктивного построения прибора, обеспечивающего измерение высотных параметров шероховатости поверхности непосредственно в ходе технологического процесса;

Изготовить, испытать в условиях реального автоматизированного производства и провести метрологическую аттестацию прибора.

Методы исследования. Теоретический анализ, моделирование и расчет приближенно одномерной шероховатой поверхности; Экспериментальная апробация прибора на адекватность с использованием стандартных эталонных методов контроля шероховатости.

Научная новизна. На основе комплексного анализа и систематизации выявлены новые принципы оптического метода измерения высотных параметров шероховатости поверхности, обеспечивающие расширение диапазона измеряемых видов поверхностей в микроэлектронном производстве за счет совершенствования оптической схемы и оптимизации алгоритма обработки оптического излучения;

Разработана математическая модель шероховатой поверхности учитывающая коэффициент отражения приближенно одномерной шероховатой поверхности в направлении зеркального отражения при нормальном падении зондирующего излучения;

Разработаны алгоритмы системы управления измерением высотных параметров шероховатости на основе предложенной модели;

Выявлены корреляционные зависимости, позволяющие прогнозировать взаимосвязь между параметрами шероховатости поверхности и структурными свойствами кремниевых пластин при их утонении со сформированными активными элементами;

Практическая ценность.

1. Разработан прибор для контроля шероховатости поверхности с возможностью интеграции в автоматизированный технологический процесс. Прибор сертифицирован в Госстандарте России, и утвержден как новый тип

измерителей шероховатости поверхности (Постановлением Правительства Российской Федерации от 17 июня 2004 г. №294 Госстандарт России переименован в Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии, сертификат №7944). 2. Реализация оптического метода измерения высотных параметров шероховатости на основе разработанного прибора позволяет расширить номенклатуру контролируемых видов поверхностей:

- Мягкие поверхности (алюминий, резина, и т.п.);

- Поверхности с низкой шероховатостью (зеркальные);

- Поверхности с низкой прочностью (утоненные структуры, 81 мембраны, и т.п.);

- Поверхности со сложной формой (цилиндрические, сферические, и т.п.);

- Труднодоступные поверхности (внутренние канавки, и т.п.);

Внедрение результатов работы: Результаты данной работы использованы в производстве радиочастотных идентификаторов для косвенного контроля глубины нарушенного слоя, сформированного в процессе утонения кремниевой пластины. Положения, выносимые на защиту. Результаты систематизированного анализа и основополагающие принципы оптического метода измерения параметров шероховатости поверхности в условиях автоматизации производства;

Математическая модель шероховатой поверхности, учитывающая коэффициент отражения приближенно одномерной шероховатой поверхности, в направлении зеркального отражения при нормальном падении зондирующего излучения;

Алгоритмы и программные средства для микропроцессорной системы управления процессом измерения высотных параметров шероховатости поверхности;

Конструкция прибора, обеспечивающего измерение высотных параметров шероховатости поверхности непосредственно в ходе технологического процесса.

Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы, ее научные и практические результаты докладывались и обсуждались на Всероссийских межвузовских научно-технических конференциях "Микроэлектроника и Информатика" (Зеленоград, 2002, 2004), "Лазеры. Измерения. Информация." (Санкт-Петербург, 2004), Известия ВУЗов "Электроника" (Москва 2004) и "Актуальные проблемы информатизации. Развитие информационной инфраструктуры, технологий и систем - 2008" (Москва 2008).

Достоверность результатов.

Достоверность получены при выполнении работы результатов и выводов подтверждается хорошей корреляцией численных расчетов на основании разработанной модели и результатов непосредственного измерения параметров поверхности с использованием референсных профилометров Form Talysurf и Hommel Tester Т500.

Выводы и рекомендации по работе не противоречат основным представлениям и положениям в данной области исследований, и полученными ранее другими авторами результатами.

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 8 работ, в том числе 3 статьи в Российской и зарубежной печати и тезисы пяти докладов. Две работы опубликованы в изданиях, входящих в перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы результаты диссертации на соискание ученой степени кандидата наук.

Структура и объем диссертационной работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, изложенных на 106 страницах машинописного текста, списка использованной литературы из 65 наименований и 6 приложений, в которых представлены, в том числе, акт об

использовании результатов диссертационной работы и сертификат об утверждении типа средств измерений.

Личный вклад автора.

Лично автором проведены теоретические исследования: Сравнительный анализ методов контроля шероховатости поверхности;

Построение математической модели приближенно одномерной поверхности;

Выбор критерия оптимальности и построение оптимальной конструкции контроля шероховатости; Разработка пользовательского интерфейса прибора. Автору также принадлежит разработка основных элементов прибора оптического контроля шероховатости, включая: Конструкторскую документацию; Разработку схем электрических принципиальных; Трассировку печатной платы;

Разработку встроенного программного обеспечения реализующего цикл измерения и пользовательский интерфейс;

Содержание работы.

Во введении обоснована актуальность решаемой проблемы, показана научная новизна и практическое применение, сформулированы цели и задачи диссертационной работы и основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе приведен общий аналитический обзор оптических методов контроля шероховатости с точки зрения применимости их непосредственно в ходе технологического процесса.

Предварительный анализ методов показал потенциальную перспективность рефлектометрических методов основанных на анализе зеркальной и диффузной составляющих отраженного излучения.

Произведен анализ существующих конструкций измерителей, построенных на описанных выше принципах. Рассмотрены их преимущества и недостатки.

Методы, построенные на анализе зеркальной составляющей отраженного излучения, используют коэффициент отражения шероховатой поверхности в пределах дифракционного телесного угла в направлении зеркального отражения для оценки высотных параметров шероховатости. И могут быть реализованы на основе приборов, обладающих простой конструкцией и удовлетворительными массогабаритными показателями.

Метод потенциально обладает простой конструкцией и компактными габаритами измерителя.

Методы, основанные на анализе диффузной компоненты излучения, отраженного от шероховатой поверхности, обладают расширенным диапазоном в сторону сильно шероховатых поверхностей (более 1.0 микрометра). Но реализация этого подхода подразумевает применение в измерителе крупногабаритных элементов и наложение существенных ограничений на расстояние до контролируемой поверхности.

На основе произведенного анализа методов сформулированы научно-технические предпосылки использования метода зеркальной составляющей с нормальным углом падения излучения на контролируемую поверхность. Данная схема производительна, практически не имеет ограничений дистанции до контролируемой поверхности, позволяет контролировать профильные поверхности. Также обоснованно, что при совершенствовании и оптимизации оптической схемы и алгоритма обработки оптического излучения она может быть применена для контроля шероховатости непосредственно в ходе технологического процесса.

Вторая глава посвящена разработке и экспериментальной проверке математической модели отражения электромагнитного излучения от приближенно-одномерной шероховатой поверхности.

