基于体素的快速mems工艺模拟

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1、第26卷第5期计算机应用与软件Vol126No.52009年5月ComputerApplicationsandSoftwareMay2009基于体素的快速MEMS工艺模拟李建华罗勇军(华东理工大学计算机科学与工程系上海200237)摘要为了快速生成MEMS模型和实现加工的过程模拟,给出一种基于体素的快速MEMS工艺模拟方法。该方法利用MEMS材料属性和体素表示的特性,利用布尔运算快速生成所需要的模拟过程和最终结果。最后给出了具体实现,并给出了测试实例。关键词CAD微机电系统体素工艺模拟FASTMEMSPROCESSSIM

2、ULATIONBASEDONVOXELMODELLiJianhuaLuoYongjun(DepartmentofComputerScienceandEngineering,EastChinaUniversityofScienceandTechnology,Shanghai200237,China)AbstractInordertoquicklygeneratethree2dimensionalmodelofMEMSandtorealizeprocessstepsimulation,avoxel2basedfastMEMS

3、processsimulationmethodisgiven.Inthismethod,thecharactersofmaterialattributeofMEMSandvoxelmodelrepresentationareutilizedtofastgeneratetherequiredprocessstepsimulatingandthefinalresultwiththeBooleanoperations.Finally,theimplementationofthismethodandsometestinstanc

4、esaregiven.KeywordsCADMicro2electro2mechanismsystem(MEMS)VoxelrepresentationProcesssimulation两点作用:生成器件模型;可视化加工步骤。[4]0引言在作者参与的基于实体模型的CAPP工作中,为了支持三维工艺验证,使用边界表示的三维实体模型进行工艺模拟,在MEMS(微机电系统)CAD是MEMS的CAD、CAM和CAE模拟需要用大量实体Boolean运算来计算出仿真结果,仿真速[1]工具的总合。工艺模拟是MEMSCAD器件层次的模块之一

5、,度不快,此外基于实体表示的工艺仿真无法实现MEMS加工的它主要对MEMS掩模和工艺描述进行模拟仿真,获得模拟的加过程模拟。为快速生成MEMS模型和实现加工的过程模拟,本工结果。在MEMS工艺仿真中会涉及到模型表示法,即分解模文提出了基于体素的快速表面微加工MEMS工艺模拟方法,并型或实体模型等。所谓体素是典型的分解模型的表示法。本文实现了相应的原型系统,该系统已作为基于实体模型的[4]提出了一个新的基于体素的MEMS工艺模拟方法,用于对表面CAPP系统的重要验证部分。微加工MEMS工艺进行快速模拟。2基于体素的快速ME

6、MS工艺模拟1MEMS工艺模拟基于体素的快速MEMS工艺模拟方法,是在体素模型表示MEMS器件的工艺模拟是指根据所给的器件的制造数据生的MEMS器件模型上,利用各个体素上附加的材料性质,进行成其三维几何形状和材料属性的过程。根据关注点不同,快速布尔运算模拟复杂的工艺步骤的方法。MEMS工艺模拟为基于物理的工艺模拟,即就是对MEMS工艺体素模型不是指一般意义上的点、线、面等表示的形体,而具体过程的模拟(例如MEMulator[2]),和基于几何的工艺模拟,是一种将任意形状的形体分解成大量六面体的表示模型。虽然即着重于获得模

7、拟结果。体素构造是一种近似表示,但它能大大加快Boolean运算的执在传统的MEMS器件设计过程中,基于几何的工艺模拟的行速度,这正是基于实体模型的工艺模拟的瓶颈。主要目的是生成器件的几何模型。Gao[1]将基于几何的工艺模考虑到在标准的表面微加工工艺(如MUMPs工艺下)存在拟总结为:“通过将复杂的物理和化学工艺步骤简化为几个建某种腐蚀液恰好腐蚀某种材料,我们将材料信息集成入体素模模操作生成器件的三维几何模型的一种技术”。简化的程度不型,即将每个体素附加一个材料属性值,以便于进行工艺模拟。同,基于几何的工艺模拟生成的器

8、件模型与实际器件的相似程2.1方法概述度也不同。OYSTER、MEMBuilder、3DMX等是这类方法的代基于体素的MEMS工艺模拟方法分为三个主要部分:输[3]表。基于物理的工艺模拟,也称为工艺建模,是指通过模仿入,核心模拟算法,输出。整个方法的示意图如图1所示。本文在制造过程中发生的物理和化学步骤产生MEMS器