CN103336858A - 一种刻蚀和沉积工艺三维元胞信息存储结构及操作方法 - Google Patents

一种刻蚀和沉积工艺三维元胞信息存储结构及操作方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103336858A
CN103336858A CN2013102189390A CN201310218939A CN103336858A CN 103336858 A CN103336858 A CN 103336858A CN 2013102189390 A CN2013102189390 A CN 2013102189390A CN 201310218939 A CN201310218939 A CN 201310218939A CN 103336858 A CN103336858 A CN 103336858A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cellular
dimensional
dimension
array
information
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2013102189390A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103336858B (zh
Inventor
杨宏军
宋亦旭
孙晓民
贾培发
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.)
Tsinghua University
Original Assignee
Tsinghua University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tsinghua University filed Critical Tsinghua University
Priority to CN201310218939.0A priority Critical patent/CN103336858B/zh
Publication of CN103336858A publication Critical patent/CN103336858A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103336858B publication Critical patent/CN103336858B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Abstract

本发明涉及一种刻蚀和沉积工艺元胞自动机模拟时三维元胞信息存储结构及操作方法，属于微电子加工过程中对刻蚀和沉积过程模拟技术领域，该存储结构为：创建一个二维静态数组来表示元胞自动机模型信息,该二维静态数组每个元素的信息包括：记录(x,y)列所有表面元胞的个数和一个用来存储(x,y)列所有表面元胞一维动态数组；该一维动态数组中每个元素除记录元胞的信息外，还增加一个记录表面元胞沿z轴坐标值z，用于还原三维元胞自动机模型。一维动态数组zcell中所有元素按坐标值z由小到大排序。该元胞操作方法包括对元胞的随机访问、元胞信息的添加、删除及修改。本发明解决了现有的元胞自动机模拟时使用的三维元胞信息存储结构，不能实现高分辨率元胞自动机模拟的问题。

Description

一种刻蚀和沉积工艺三维元胞信息存储结构及操作方法
技术领域
本发明属于微电子加工过程中对刻蚀和沉积过程模拟技术领域，特别涉及提出一种三维元胞信息存储结构，用于实现半导体制造过程中刻蚀和沉积过程三维元胞自动机模拟。
背景技术