Учитывая то, что подавляющее большинство поверхностей, требующих контроля шероховатости, имеют анизотропную (приближенно-одномерную) структуру шероховатости, была разработана модель поверхности, учитывающая этот факт.

Обычно такие поверхности формируются путем механической обработки в одном направлении (шлифование, точение, прокат) или фоторезистивным методом, использующим оптическую спекл-структуру, у которой интервал корреляции в одном направлении существенно отличается от интервала корреляции в ортогональном направлении.

Классическое приближение Кирхгофа для оценки рассеяния излучения на одномерно шероховатых поверхностях не всегда дает удовлетворительные оценки в случае, удовлетворяющих условию:

[2^<j(cos 0О + cos в)! Др »1, (1)

где о- среднеквадратичное отклонение микронеровностей поверхности [мкм], Х,-длина волны излучения [мкм], 8о и б - углы падения и рассеяния соответственно [град].

Например, при нормальном падении и отражении в зеркальном направлении интенсивность излучения (Х=0,6328 мкм), отраженного приближенно одномерно шероховатыми поверхностями с с>0.8 мкм, была почти в 30 раз меньше теоретических оценок.

Поскольку, при фиксированной интенсивности падающего излучения, интенсивность рассеянного излучения однозначно зависит от коэффициента отражения, полученные результаты свидетельствуют о том, что одномерно шероховатая поверхность не эквивалентна приближенно одномерно шероховатой поверхности по коэффициенту отражения. По этой причине существующая теория рассеяния излучения на одномерно шероховатой поверхности не позволяет удовлетворительно оценить коэффициент отражения приближенно одномерно шероховатой поверхности и соответственно абсолютное значение интенсивности излучения, отраженного этой поверхностью.

В данной главе выводится соотношение, позволяющее оценить коэффициент отражения приближенно одномерно шероховатой поверхности в пределах дифракционного телесного угла в направлении зеркального отражения при нормальном падении, а также проверяется согласие коэффициентов

отражения приближенно одномерно шероховатых стальных образцов, рассчитанных по полученному соотношению и определенных экспериментальным путем.

В разработанной модели предполагается, что приближенно одномерно шероховатая поверхность, описываемая двумерной функцией Дх,у), состоит из 2№-1 одномерно шероховатых поверхностей 4(Х>У)> неравномерно распределенных по углам в| наклона, определяемым как углы между плоскостью падения (ХСЙ-плоскость) и нормалями к средним поверхностям Яс(х,у) одномерно шероховатых поверхностей ¡^,(х,у):

здесь i и -i - индексы одномерно шероховатых поверхностей, имеющие углы наклона, одинаковые по абсолютной величине и противоположные по знаку, df(x,y) - полный дифференциал f(x,y), ^¡(х) - профиль одномерно шероховатой поверхности с углом наклона в;.

Заметим, что i=0 соответствует одномерно шероховатой поверхности, средняя уровень которой лежит в плоскости z=0. Также полагается, что одномерно шероховатые поверхности являются статистически независимыми и мощность Ро излучения, падающего на приближенно одномерно шероховатую поверхность, равномерно распределяется между ними.

Полагая, что модность излучения, рассеянного вне плоскости падения, сосредоточена в пределах угла р, приближенно одномерно шероховатую поверхность можно рассматривать как совокупность р/у одномерно шероховатых поверхностей.

Оценка коэффициента отражения ^^ приближенно одномерно шероховатой поверхности, являющейся совокупностью одномерно шероховатых поверхностей,

N

(2)

(3)

неравномерно распределенных по углам наклона, описывается соотношением

где - отношение мощности излучения, рассеянного одномерно шероховатыми поверхностями, неравномерно распределенными по углам наклона, к мощности излучения, рассеянного одномерно шероховатыми поверхностями, равномерно распределенными по углам наклона, g=l,045, у - дифракционный угол [град], (рр*) -

коэффициент отражения одномерно шероховатой поверхности, определяемый отношением средней мощности излучения, рассеянного одномерно шероховатой поверхностью в дифракционный телесный угол £2 в зеркальном направлении к полной мощности излучения, отраженного гладкой поверхностью.

Адекватность модели проверена экспериментально.

Для этого исследовались два плоских приближенно одномерно шероховатых стальных образца, отшлифованных в одном направлении. Статистические характеристики образцов определялись в направлении, перпендикулярном направлению шлифования, с помощью контактного профилометра Form Talysurf с радиусом наконечника иглы 2 мкм.

Функции распределения высот микронеровностей обоих образцов с достаточной степенью точности описывались гауссовыми функциями с величинами о, равными 0,5 и 1,3 мкм для образцов №1 и №2 соответственно. Форма автокорреляционных функций микронеровностей была близка к экспоненциальной, и интервалы корреляции по уровняю 1/е для образцов №1 и №2 составляли соответственно 7 и 15,2 мкм.

Измерения проводились с помощью фотометра, блок-схема которого приведена на рис. 1.

Направление микронеровностей (направление

шлифования) поверхности образцов было перпендикулярно плоскости падения (XOZ-плоскость). Фотометр также

(4)

использовался для определения углового распределения мощности Р(0У) излучения, рассеянного образцами в плоскости, перпендикулярной плоскости падения (вне плоскости падения), где 0У - угол рассеяния вне плоскости падения.

Исследуемые образцы 2 диафрагмировались маской 3 с квадратным отверстием со сторонами 2Ь, равными 1 мм. Образцы освещались Б-поляризованным лазерным излучением с длиной волны X = 0.6328 мкм. Угол падения составлял 4°.

Рисунок 1 - Блок-схема фотометра 1 - лазер, 2 - образец, 3 — маска, 4 — прямоугольная диафрагма, 5 -линза, 6 — фотоприемник, 7 - аналого-цифровой преобразователь, 8 -

компьютер.

Диаметр лазерного пучка на поверхности образцов составил около 15 мм. Применительно к условиям эксперимента поверхности стальных образцов были очень шероховатыми, поскольку величина [4посоз(4°)/Х.]2 была около 100 и 650 для образцов №1 и №2 соответственно.

Излучение, рассеянное образцом 2, проходило через прямоугольную диафрагму 4 и направлялось линзой 5 на фотоприемник 6. Аналоговые сигналы фотоприемника 6 оцифровывались аналого-цифровым преобразователем 7 и обрабатывались с помощью компьютера 8. Диафрагма 4, имеющая угловые размеры Аа=1,4° в плоскости падения и ДР=0,107° вне плоскости падения, перемещалась вместе с линзой 5 и фотоприемником 6 в направлении, перпендикулярном плоскости падения, в интервале углов 0У от -1,18° до 1,18° с шагом 0,107°. Таким образом измерялось угловое распределение мощности Р(0УО, где 0У| - угловое положение прямоугольной диафрагмы вне плоскости падения. Относительная погрешность измерения мощности изучения не превышала 0,5%.

