MEMS工藝仿真中的快速推進算法研究.pdf

1、在MEMS器件制造技術(shù)研究過程中，采用傳統(tǒng)的反復(fù)試驗方法來確定特定器件尺寸和結(jié)構(gòu)的最佳工藝條件有諸多缺點，主要的問題是成本高和不利于對工藝過程的理解。利用計算機對包括光刻在內(nèi)的工藝過程進行模擬，實現(xiàn)MEMS器件的虛擬制造，能夠利用軟件優(yōu)化制造工藝和器件結(jié)構(gòu)，這樣可以縮短設(shè)計周期，降低設(shè)計成本，很好地彌補反復(fù)試驗方法的不足，從而更好的改善MEMS產(chǎn)品的性能。
　　工藝模擬中應(yīng)用的主要算法有線算法(Stringalgorithm)、射

2、線追蹤法(Ray-tracingalgorithm)、元胞自動機算法(Cellularautomataalgorithm)和水平集算法(Level-setalgorithm)，而對于速度方向保號的情況，又可以利用水平集算法衍生出的快速推進算法(FastMarchingMethod)。與其它方法相比，快速推進算法是一種更加快速準(zhǔn)確的數(shù)值技術(shù)，它可以解決諸多表面變化的問題，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于圖像處理領(lǐng)域。
　　一般而言，光刻工藝的模擬分

3、為四個部分:1）光強計算;2）曝光模擬;3）后烘模擬;4)顯影速率計算及光刻膠刻蝕模擬。在第四步光刻膠刻蝕的模擬中，因為需要消耗大量的時間進行網(wǎng)格點的計算，所以在厚度較大的厚膠中，如SU-8膠，算法的效率就顯得尤為重要。因此，如果將快速推進算法引入到厚膠光刻的模擬中，可以大大加快模擬的速度和精度，具有實際意義。
　　本論文首先介紹了水平集算法和快速推進算法的相關(guān)理論，利用C++語言編程實現(xiàn)了二維和三維的快速推進算法。同時，從降低快

4、速推進算法的空間復(fù)雜度出發(fā)，提出了多種對原始快速推進算法的改進方法:1、矩陣壓縮法，在滿足精度要求的前提下，通過使用科學(xué)計數(shù)法將三個存儲數(shù)組壓縮為兩個數(shù)組，節(jié)省空間28％;2、八叉樹法，通過引入八叉樹細分窄帶，取得了一定的效果;3、哈?？焖偻七M法，通過引入哈希表和復(fù)用速度數(shù)組改進了原算法，在不降低計算速度的前提下節(jié)省空間約60％。最后，將哈?？焖偻七M法運用到SU-8厚膠的光刻模擬中，模擬結(jié)果表明該算法可以有效地提高運算速度，并保證所需的