沉积与刻蚀是集成电路制作过程的关键步骤，其质量决定最终集成电路的性能和集成度。而沉积与刻蚀工艺过程的仿真是指导和制作高质量集成电路的有力工具，也是更好地理解和认识刻蚀和沉积原理的重要方法。
元胞自动机是一种时间、空间、状态都离散的动力学系统，是非线性科学的一种重要研究方法，特别适合于对复杂时空演化过程进行动态模拟研究。它是将d维仿真区域离散成大量网格（2维为正方形、3维为立方体），称为元胞，每个元胞被赋予一种或几种状态，每个元胞按照特定的演化规则从当前状态向下一状态演化，这样实现对复杂现象的模拟，广泛地应用到社会、经济、军事和科学研究的各个领域。演化规则是根据元胞当前状态及其邻居状态，确定下一时刻该元胞状态的函数，也称为局部状态转移函数，它是元胞自动机的灵魂。由于元胞自动机具有结构简单,鲁棒性高，稳定性好，无维度的限制，并能方便表达复杂的表面结构和形貌的优点，使其成为当前进行沉积与刻蚀工艺仿真的最有效方法之一。刻蚀或沉积过程的元胞自动机模拟就是将到达刻蚀或沉积表面的不同粒子与表面元胞作用结果转化为演化规则，实现表面元胞状态变化，从而模拟表面元胞不断刻蚀或沉积。图1所示刻蚀过程三维元胞自动机模型,它将仿真区域(Length×Width×Height)划分为边长为a的立方体格子的集合。每个立方体格子称为元胞，它是元胞自动机最基本的操作单元，也是刻蚀与沉积基本对象。每个元胞可看作三维离散欧几里得空间中的点(x,y,z),x∈[0..l-1]，y∈[0..w-1]，z∈[0..h-1]，x、y和z分别表示该元胞在x轴、y轴和z轴上坐标位置，l、w和h分别代表沿x轴、y轴和z轴三个方向元胞划分的数量，即l＝Length/a，w＝Width/a，h＝Height/a，c(x,y,z)用于描述元胞(x,y,z)的对应状态。对刻蚀或沉积工艺元胞自动机模型中，元胞状态c(x,y,z)，由材料属性flag（0:空；1：掩膜；2：基底材料）、不同材料原子、分子的含量和其它附加信息等组成。这里采用VonNeumann邻域结构，它由一个中心元胞和六个相邻元胞构成；当某一元胞中材料含量为0时，该元胞称为空元胞（如图1中的白色小立方体所示）。根据元胞(x,y,z)与相邻元胞的关系，非空元胞可分为：表面元胞（如图1中的带小点的小立方体）和内部元胞（如图1中的包括由具有小网格的小立方体的掩膜元胞和具有斜线的小立方体的材料元胞）。当某一元胞相邻的6个元胞至少有一个为空元胞时，该元胞称为表面元胞；当某一元胞相邻的6个元胞都不为空元胞时，该元胞称为内部元胞。仿真区域中所有表面元胞组成刻蚀或沉积表面。根据沉积或刻蚀过程，刻蚀或沉积仅发生刻蚀或沉积表面区域，因此，元胞状态的变化仅发生在表面元胞上。
由于加工工艺达到纳米尺度，这样对刻蚀和沉积技术提出了更高的要求，剖面演化和局部微观特征(表面粗糙度、均匀性和曲率等)的准确控制尤为重要。因此，为了研究特殊的刻蚀与沉积结果（尖角，底部突起），复杂槽形（圆形等）、表面粗糙度等现象，简单的二维元胞自动机无法满足对复杂刻蚀图形准确模拟的要求，三维元胞自动机成为研究半导体沉积与刻蚀过程仿真的重要工具。但是，由于元胞自动机根据每个元胞的当前状态，按照演化规则进行演化，因此，要想用元胞自动机实现复杂过程的模拟就需要选择合适数据表示方法来表示所有的元胞的信息。要想模拟表面特殊微观现象，元胞自动机模型应该能够再现微观效果，这样就需要减小元胞尺度，提高仿真区域的分辨率，为了实现这个目的，甚至有的研究人员实现原子尺度下的元胞自动机来模拟等离子体刻蚀过程。随着仿真区域分辨率的提高，元胞数量增长迅速，对元胞信息存储方法提出了更高的挑战。