На рис.2 приведены графики распределений относительной интенсивности 1Р(0У0 излучения, отраженного образцами №1 и №2, построенных на основе соотношения (5):

где Р(ву1)/(АаА0) - средняя интенсивность излучения в

пределах диафрагмы 4 при угле 0^ |3 - плоский угол вне плоскости падения, в пределах которого заключено 95% мощности рассеянного излучения [град], я=(ЗМ|3.

Как видно из рисунок 2, интенсивность рассеянного излучения быстро спадает с увеличением |0У;|, и относительная интенсивность ¥(0^=0) равна 3,09 и 2,77 для образцов №1 и №2 соответственно.

В плоскости падения интенсивность рассеянного излучения спадала плавно с увеличением угла |0Х1-4°|, причем в диапазоне углов |0хг4°| < 2° изменения интенсивности излучения были очень малы для обоих образцов и находились в пределах погрешности измерений.

¥{ву1) =

(5)

V(6,1-0)

Рисунок 2 - Распределения относительной интенсивности излучения, рассеянного образцами № 1 (сплошная линия) и № 2 (штриховая линия) вне плоскости падения Для образца №1 угол (3 составлял 1,4°, а для образца №2 -

1.5°.

Величина мощности Ра оценивалась в пределах дифракционного телесного угла, образованного плоскими углами у=А/Ь в плоскости падения и вне плоскости падения, при 8У=0. Полная мощность Р оценивалась по мощности излучения, отраженного слабошероховатым стальным образцом №3 с о=0.01 мкм. При этом вводилась поправка, учитывающая влияние микронеровностей образца №3 на оценку величины Р. Отражающая поверхность образца №3 была квадратной со сторонами 2Ь = 1 мм, и измерения мощности отраженного излучения проводились без диафрагмы 4 при неподвижных линзе 5 и фотоприемнике 6. По результатам измерений коэффициенты отражения (рр*) образцов №1 и №2 составили соответственно

3,15x10"4 и 1,36x10"4, что удовлетворительно согласуется с теоретическими значениями 2,65х10"4 и 0,94х10"4, приведенными ранее.

С учетом экспериментально определенных о и автокорреляционной функции шероховатой поверхности, значения (рр*), составили 1,59х10"3 для образца №1 и 6,7х10"4

для образца №2. Эти значения в 5 раз превышают коэффициенты отражения приближенно одномерно шероховатых стальных образцов, определенные экспериментально.

Получено соотношение, позволяющее оценить коэффициент отражения приближенно одномерно шероховатой поверхности, представляемой совокупностью одномерно шероховатых поверхностей, распределенных неравномерно по углам наклона. Коэффициенты отражения стальных образцов, рассчитанные по полученному соотношению, отличались от экспериментальных значений не более чем на 30%. Это указывает на лучшее соответствие модели приближенно одномерной поверхности и поведения реальной поверхности. Классическая модель одномерной модели дает нам отличие в 500%. Показана возможность определения, входящих в полученное соотношение, по данным профилометрических измерений приближенно одномерно шероховатой поверхности, выполненных поперек и вдоль направления микронеровностей.

Третья глава посвящена аспектам разработки прибора контроля шероховатости.

Произведен анализ требований к параметрам процесса контроля шероховатости различных технологических процессов. В результате выработан оптимальный с точки зрения отношения затрат/эффективности, список ограничений параметров:

1. диапазон измерения Яа: от 0,01 до 0,50 мкм;

2. приведенная погрешность: не более 10%;

3. продолжительность однократного измерения: менее 1 сек;

4. расстояние до контролируемой поверхности: менее 40 мм;

5. радиус кривизны контролируемой поверхности: менее 10 мм;

6. диаметр зоны контроля на поверхности изделия: менее 5 мм;

7. габаритные размеры измерительного блока: 60x50x30 мм;

8. масса измерительного блока: не более 0,2 кг.

Для управления прибором был сформирован и описан пользовательский интерфейс. Выработаны диаграммы состояний прибора во время контроля шероховатости и в процессе калибровки прибора, позволяющие вводить, удалять и корректировать калибровочные данные пользователем. Произведен оптико-конструкционный расчет и расчеты составных частей прибора. Разработана конструкторская документация измерительной головки, схемы электрические принципиальные вычислительного блока, оптической головки и клавиатуры. В системе РСАБ спроектированы печатные платы функциональных узлов прибора. Результаты, полученные в предыдущих этапах исследования, реализованы в измерителе, функциональная схема которого приведена на рис.3.

Рисунок 3 - Функциональная схема измерителя 1 - индикатор, 2 - модулятор, 3 - микроконтроллер, 4 - ЭППЗУ, 5 - ВИП, 6 - АЦП, 7 - источник излучения, 8 - измерительный фотоприемник, 9 -источник питания, 10 - оптическая головка, 11 - опорный

фотоприемник, 12 - компаратор, 13 - источник опорного напряжения, 14 - клавиатура, П - контролируемая поверхность.

Произведен оптико-конструкционный расчет и расчеты составных частей прибора. Разработана конструкторская документация измерительной головки, схемы электрические принципиальные вычислительного блока, оптической головки и клавиатуры. В системе PCAD спроектированы печатные платы функциональных узлов прибора.

Четвертая_глава посвящена определению

эксплуатационных показателей прибора в заводских условиях непосредственно в ходе различных технологических процессов.

Эксперимент проводился на Дмитровском Заводе Алюминиевой Консервной Ленты ("ДОЗАКЛ") АО "Русский Алюминий". Проводились измерения параметра Ra шероховатости стальных валов диаметром 240 мм. Устройство калибровалось на профилометре Hommel Tester Т500 для разных стадий шлифования вала. Значение Ra поверхности вала изменялось за время процесса шлифования от 0,4 до 0,08 мкм. Значение Ra измеренное оптическим прибором сравнивалось со значением Ra определённым с помощью профилометра. Результаты измерения приведены на рис.4 .

—I-1-1-1-1-1-

0.1 0.2 0.3 0.4

Ra измеренное профилометром Hommel Tester T500, мкм

Рисунок 4 - Значение Ra измеренное контактным профилометром и оптическим устройством Результат анализа полученных данных показывает, что отклонение между значениями Ra измеренными этими устройствами составляет не более 10%.

Второй эксперимент производился на образцах ОАО "Ангстрем". В условиях реального производства бесконтактных радиочастотных идентификаторов анализировалась взаимосвязь шероховатости кремниевой пластины с глубиной нарушенного слоя, сформированного в процессе ее утонения.

Для контрастности результатов, утонение пластин производилось двумя абразивами: для грубого шлифования и для тонкого шлифования. Операция контроля производилась на кремниевых пластинах КЭФ 4,5-100 диаметром 150мм.

Производилась оценка параметра Ra на контролируемых поверхностях. Для определения глубины нарушенного слоя,

формировался косой шлиф с последующим травлением. Результаты приведены в таблице 1, а характерные размеры нарушенного слоя приведены на рис.5.

шлифование суперабразив

Плоскость шлифования

Рисунок 5 - Характерные размеры нарушенного слоя

Таблица 1 - Результаты измерения шероховатости и глубины нарушенного слоя

Вид шлифования Глубина нарушенного слоя, мкм мкм

обычное 9.5±2.1 0.011

суперабразив 2.5±0.3 0.008

Полученные данные указывают на зависимость шероховатости поверхности от глубины нарушенного слоя и подтверждают возможность контроля глубины нарушенного слоя данным методом.

Прибор успешно прошел процесс сертификации. Получен сертификат Госстандарта об утверждении типа средств измерений (сертификат №7944).

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ДИССЕРТАЦИИ

1. Произведен анализ возможностей различных методов контроля шероховатости поверхностей, позволивший установить что для реализации контроля в условиях автоматизированных процессов наиболее перспективным является использование бесконтактных методов оптического контроля.

2. Обоснованно, что существующая теория рассеяния излучения на одномерно шероховатых поверхностях не может быть использована для определения коэффициентов отражения приближенно одномерных шероховатых поверхностей.

3. Результаты теоретических исследований позволили обосновать и разработать новую физико-математическую модель шероховатых поверхностей как совокупность одномерно шероховатых поверхностей, позволяющую получить аналитическую зависимость для оценки коэффициентов отражения приближенно одномерной шероховатой поверхности в пределах дифракционного телесного угла в направлении зеркального отражения.

4. Проведенные экспериментальные исследования образцов приближенно одномерной шероховатости подтвердили адекватность и возможность использования предложенной физико-математической модели, и полученными на ее основе соотношений, для определения параметров шероховатости приближенно одномерных шероховатых поверхностей. Отличие численных значений экспериментальных и теоретических данных не превышает 30%, что вполне удовлетворяет требованиям, предъявляемым к экспресс методам.

5. На основе результатов теоретических и экспериментальных исследований обоснованы основные конструктивные и эксплуатационные требования, которым должна отвечать аппаратная база,

предназначенная для контроля шероховатости поверхности.

6. В соответствии с предложенной физико-математической моделью обосновано конструктивное решение макета прибора, пригодного к применению непосредственно в технологическом процессе.

7. Выполненный анализ адекватности физико-математической модели по результатам сопоставления данных рабочего эталона и разработанного макета прибора позволяет рекомендовать разработанный метод и реализующий его прибор к применению в производстве наравне со стандартными контактными измерителями высотных параметров шероховатости.

8. Определено, что использование настраиваемых вычислительных элементов в измерителе в совокупности с разработанным ПО для процесса контроля высотных параметров шероховатости позволяет гибко адаптировать возможности прибора под потребности автоматизированного процесса.

9. Сертификация разработанного и изготовленного прибора в Госстандарте РФ и утверждение его в качестве нового типа измерителя шероховатости поверхности позволяет расширить номенклатуру контролируемых типов поверхностей.

СПИСОК НАУЧНЫХ ТРУДОВ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Mendeleev V.Ya., Skovorod'ko S.N., Porotov V.N., Kim K.Yu. "Small optical device for measurement of surface roughness" - Proceedings of SPIE v.4607, pp.214-216 (2001).

2. Aümov S.I., Kim K.Yu., Mendeleev V.Ya, Skovorod'ko S.N., Porotov V.N. "Portable optical sensor for surface roughness measurements" Steel Times International v.26, n.26, p.28 (2002).

3. Ким К.Ю. "Оптический метод бесконтактного контроля шероховатости поверхностей" Тезисы доклада на межвузовской научно-технической конференции "Микроэлектроника и информатика - 2002". МИЭТ 2002. - С.230

4. Ким К.Ю., Грушевский А.М. "Особенности автоматизированного оптического контроля шероховатости поверхности кремния в процессе его утонения." Тезисы доклада на межвузовской научно-технической конференции "Микроэлектроника и информатика - 2004". МИЭТ 2004. -С.334

5. КимК.Ю., Никулин В.Б., Грушевский А.М. "Оптический метод бесконтактного контроля шероховатости при автоматизации технологического процесса". Известия высших учебных заведений. Электроника-2004.- №5.-С.79-83.

6. Ким К.Ю., Менделеев В Л. "Теоретическая и экспериментальная оценка коэффициента отражения слабошероховатых поверхностей." Тезисы доклада конференции "Лазеры. Измерения. Информация". Санкт-Петербург. 2004. - С.42

7. Ким К.Ю., Никулин В.Б., Грушевский А.М. "Огпический контроль шероховатости поверхностей при автоматизации технологических процессов" Известия ВУЗов "Электроника", Вып.5,2004. - с.38-41

8. Ким К.Ю., Ларионов Н.М. "Автоматический контроль шероховатости в техпроцессе" Тезисы доклада конференции "Актуальные проблемы информатизации. Развитие информационной инфраструктуры, технологий и систем - 2008", МИЭТ.- М.- 2008,- С.234

Формат 60x84 1/16. Уч.-изд.л. 1,2.Тираж 100 экз. Заказ

Отпечатано в типографии ИПК МИЭТ.

124498, Москва, Зеленоград, проезд 4806, д.5. МИЭТ

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ И ОБОСНОВАНИЕ ОСНОВОПОЛАГАЮЩИХ ПРИНЦИПОВ ОПТИЧЕСКОГО МЕТОДА ИЗМЕРЕНИЯ ВЫСОТНЫХ ПАРАМЕТРОВ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ В УСЛОВИЯХ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА.

1.1. Анализ известных методов оптического дистанционного измерения высотных параметров шероховатости и построенных на их основе устройств контроля.

1. Метод зеркальной составляющей.

2. Метод диффузной составляющей.

3. Интерферометр ический метод.

1.2. Сопоставительный анализ технических характеристик современных оптических измерителей высотных параметров шероховатости.

1.3. Выводы.

ГЛАВА 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОВЕДЕНИЯ ОТРАЖЕННОГО ОТ ШЕРОХОВАТОЙ ПОВЕРХНОСТИ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ.

2.1. Анализ процесса отражения приближенно одномерно шероховатых поверхностей.

2.2. Оценка коэффициента отражения одномерно шероховатых поверхностей.

2.3. Расчетная модель коэффициента отражения приближенно одномерно шероховатой поверхности.

2.4. Проверка адекватности модели. Рекомендации по совершенствованию оптической^ схемы измерителя шероховатости.

2.5. Выводы.

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ПРИБОРА, ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕГО ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРА ШЕРОХОВАТОСТИ Ra НЕПОСРЕДСТВЕННО В ХОДЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА.

3.1. Разработка конструкционно-технологических ограничений на прибор.

3.2. Формирование структуры прибора.

3.3. Разработка конструкции прибора.