因此，要想实现高分辨率刻蚀或沉积过程的模拟，首先要解决的问题的三维元胞信息的存储问题。对于有限计算机内存来说，传统利用三维静态数组法（3DA）存储仿真区域的所有元胞信息，创建一个三维静态数组Cell3d[l][w][h],包含l×w×h个元素，每个元素对应一组下标(x,y,z)，x、y和z分别表示该元素在x轴、y轴和z轴上坐标位置，x∈[0..l-1]，y∈[0..w-1]，z∈[0..h-1]，l、w和h分别称为x维、y维和z维的长度，这样三维静态数组每个元素Cell3d[x][y][z]就和元胞(x,y,z)的状态c(x,y,z)一一对应,三维静态数组每个元素Cell3d[x][y][z]存储元胞(x,y,z)的状态c(x,y,z)，所以利用三维静态数组可以方便存储元胞信息，利用三维静态数组的优点容易实现更改元胞状态等操作。但随着分辨率的提高，元胞数量剧增，存储元胞信息的三维静态数组中元素数量也剧增，导致内存需要量快速增长，在现有硬件条件下，难以对刻蚀或沉积过程实现高分辨率的模拟；考虑到在刻蚀或沉积过程中，按照刻蚀或沉积的演化规则，仅仅代表刻蚀或沉积表面的表面元胞状态发生变化，它仅占仿真区域的一小部分。因此，文献提出采用三维静态数组和动态链表相结合方法（3DA‐DMA）来实现所有元胞信息的存储。三维静态数组各维定义、各维长度与前面三维静态数组法相同，区别在于，当前三维静态数组中的元素Cell3d[x][y][z]存储的是元胞(x,y,z)类别state（0:空元胞；1：表面元胞；2：内部元胞）和存储表面元胞状态信息内存单元地址，而不是对所有元胞都存储状态信息；所有表面元胞的信息存储在动态链表中，可根据实际模拟过程中表面元胞的变化来增删或更新动态链表的内容，利用这种结构，根据表面元胞的变化，可以方便实现表面元胞添加、删除和更改等操作。这种方法虽然一定程度上减小了内存使用量，但由于需要存储大量非表面元胞的部分信息（元胞的分类信息），随着分辨率的提高，内存需求量也不可忽视。因此，现有的元胞信息存储结构，不能满足高分辨率元胞自动机模拟的需求。为了实现对半导体制造过程中刻蚀和沉积工艺的实现高分辨率仿真，甚至是原子尺度，需要提出合适并有效元胞信息存储结构来存储元胞信息。
发明内容
本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种刻蚀和沉积工艺三维元胞信息存储结构及操作方法，用于实现半导体制造过程中刻蚀和沉积过程三维元胞自动机模拟。它可以解决在高分辨率条件下，使用元胞自动机对半导体制造过程中刻蚀和沉积过程进行模拟中，现有计算机硬件条件无法存储所有元胞信息的问题。
本发明提出的一种刻蚀和沉积工艺元胞自动机模拟时三维元胞信息存储结构，其特征在于，设l、w和h分别代表三维元胞自动机模型中沿x轴、y轴和z轴三个方向元胞划分的数量；每个元胞看作三维离散欧几里得空间中的点(x,y,z),x∈[0..l-1]，y∈[0..w-1]，z∈[0..h-1]，x、y和z分别表示该元胞在x轴、y轴和z轴上坐标位置；三维元胞信息存储结构定义如下：
将三维元胞自动机模型每一列元胞{(x,y,z)|y∈[0..h]}，x∈[0..l-1]，y∈[0..w-1]，定义为一个元胞，则将该三维元胞自动机模型转变为二维元胞自动机模型；
创建一个二维静态数组Cell2d[l][w]来表示该二维元胞自动机模型信息,该二维静态数组包含l×w个元素，每个元素对应一组下标(x,y)，x和y分别表示该元素在x轴和y轴坐标位置，x∈[0..l-1]，y∈[0..w-1]，l、w分别称为x维和y维的长度，该二维静态数组每个元素Cell2d[x][y]存储xy平面上(x,y)处一列元胞{(x,y,z)|y∈[0..h]}的信息；
该二维静态数组每个元素Cell2d[x][y]的信息包括：记录(x,y)列所有表面元胞的个数cellnum和一个用来存储(x,y)列所有表面元胞一维动态数组zcell；该一维动态数组zcell中每个元素除记录元胞的信息c(x,y,z)外，还增加一个记录表面元胞沿z轴坐标值z，用于还原三维元胞自动机模型；一维动态数组zcell中所有元素按坐标值z由小到大排序；
其中:
Cell2d[x][y]:表示二维静态数组Cell2d中，下标(x,y)对应的元素；
Cell2d[x][y].cellnum:表示二维静态数组中元素Cell2d[x][y]中记录(x,y)列所有表面元胞的个数cellnum;
Cell2d[x][y].zcell:表示二维静态数组中元素Cell2d[x][y]中存储(x,y)列所有表面元胞一维动态数组zcell;
Cell2d[x][y].zcell[znum]:表示二维静态数组中元素Cell2d[x][y]中一维动态数组zcell中下标znum对应的元素;
c(x,y,z)用于描述元胞(x,y,z)的对应状态。
利用上述存储结构中元胞操作方法，包括对元胞的随机访问、元胞信息的添加、删除及修改，其特征在于，具体包括以下步骤：
4）随机访问元胞(x,y,z)：
1.1）根据要访问的元胞(x,y,z)在x轴和y轴的两个坐标x和y，得到与该元胞(x,y,z)相同坐标x和y的元胞列的二维静态数组中元素Cell2d[x][y]；
1.2）根据该二维静态数组中元素Cell2d[x][y]的一维动态数组首元素的坐标位置zmin和尾元素的坐标位置zmax，判别要访问的元胞(x,y,z)的坐标z是否在这两数之间，若不满足，则该元胞(x,y,z)不是表面元胞，则返回无效下标；否则利用二分法对该一维动态数组中的元素进行搜索，若查找到该元胞(x,y,z)的坐标z与该一维动态数组中元素的坐标z相同，则该元胞(x,y,z)是表面元胞，返回该元胞(x,y,z)在一维动态数组中的下标，否则返回无效下标；
5）添加新表面元胞(x,y,z)的信息c(x,y,z)：
2.1）根据要添加的元胞(x,y,z)在x轴和y轴的两个坐标x和y，得到与该元胞(x,y,z)相同坐标x和y的元胞列的二维静态数组中元素Cell2d[x][y]；
2.2）利用步骤1）访问元胞(x,y,z)，根据返回下标值znum判断元胞(x,y,z)是否是表面元胞，若znum≠-1，则元胞(x,y,z)是表面元胞，再用c(x,y,z)的信息修改一维动态数组中元素Cell2d[x][y].zcell[znum]的内容后，操作结束；否则继续；
2.3）将(x,y)列中表面元胞数量增1，Cell2d[x][y].cellnum＝Cell2d[x][y].cellnum+1；
2.4）新建包含Cell2d[x][y].cellnum个元素的一维动态数组newzcell，并将c(x,y,z)的信息和原来一维动态数组Cell2d[x][y].zcell中的表面元胞信息一起按z坐标值由小到大的顺序插入到一维动态数组newzcell中；
2.5）删除一维动态数组Cell2d[x][y].zcell占用的内存空间，并将newzcell赋给它Cell2d[x][y].zcell＝newzcell；
6）删除表面元胞(x,y,z)的信息c(x,y,z)
4.4）根据要删除的元胞(x,y,z)在x轴和y轴的两个坐标x和y，得到与该元胞(x,y,z)相同坐标x和y的元胞列的二维静态数组中元素Cell2d[x][y]；
4.5）利用步骤1）访问元胞(x,y,z)，根据返回下标值znum判断元胞(x,y,z)是否是表面元胞，若znum＝＝-1，则元胞(x,y,z)不是表面元胞，则操作结束，否则继续；
4.6）将(x,y)列中表面元胞数量减1，Cell2d[x][y].cellnum＝Cell2d[x][y].cellnum-1；
4.7）新建包含Cell2d[x][y].cellnum个元素一维动态数组newzcell，将原来一维动态数组Cell2d[x][y].zcell的表面元胞信息中除数组下标为znum元素外的剩余元素依次从左到右按顺序插入到newzcell中；
4.8）删除原来一维动态数组Cell2d[x][y].zcell占用的内存空间，并将newzcell赋给它Cell2d[x][y].zcell＝newzcell；