3.4. Разработка алгоритмов и программных средств для микропроцессорной системы управления процедурой измерения параметра Ra шероховатой поверхности.

1. Режимы работы прибора.

2. Алгоритм оценки высоты микронеровностей.

3. Алгоритм измерения коэффициента отражения.

3.5. Оптико-конструкционный расчет.

3.6. Узел фотоприемников.

3.7. Клавиатура.

3.8. Расчет параметров модулятора.

3.9. Разработка печатной платы.

ЗЛО. Выводы.

ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРИБОРА.

4.1. Апробация прибора в заводских условиях.

4.2. Эксплуатационные технические характеристики прибора.

4.3. Методика поверки оптического измерителя шероховатости "СПИКА-8".

4.4. Конкурентные преимущества.

4.5. Выводы.

Диссертация выполнена при научной консультации профессора кафедры Систем Автоматизированного Управления и Контроля (САУиК) МИЭТ, к.т.н. Никулина В.Б., профессора каф. Микроэлектроники (МЭ) д.т.н. Грушевского A.M. и доцента ИВТ РАН к.т.н. Менделеева В .Я.

Разработка современных высокотехнологичных изделий, материалов и режимов их обработки, дающих новое качество перспективным изделиям ведущих отраслей промышленности, в том числе микроэлектроники, нуждается в эффективных методах и приборах контроля основных- показателей качества изделий непосредственно в процессе их изготовления в заводских условиях. Появление новых высоких технологий, связанных с производством изделий, не допускающих контакта с измерительным датчиком, требует использования бесконтактных дистанционных измерителей. Именно эти положения и определяют актуальность данной диссертации.

К числу наиболее объективных характеристик изделий, ориентированных на определяющие высокотехнологические показатели, следует отнести статистические характеристики шероховатости поверхности.

Шероховатость поверхности - совокупность повторяющихся неровностей малой величины (микронеровностей). Примерное отношение высоты неровностей к их шагу менее 50 [1,2].

Шероховатость поверхности определяет герметичность, коррозионную стойкость, характеристики трениями износа, теплопередающие, гидродинамические, радиационные, магнитоэлектрические и оптические свойства поверхности, а также дает возможность косвенно судить о состоянии материала и изделия в целом.

Наиболее востребованный диапазон высотных параметров шероховатости поверхности изделий, определяемый современными условиями развития высоких технологий, составляет 0.01-0.30 мкм по параметру Ra. Именно этот диапазон определяет перспективы мирового рынка измерителей шероховатости на ближайшие десятилетия.

Основные тенденции научных исследований и инженерных разработок методов и средств контроля шероховатости поверхности включают атомно-силовую микроскопию, контактную профилометрию, оптические методы микроинтерферометрии и реф-лектометрии.

Атомно-силовая микроскопия и оптическая микроинтерферометрия позволяют ( / получать топографию поверхности в интервале высот микронеровностей от десятитысячных долей до нескольких микрометров. Приборы этого типа весьма чувствительны к вибрациям и применяются только в лабораторных условиях.

Контактные профилометры, использующие в качестве датчика иглу, ощупывающую контролируемую поверхность, применяются для контроля поверхности с шероховатостями5 от тысячных долей до сотен микрометров. Приборы этого типа чувствительны к вибрациям, не позволяют контролировать поверхности мягких материалов (алюминищ медь, серебро и т.д.), не могут быть применены для-дистанционных измерений. В заводских условиях эти приборы позволяют контролировать плоские участки поверхности с высотой шероховатости более 0.05 мкм. Серьезной проблемой для этих приборов является контроль труднодоступных поверхностей (узкие и глубокие канавки иканалы).

Оптические рефлектометрические методы позволяют измерять шероховатость поверхности с высотами микронеровностей от тысячных долей до нескольких микрометров. По отношению к атомно-силовой микроскопии, контактной профилометрии и оптической микроинтерферометрии, рефлектометрические методы практически не имеют ограничений на; расстояние до контролируемой поверхности и имеют низкую чувствительность к вибрациям. Простота техническойреализации этого метода позволяет обеспечить малые габариты, удобство и надежность эксплуатации, возможность контроля шероховатости поверхности из мягких материалов и сложного профиля, в том числе в труднодоступных местах (узкие и глубокие канавки и каналы), интеграцию в автоматизированные технологические комплексы. Приборы этого типа имеют низкую стоимость по отношению к приборам атомно-силовой микроскопии и оптической микроинтерферометрии и по стоимости сопоставимы с самыми дешевыми контактными профилометрами.

В связи с этим разработка методов и создание приборов, позволяющих дистанционно (бесконтактно) контролировать показатели шероховатости поверхности является актуальной научной задачей, решение которой способствует повышению технологичности и конкурентоспособности изделий.

В настоящей диссертации сосредоточено внимание на разработке оптического устройства контроля шероховатости. При этом выполнен систематизированный анализ современных методов оптического контроля шероховатости плоских и профилированных, сферических и цилиндрических поверхностей в условиях автоматизации производства и на его основе сформулированы основные проблемы и пути их решения, в обеспечение широкой номенклатуры поверхностей в электронной промышленности за счет совершенствования оптической схемы и оптимизации алгоритма обработки оптического излучения: Проведены исследование и моделирование предлагаемого электронно-оптического метода, позволяющего автоматизировать^ повысить точность измерений высотных параметров, шероховатости; Разработаны алгоритмы и программные средства для микропроцессорной системы управления, процессом измерения высотных параметров шероховатости поверхности. Выработаны критерии конструктивного построения-прибора, обеспечивающего измерение высотных параметров.шероховатости поверхности непосредственно в ходе технологического процесса. Измеритель изготовлен и испытан в условиях реального автоматизированного производства. Проведена метрологическая аттестация прибора.

Разрабатываемый, измеритель шероховатости предназначается для дистанционного контроля шероховатости широкого диапазона измеряемых видов поверхностей в заводских условиях. Кроме того, разрабатываемый прибор «должен позволить реализовать уникальный экспресс-метод дистанционного контроля шероховатости кремниевых пластин при их утонении и-наноструктур на уровне 0.01 мкм и менее в современных нанотехнологиях.

Потенциальными областями применения предполагаемого метода и прибора на его основе являются микроэлектроника, машиностроение, энергетика, нефтеперерабаt тывающая, газовая, авиационная, автомобильная, станкостроительная и металлургическая промышленности, оборонная промышленность, а также ремонтные предприятия станочного оборудования, железнодорожного и автомобильного транспорта. Разрабатываемый прибор может использоваться для контроля шероховатости поверхности кремниевых пластин в производстве изделий микроэлектроники, поверхности фланцев, обеспечивающих герметичность, подшипников, коллекторов, валов, поршней и цилиндров двигателей, снарядов и стволов орудий, колесных пар железнодорожного транспорта, деталей станков и различных механических агрегатов, лазерных дисков для вычислительной и аудио техники, проката и валков прокатных станов, и т.д. В частности, высота Ra неровностей поверхности трубопроводов масляных систем, зеркала цилиндров ДВС, валков прокатных станов, алюминиевого проката - 0.1-0.3 мкм, колесных пар железнодорожного транспорта - 0.05-0.2мкм, коллекторов, коленчатых валов двигателей внутреннего4 сгорания(ДВС), рабочей поверхности поршней ДВС, лопаток турбин, стволов орудий составляет 0.01-0.05мкм, лазерных дисков - 0.01-0.02 мкм.

В условиях автоматизированного процесса измерения1 приборная база должна отвечать следующим основным требованиям [3-5]: дистанционно сть контроля (> 10мм); форма контролируемой зоны: плоскость, цилиндр, сфера; > оценка параметров Ra nRq, связанных соотношением Ra=0.8Rq [6]; диапазон измеренияшараметра Ra: 0,01 -1,0мкм; минимальные габариты измерителя; автономность прибора; приемлемые погрешности измерений (5-10%);

Производительность (>= 1 измерения в секунду);

Измеритель может быть использован как в автоматизированных системах контроля, так и для индивидуального контроля сотрудниками ОТК, метрологических лабораторий и рабочими, выполняющими технологические операции, связанные с контролем шероховатости поверхности.»

С метрологической точки зрения [7] метод состоит из трех основных компонентов: прибора (реализации метода), алгоритма измерения и оценки погрешностей метода. Исходя из этого, определяются следующие положения.

Цель диссертационной работы.

Исследование оптических методов измерения высотных параметров шероховатости и разработка на их основе прибора бесконтактного контроля шероховатости широкой номенклатуры поверхностей и материалов различной природы в условиях автоматизированного производства.

Для* реализации указанной цели «диссертационной работы необходимо решить следующие задачи.

Задачи диссертационной работы.

Провести систематизированный анализ методов оптического контроля шероховатости поверхности в условиях автоматизированных производств и на его основе определить наиболее рациональный метод бесконтактного оптического контроля; шероховатости» поверхностей широкой номенклатуры изделий; включая; изделия электронной промышленности;

Провести сравнительный анализ особенностей отражения от различных видов поверхностей' отражения и разработать физическую модель поверхности и процесса отражения, учитывающей реальные условия обработки.

Провести исследование и моделирование предлагаемого электронно-оптического метода; позволяющего автоматизировать, и повысить точность измерений! высотных параметров шероховатости.

Разработать алгоритмы и программные средства для микропроцессорной: системы управления процессом измерения высотных параметровшероховатостиповерхно-сти;

Выработать критерии. конструктивного; построения прибора, обеспечивающего измерение высотных. параметров шероховатости поверхности непосредственно в ходе технологического процесса;.

Изготовить,, испытать в условиях реального автоматизированного производства и провести метрологическую аттестацию прибора;

Научная новизна работы; Систематизированы существующие принципы оптического метода! измерения высотных параметров шероховатости поверхности. И на основе систематизации развиты; новые принципы оптического метода контроль высотных параметров шероховатости поверхности, обеспечивающие расширение: диапазона; измеряемых видов ; поверхностей в микроэлектронном производстве; зад счет совершенствования оптической схемы и оптимизации алгоритма обработки оптического излучения; Разработана новая математическая модель шероховатой поверхности; с учетом коэффициента отражения приближенно одномерной шероховатой поверхности; в направлении зеркального отражения» при нормальном падении зондирующего излучения;; ' Разработаны алгоритмы системы управления измерением высотных; параметров шеррховатости на основе вновь созданной модели;

Выявлены корреляционные зависимости; позволяющие прогнозировать взаимосвязь между параметрами шероховатости поверхностииструктурными свойствами кремниевых пластин при их утонении со сформированными активными элементами;

Практическая ценность.

1. Разработан прибор для контроля шероховатости поверхности, с возможностью интеграции в автоматизированный технологический процесс. Прибор сертифицирован в ГОССТАНДАРТе1 России, и утвержден как новый тип измерителен шероховатости поверхности" с заводским обозначением "СПИКА-8".

2. Реализация оптического метода измерения высотных параметров шероховатости на основе разработанного прибора позволяет расширить диапазон измеряемых видов поверхностей на следующие:

- Мягкие поверхности (алюминий, резина, и т.п.);

- Поверхности с низкой шероховатостью (зеркальные);

- Поверхности с низкой прочностью (утоненные структуры, Si мембраны, и т.п.);

- Поверхности со сложной формой (цилиндрические, сферические, и т.п.); I

- Труднодоступные поверхности (внутренние канавки, и т.п.); {•

Основные положения, выносимые на защиту.

Систематизированный анализ и эффективная* реализация принципов оптического метода измерения параметров шероховатости поверхности в условиях автоматизации производства; * Математическая модель шероховатой поверхности, с учетом коэффициента отражения приближенно одномерной шероховатой поверхности, в направлении зеркального отражения при нормальном падении зондирующего излучения; Алгоритмы и программные средства для микропроцессорной системы управления процессом измерения высотных параметров шероховатости поверхности; Конструкция прибора, обеспечивающего измерение высотных параметров шероховатости поверхности непосредственно в ходе технологического процесса;

1 Постановлением Правительства Российской Федерации от 17 июня 2004 г. №294 Госстандарт России переименован в Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии.

2 Сертификат RU.C.27.004.A №7944, тип измерителей шероховатости поверхности "Спика-8" №19608-00,22.05.2000г.

Общие выводы по диссертационной работе:

1. Произведен анализ возможностей различных методов контроля шероховатости поверхностей, позволивший установить что для реализации контроля в условиях автоматизированных процессов наиболее перспективным является использование бесконтактных методов оптического контроля.

2. Обоснованно, что существующая теория рассеяния излучения на одномерно шероховатых поверхностях не может быть использована для определения коэффициентов отражения приближенно одномерных шероховатых поверхностей.

3. Результаты теоретических исследований позволили обосновать и разработать новую физико-математическую модель шероховатых поверхностей как совокупность одномерно шероховатых поверхностей, позволяющую получить аналитическую зависимость для оценки коэффициентов отражения приближенно одномерной шероховатой поверхности в пределах дифракционного телесного угла в направлении зеркального отражения.

4. Проведенные экспериментальные исследования образцов приближенно одномерной шероховатости подтвердили возможность использования предложенной физико-математической модели и полученным» на ее основе соотношений для определения параметров шероховатости приближенно одномерных шероховатых поверхностей. Отличие значений экспериментальных и теоретических данных не более чем на 30%, что вполне удовлетворяет требованиям, предъявляемым к экспресс методам.

5. На основе результатов теоретических и экспериментальных исследований обоснованы основные конструктивные и эксплуатационные требования, которым должна отвечать аппаратная база, предназначенная для контроля шероховатости поверхности.