5.修改表面元胞(x,y,z)的信息c(x,y,z)
5.1）根据要修改的元胞(x,y,z)在x轴和y轴的两个坐标x和y，得到与该元胞(x,y,z)相同坐标x和y的元胞列的二维静态数组中元素Cell2d[x][y]；
5.2）利用步骤1）访问元胞(x,y,z)，根据返回值znum判断元胞(x,y,z)是否是表面元胞，若znum＝＝-1，则元胞(x,y,z)不是表面元胞，则利用步骤2）添加表面元胞信息c(x,y,z)后，操作结束，否则继续；
用c(x,y,z)的信息修改一维动态数组中元素Cell2d[x][y].zcell[znum]的内容。
本发明的特点及有益效果：
本发明使用二维静态数组和一维动态数组结构，建立元胞自动机模拟时三维元胞信息的存储结构，通过存储所有表面元胞的信息，可以再现当前所有元胞的信息，实现三维元胞信息的无损压缩存储。适用于演化规则只涉及仅表示某一曲面或局部区域的部分元胞的一类特殊元胞自动机，可以使用这种存储结构，实现对复杂对象高分辨率的模拟，解决了现有的三维元胞信息存储结构，不能实现高分辨率元胞自动机模拟的问题。
附图说明
图1一种刻蚀过程三维元胞自动机模型；
图2利用本发明提出存储结构得到的图1三维元胞自动机模型存储结果图；
具体实施方式
本发明提出一种刻蚀和沉积工艺元胞自动机模拟时三维元胞信息存储结构及操作方法，用于实现半导体制造过程中刻蚀和沉积过程三维元胞自动机模拟，结合附图及实施例详细说明如下：
本实施例设计一种刻蚀和沉积工艺元胞自动机模拟时三维元胞信息存储结构，设l、w和h分别代表三维元胞自动机模型中沿x轴、y轴和z轴三个方向元胞划分的数量；每个元胞可看作三维离散欧几里得空间中的点(x,y,z),x∈[0..l-1]，y∈[0..w-1]，z∈[0..h-1]，x、y和z分别表示该元胞在x轴、y轴和z轴上坐标位置，三维元胞信息存储结构定义如下：
将三维元胞自动机模型每一列元胞{(x,y,z)|y∈[0..h]}，x∈[0..l-1]，y∈[0..w-1]，定义为一个元胞，则将该三维元胞自动机模型转变为二维元胞自动机模型；创建一个二维静态数组Cell2d[l][w]来表示该二维元胞自动机模型信息,包含l×w个元素，每个元素对应一组下标(x,y)，x和y分别表示该元素在x轴和y轴坐标位置，x∈[0..l-1]，y∈[0..w-1]，l、w分别称为x维和y维的长度，这样二维静态数组每个元素Cell2d[x][y]存储二维元胞自动机模型中元胞(x,y)的信息,即二维静态数组每个元素Cell2d[x][y]存储xy平面上(x,y)处一列元胞{(x,y,z)|y∈[0..h]}的信息。
本发明根据刻蚀和沉积规则，为了节省内存，不需要存储所有元胞的信息，只存储这一列元胞中所有表面元胞的信息。因此，二维静态数组每个元素Cell2d[x][y]的信息包括：记录(x,y)列所有表面元胞的个数cellnum和一个用来存储(x,y)列所有表面元胞一维动态数组zcell。该一维动态数组zcell中每个元素除记录元胞的信息c(x,y,z)外，还增加一个记录表面元胞沿z轴坐标值z，用于还原三维元胞自动机模型。一维动态数组zcell中所有元素按坐标值z由小到大排序。
其中:
Cell2d[x][y]:表示二维静态数组Cell2d中，下标(x,y)对应的元素，称为二维静态数组中元素Cell2d[x][y]；
Cell2d[x][y].cellnum:表示二维静态数组中元素Cell2d[x][y]中记录(x,y)列所有表面元胞的个数cellnum;
Cell2d[x][y].zcell:表示二维静态数组中元素Cell2d[x][y]中存储(x,y)列所有表面元胞一维动态数组zcell;
Cell2d[x][y].zcell[znum]:表示二维静态数组中元素Cell2d[x][y]中一维动态数组zcell中下标znum对应的元素;
c(x,y,z)用于描述元胞(x,y,z)的对应状态，包括元胞的类别state（1：表面元胞；0：非表面元胞），材料属性flag（0:空；1：掩膜；2：基底材料）、不同材料原子、分子的含量和其它附加信息等组成。
利用本发明提出的存储结构可将图1所示刻蚀过程三维元胞自动机模型表示为图2所示结构。
本发明的三维元胞信息存储结构中元胞操作方法包括对元胞的随机访问、无胞信息的添加、删除及修改，具体包括以下步骤：
1）随机访问元胞(x,y,z)：
1.1）根据要访问的元胞(x,y,z)在x轴和y轴的两个坐标x和y，得到与该元胞(x,y,z)相同坐标x和y的元胞列的二维静态数组中元素Cell2d[x][y]；
1.2）根据该二维静态数组中元素Cell2d[x][y]的一维动态数组首元素的坐标位置zmin和尾元素的坐标位置zmax，判别要访问的元胞(x,y,z)的坐标z是否在这两数之间，若不满足，则该元胞(x,y,z)不是表面元胞，则返回无效下标（例如用“‐1”表示）（即表示该元胞不是表面元胞）；否则利用二分法对该一维动态数组中的有序元素（按坐标值z由小到大排序）进行搜索，若查找到该元胞(x,y,z)的坐标z与该一维动态数组中元素的坐标z相同，则该元胞(x,y,z)是表面元胞，返回该元胞(x,y,z)在一维动态数组中的下标，否则返回无效下标（例如用“‐1”表示）；
2）添加新表面元胞(x,y,z)的信息c(x,y,z)：
2.1）根据要添加的元胞(x,y,z)在x轴和y轴的两个坐标x和y，得到与该元胞(x,y,z)相同坐标x和y的元胞列的二维静态数组中元素Cell2d[x][y]；
2.2）利用步骤1）访问元胞(x,y,z)，根据返回下标值znum判断元胞(x,y,z)是否是表面元胞，若znum≠-1，则元胞(x,y,z)是表面元胞，再用c(x,y,z)的信息修改一维动态数组中元素Cell2d[x][y].zcell[znum]的内容后，操作结束；否则继续；
2.3）将(x,y)列中表面元胞数量增1，Cell2d[x][y].cellnum＝Cell2d[x][y].cellnum+1；
2.4）新建包含Cell2d[x][y].cellnum个元素的一维动态数组newzcell，并将c(x,y,z)的信息和原来一维动态数组Cell2d[x][y].zcell中的表面元胞信息一起按z坐标值由小到大的顺序插入到一维动态数组newzcell中；
2.5）删除一维动态数组Cell2d[x][y].zcell占用的内存空间，并将newzcell赋给它Cell2d[x][y].zcell＝newzcell；
3）删除表面元胞(x,y,z)的信息c(x,y,z)
3.1）根据要删除的元胞(x,y,z)在x轴和y轴的两个坐标x和y，得到与该元胞(x,y,z)相同坐标x和y的元胞列的二维静态数组中元素Cell2d[x][y]；
3.2）利用步骤1）访问元胞(x,y,z)，根据返回下标值znum判断元胞(x,y,z)是否是表面元胞，若znum＝＝-1，则元胞(x,y,z)不是表面元胞，则操作结束，否则继续；
3.3）将(x,y)列中表面元胞数量减1，Cell2d[x][y].cellnum＝Cell2d[x][y].cellnum-1；
3.4）新建包含Cell2d[x][y].cellnum个元素一维动态数组newzcell，将原来一维动态数组Cell2d[x][y].zcell的表面元胞信息中除数组下标为znum元素外的剩余元素依次从左到右按顺序插入到newzcell中；
3.5）删除原来一维动态数组Cell2d[x][y].zcell占用的内存空间，并将newzcell赋给它Cell2d[x][y].zcell＝newzcell；
4）修改表面元胞(x,y,z)的信息c(x,y,z)