6. В соответствии с предложенной физико-математической моделью обосновано конструктивное решение макета прибора, пригодного к применению непосредственно в технологическом процессе.

7. Выполненный анализ адекватности физико-математической модели по результатам сопоставления данных рабочего эталона и разработанного макета прибора позволяет рекомендовать разработанный метод и реализующий его прибор к применению в производстве наравне со стандартными контактными измерителями высотных параметров шероховатости.

8. Определено, что использование настраиваемых вычислительных элементов в измерителе в совокупности с разработанным ПО для процесса контроля высотных параметров шероховатости позволяет гибко адаптировать возможности прибора под потребности автоматизированного процесса.

9. Сертификация прибора в Госстандарте РФ и утверждение его в качестве нового типа измерителя шероховатости поверхности позволяет расширить номенклатуру контролируемых типов поверхностей.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выполнен систематизированный анализ методов оптического контроля шероховатости поверхности в условиях автоматизации производства и на его основе сформулированы основные проблемы и пути их решения, в обеспечение широкой номенклатуры поверхностей в электронном производстве.

В результате теоретической проработки обосновано, что наиболее перспективным в условиях автоматизации производства является метод, основанный на оценке зеркальной составляющей отраженного излучения.

Практическая реализация этого метода, с учетом соответствующей оптимизации^ схемы и алгоритма'измерения, показала его высокую эффективность. Прибор, реализующий метод зеркальной"составляющей, был^ опробован на практике в реальных заводских условиях.

На измеритель был получен сертификат метрологической аттестации (копия прилагается).

Прибор может использоваться для дистанционного контроля шероховатости поверхности непосредственно в технологических процессах в микроэлектронной, станкостроительной, металлургической, авиационной, автомобильной и других отраслях промышленности. Основные преимущества прибора: высокая точность измерения, большое расстояние до контролируемой поверхности, неразрушающий контроль поверхности, возможна интеграция- прибора с автоматизированными технологическими комплексами, результаты контроля не зависят от ориентации прибора относительно направления микронеровностей контролируемой поверхности, высокое быстродействие.

Работа поддержана грантом RPBR № 00-15-99098.

1. Госстандарт СССР.-23.04.1973.

2. Т. ГОСТ 25142-82. Шероховатость поверхности. Термины и определения//

3. Госстандарт СССР.- 18.02.1982.

4. Лукьянов В:С. Параметры шероховатости поверхности/ B.C. Лукьянов,, Я.А.Рудзит.- М.: Изд-во стандартов, 1979.- 162с.f

5. Беннетт.Д., Шероховатость поверхности и рассеяние/ Д.Беннетт, Л. Маттсонн,- Вашингтон: Оптическое общество Америки, 1999- 120с.

6. Чупырин В.Н. Технология технического контроля в машиностроении/ В.Н.Чупырин.- М.: Изд-во стандартов, 1990.

7. Хусу А.П. Шероховатость поверхностей. Теоретико-вероятностный подход/ АЛ.Хусу, КХР.Виттенберг, ВЛ.Пальмов.- М.: Изд-во "Наука", 1975.

8. ГОСТ Р 8.596-2002 ГСИ. Метрологическое обеспечениеизмерительных систем: Основные положения. М:: Изд-во стандартов, 20021- 11с.

9. Bennett Н.Е. Relation between surface roughness and specular reflectance at normal incidence/ H.E.Bennett, J.O.Porteus// Journal of the Optical Society of America.-1961.- T.51.- №2.- C.123-129.

10. Bennett J.M. Comparison of techniques .for measuring the roughness of optical surfaces/ J.M.Bennett.- Optical Engineering, 1985.- T.24.-№3.- C.380-387

11. Способы и устройства контроля шероховатостей поверхности. Отчет о патентных исследованиях. М.: ИВТАН, 1989.1.. Топорец А.С. Отражение света шероховатой поверхностью/ А.С.Топорец// ОМП, 1979, №1, С.34-46.

12. Менделеев В.Я. Дистанционный лазерный измеритель шероховатости поверхности изделий/ В.Я:Менделеев, С.Н.Сковородько// Стекло и Керамика.-1995, №3,С.25-27

13. Патент 1298535 СССР Кл. G01B 11/30. Устройство для контроля шероховатости поверхности/ Ю.Н.Клиентов Н.И.Лазарева Е.Б.Поклад

14. А.Н.Шестов.- НИИ Точной Механики и Оптики.- Заяв. 06.12.1984 Опубл. 23.03.1987.

15. Bennett Н.Е. Precision measurement of absolute specular reflectance with minimized systematic errors/ H.E.Bennett W.F.Koehler// Journal of the Optical Society of America, 1960.-T.50, №1, C.l-6.

16. Заявка №59-17364 Япония G01B 11/30. Оптический способ контроля шероховатости поверхности.

17. Hodjkinson IJ1 Journal of Physics E: Scientific Instruments/ I.J.Hodjkinson.- 1970.-№3, C.341http.7/www.iop.org/EJ/article/0022-3735/3/5/301/iev3i5p341.pdf (20.01.2005)

18. Топорец A.C. Оптика шероховатых поверхностей/ А.С.Топорец.- JI.: Машиностроение.- 1988.- 191с.

19. Патент №1395946 СССР Кл. G01B 11/30. Прибор для контроля шероховатости поверхности/Л.А.Михеенко, И.С.Мельник, М.Е.Тимашева. Заяв. 13.06.1986 Опубл. 15.08.1988.

20. Заявка ЕПВ JP 0101375 Кл-GOIB 11/30 Способ и устройство для бесконтактного измерения шероховатости поверхности.

21. Патент №4353650 США, G01B 11/30. Laser heterodyne surface profiler/ G.E. Sommargren. Заяв. 16.06.1980 Опубл. 12.10.1982.-https://www.delphion.cony details?pn=US04353650 (05.09.2003)

22. Проспект на гетеродинный профилометр Zygo. Модель 5500. США.-http://zygoserver.com/manuals/other/0218 A.pdf Г23.01.2005)

23. Ribbens W.B. Interferometric surface roughness measurement/ W.B.Ribbens// Applied Optics.- 1969.- T.8.- №11.- C.2173-2176.-http://ao.osa.org/abstract.cfm7id-16036 (05.09.2001)

24. Wang S. Portable laser roughometer/ S.Wang, J.Wu//Proceedings of SPIE.- 1998.-T.3558.- C.293-297.- http://bookstore.spie.org/mdex.cfm?fuseaction=DetailPaper& ProductId=318404 (11.08.2003)

25. Karabacak T. Large-Angle In-Plane Light Scattering from Rough Surfaces/ T.Karabacak, Y.Zhao, M.Stowe, B.Quayle, G.Wang, T.Lu// Applied Optics.- 2000.-T.39.- №25.- C.4658-4668.- http://ao.osa.org/abstract.cfm7id-62660 (11.05.2004)

26. Yandembroucq D. Light scattering from cold rolled aluminium surfaces / D.Vandembroucq, A.Tarrats, J.J.Greffet, S.Roux, F.Plouraboue /. Opt. Oommun.-2001.- T. 187.-№4-6.- C.289-294.