4.1）根据要修改的元胞(x,y,z)在x轴和y轴的两个坐标x和y，得到与该元胞(x,y,z)相同坐标x和y的元胞列的二维静态数组中元素Cell2d[x][y]；
4.2）利用步骤1）访问元胞(x,y,z)，根据返回值znum判断元胞(x,y,z)是否是表面元胞，若znum==-1，则元胞(x,y,z)不是表面元胞，则利用步骤2）添加表面元胞信息c(x,y,z)后，操作结束，否则继续；
4.3）用c(x,y,z)的信息修改一维动态数组中元素Cell2d[x][y].zcell[znum]的内容。
表1是不同分辨率条件下，本发明提出存储方法（2DA‐DMA）和现有两种已有存储方法（3DA和3DA‐DMA）存储元胞信息内存占用对比表：
选用无限长沟槽作为三维元胞自动机模型作为实施例进行比对，模型尺寸1.5μm×1.5μm×1.5μm,沟槽宽度0.5μm，深度0.5μm。在不同分辨率条件下，采用三种存储方法初始化模型，统计各自所需的存储空间，获得如表1所示的对比结果。其中，假设每个元胞状态信息包括材料类别（空、掩膜、基底材料）、元胞中各种原子分子的含量、和相邻元胞是否是空元胞等相关信息，共需14个字节。对于2DA‐DMA存储方法，额外添加2个字节z坐标值。表1中，每列代表在分辨率m×m×m（表中用m表示，各方向划分元胞数量）下三种存储方法所需存储空间；每行代表采用指定存储方法时不同分辨率下所需的存储空间（1G=1024M字节）。
从表1中可以看出，随着分辨率的提高，三种存储方法所需内存都在增加。其中，3DA存储方法增加的最快，当分辨率达到600×600×600时，占用内存超过3G，目前的计算机硬件环境基本无法承受；3DA‐DMA存储方法增加的较慢，但分辨率达到800×800×800时，占用内存接近3G，也不能实现高分辨率模拟；而本发明提出的2DA‐DMA方法，在分辨率达到2000×2000×2000，占用的内存仍不超过300M，完全可以满足目前高分辨率模拟时对硬件的要求。
表1
分辨率 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000
3DA 112M 896M 3.02G 7.17G 14G 24.1G 38.4G 57.3G 81.6G 112G
3DA‐DMA 41M 324M 1.09G 2.58G 5.03G 8.68G 13.8G 20.6G 29.3G 40.1G
2DA‐DMA 2M 8M 18M 32M 50M 72M 98M 128M 162M 201M

Claims (2)

1.一种刻蚀和沉积工艺元胞自动机模拟时三维元胞信息存储结构，其特征在于，设l、w和h分别代表三维元胞自动机模型中沿x轴、y轴和z轴三个方向元胞划分的数量；每个元胞看作三维离散欧几里得空间中的点(x,y,z),x∈[0..l-1]，y∈[0..w-1]，z∈[0..h-1]，x、y和z分别表示该元胞在x轴、y轴和z轴上坐标位置；三维元胞信息存储结构定义如下：
将三维元胞自动机模型每一列元胞{(x,y,z)|y∈[0..h]}，x∈[0..l-1]，y∈[0..w-1]，定义为一个元胞，则将该三维元胞自动机模型转变为二维元胞自动机模型；
创建一个二维静态数组Cell2d[l][w]来表示该二维元胞自动机模型信息,该二维静态数组包含l×w个元素，每个元素对应一组下标(x,y)，x和y分别表示该元素在x轴和y轴坐标位置，x∈[0..l-1]，y∈[0..w-1]，l、w分别称为x维和y维的长度，该二维静态数组每个元素Cell2d[x][y]存储xy平面上(x,y)处一列元胞{(x,y,z)|y∈[0..h]}的信息；
该二维静态数组每个元素Cell2d[x][y]的信息包括：记录(x,y)列所有表面元胞的个数cellnum和一个用来存储(x,y)列所有表面元胞一维动态数组zcell；该一维动态数组zcell中每个元素除记录元胞的信息c(x,y,z)外，还增加一个记录表面元胞沿z轴坐标值z，用于还原三维元胞自动机模型；一维动态数组zcell中所有元素按坐标值z由小到大排序；