27. Bloechle W. Measuring Surface Roughness with an Optical Sensor/ W.Bloechle // Sensors Magazine.- 1999.- №4.- C. 19-20.httti://www.sensorsmag.com/articles/0499/0499 58/index.htm (11.05.2004)

28. Tomassini P. Novel optical sensor for the measurement of surface texture/ P.Tomassini, L.Rovati, G.Sansoni, F.Docchio //Review of Scientific Instruments.-2001.- T.72.- №4,- C.2207-2213.- http://scitation.aip.org/getabs/servlet/

29. GetabsServlet?prog-normal&id=-RSINAKQQQ072Q00004002207000001&idtype=cv ips&gifs=Yes (11.05.2004)

30. Wang S. Development of a Laser-Scattering-Based Probe for On-Line Measurement of Surface Roughness/ S.Wang, Y.Tian, C.Tay, C.Quan//Applied Optics.- 2003,-T.42.- №7.- C.l318-1324.- http://ao.osa.org/abstract.cfm?id=71373 (11.05.2004)

31. Миронченко В.И: Приборы бесконтактного*контроля шероховатости наружних'поверхностей деталей машиностроения в цеховых условиях'серии «Дозор»/ В.И. Миронченко // Измерительная техника.- 2005.- №.1- G.21.

32. Басс Ф.Г. Рассеяние волн на статистически неровной поверхности/ Ф.Г.Басс, И.М.Функс.-М* :Наука, 1972.-424с.

33. Allardyce К.J. Diffraction analysis of rough reflective surfaces/ К.J.Allardyce, N.George // Applied Optics.- 1987.- T.26. №12. C.2364.-http://ao.osa.org/abstract.cfm?id=30404 (22.03.2003)

34. Исакович M.A. Рассеяние волн статистически-шероховатой поверхностью / МА.Исакович // ЖЭТФ.- 1952.- Т.23.- №3,- С.305-314.

35. Beckmann P. The Scattering of Electromagnetic Waves from Rough Surfaces/ P.Beckmann, A.Spizzichino// Pergamon Press.- Oxford.- 1963.

36. Ким К.Ю. Теоретическая и экспериментальная оценка коэффициента отражения слабошероховатых поверхностей/ К.Ю.Ким, В.Я.Менделеев// Лазеры. Измерения. Информация: Тезисы доклада конференции.- СПб., 2004.-С.42.

37. O'DonnelbK.A. Polarization dependence of scattering from one-dimensional rough surfaces/K.A.O'Donnell, M.E.Knotts// JournaLof the Optical Society of America A-1991.- T.8.- C.l 126.- http://iosaa.osa.org/abstract.cfm7idM-106 (22.03.2003)

38. Mendez E.R. Photofabrication of one-dimensionarrough surfaces for light-scattering experiments / E.R.Mendez, M.A.Ponce, V.Ruiz-Cortes, Zu-Han Gu// Applied Optics.- 1991.- T.30.- №28. C.4103.-http://ao.osa.org/abstract.cfm7id-60916 (22.03.2003)

39. Mendez E.R. Statistics of the polarization properties of onedimensional randomly rough surfaces / E.R.Mendez, A.G.Navarrete, R.E.Luna // JOSA. A.- 1995.- T.12.-№11.- C.2507.

40. Bruce N.C. Scattering of light from surfaces with one-dimensional structure calculated by the ray-tracing method/ N.C.Bruce // JOSA. A.- 1997.- T.14.- №8.-C.1850.

41. Michel T.R. Stokes matrix of a-one-dimensional perfectly conducting rough surface/ T.R.Michel, M.E.Knotts, K.A.O'Donnell // JOSA. A.- 1992.-T.9.- №4.-C.585.

42. Knotts M.E. Measurements of light scattering by a series of conducting surfaces with one-dimensional.roughness / M.E.Knotts, K.A.O'Donnell // JOSA. A.- 1994.-T.ll.- №2 C.697.

43. Soto-Crespo J.M. Electromagnetic scattering from very rough random surfaces and deep reflection gratings / J.M.Soto-Crespo, M.Nieto-Vesperinas // JOSA. A.- 1989.-T.6.- C.367.

44. Marx E. Direct and inverse problems for light scattered by rough surfaces / E.Marx, T.V.Vorburger // Appl. Opt.- 1990.- T.29.- №25.- C.3613.

45. Dainty J.C. Measurements of light scattering by a characterised rough surface/ J.C.Dainty, N.C.Bruce, A.J.Sant // Waves in Random Media.- 1991.- №3.f

46. C.29-40.- http://optics.nuigalwav.ie/people/chris/chrispapers/Paper060.pdf (17.01.2005)

47. Bruce N.C. Mueller matrix elements for rough surface scattering using the

48. Mendeleev V.Y. Experimental study of a reason for depolarization of laser light scattered from a rough surface/ V.Y.Mendeleev, S.N.Skovorod'ko // Proc. SPIE.ii2002.- №4607.- C.275-280.

49. Mendeleev V.Ya. Why a rough-surface scattering incident polarized laser light can be perceived as the depolarizing system/ V.Y.Mendeleev, S.N.Skovorod'ko //Proc. SPIE.- 2002.- №.4680.- C.99-105.

50. Катыс Г.П. Восприятие и анализ оптической информации автоматической системой.- М., Машиностроение, 1986.- 416с.

51. Alimov S.I1 Portable optical sensor for surface roughness measurements / S.I.Alimov, K.Yu.Kim, V.Ya.Mendeleev, S.N.Skovorod'ko, V.N.Porotov// Steel Times International.- 2002.- T.26.- №26.- C.28.

52. Ким К.Ю. Оптический метод бесконтактного контроля шероховатости поверхностей/ К.Ю.Ким // Микроэлектроника и информатика 2002: Сб. тез. докл. межвуз. науч.-тех. конф., 17 апреля 2002г., МИЭТ.- М.- 2002.- С.230.

53. Ким К.Ю. Оптический метод бесконтактного контроля шероховатости при автоматизации технологического процесса / К.Ю.Ким, В.Б.Никулин, А.М.Грушевский //Известия высших учебных заведений. Электроника.- 2004.-№5.- С.79-83.

54. Ким К.Ю., Менделеев В.Я. "Теоретическая и экспериментальная оценка коэффициента отражения слабошероховатых поверхностей." Тезисы доклада конференции "Лазеры. Измерения. Информация.". Санкт-Петербург. 2004г. стр.42

55. Ким К.Ю., Никулин В.Б., Грушевский A.M. "Оптический контроль шероховатости поверхностей при автоматизации технологических процессов" Известия ВУЗов "Электроника", Вып.5, 2004. с.38-41