其中:
Cell2d[x][y]:表示二维静态数组Cell2d中，下标(x,y)对应的元素；
Cell2d[x][y].cellnum:表示二维静态数组中元素Cell2d[x][y]中记录(x,y)列所有表面元胞的个数cellnum;
Cell2d[x][y].zcell:表示二维静态数组中元素Cell2d[x][y]中存储(x,y)列所有表面元胞一维动态数组zcell;
Cell2d[x][y].zcell[znum]:表示二维静态数组中元素Cell2d[x][y]中一维动态数组zcell中下标znum对应的元素;
c(x,y,z)用于描述元胞(x,y,z)的对应状态。
2.一种利用如权利要求1所述存储结构中元胞操作方法，包括对元胞的随机访问、元胞信息的添加、删除及修改，其特征在于，具体包括以下步骤：
1）随机访问元胞(x,y,z)：
1.1）根据要访问的元胞(x,y,z)在x轴和y轴的两个坐标x和y，得到与该元胞(x,y,z)相同坐标x和y的元胞列的二维静态数组中元素Cell2d[x][y]；
1.2）根据该二维静态数组中元素Cell2d[x][y]的一维动态数组首元素的坐标位置zmin和尾元素的坐标位置zmax，判别要访问的元胞(x,y,z)的坐标z是否在这两数之间，若不满足，则该元胞(x,y,z)不是表面元胞，则返回无效下标；否则利用二分法对该一维动态数组中的元素进行搜索，若查找到该元胞(x,y,z)的坐标z与该一维动态数组中元素的坐标z相同，则该元胞(x,y,z)是表面元胞，返回该元胞(x,y,z)在一维动态数组中的下标，否则返回无效下标；
2）添加新表面元胞(x,y,z)的信息c(x,y,z)：
2.1）根据要添加的元胞(x,y,z)在x轴和y轴的两个坐标x和y，得到与该元胞(x,y,z)相同坐标x和y的元胞列的二维静态数组中元素Cell2d[x][y]；
2.2）利用步骤1）访问元胞(x,y,z)，根据返回下标值znum判断元胞(x,y,z)是否是表面元胞，若znum≠-1，则元胞(x,y,z)是表面元胞，再用c(x,y,z)的信息修改一维动态数组中元素Cell2d[x][y].zcell[znum]的内容后，操作结束；否则继续；
2.3）将(x,y)列中表面元胞数量增1，Cell2d[x][y].cellnum＝Cell2d[x][y].cellnum+1；
2.4）新建包含Cell2d[x][y].cellnum个元素的一维动态数组newzcell，并将c(x,y,z)的信息和原来一维动态数组Cell2d[x][y].zcell中的表面元胞信息一起按z坐标值由小到大的顺序插入到一维动态数组newzcell中；
2.5）删除一维动态数组Cell2d[x][y].zcell占用的内存空间，并将newzcell赋给它Cell2d[x][y].zcell＝newzcell；
3）删除表面元胞(x,y,z)的信息c(x,y,z)
3.1）根据要删除的元胞(x,y,z)在x轴和y轴的两个坐标x和y，得到与该元胞(x,y,z)相同坐标x和y的元胞列的二维静态数组中元素Cell2d[x][y]；
3.2）利用步骤1）访问元胞(x,y,z)，根据返回下标值znum判断元胞(x,y,z)是否是表面元胞，若znum==-1，则元胞(x,y,z)不是表面元胞，则操作结束，否则继续；
3.3）将(x,y)列中表面元胞数量减1，Cell2d[x][y].cellnum=Cell2d[x][y].cellnum-1；
3.4）新建包含Cell2d[x][y].cellnum个元素一维动态数组newzcell，将原来一维动态数组Cell2d[x][y].zcell的表面元胞信息中除数组下标为znum元素外的剩余元素依次从左到右按顺序插入到newzcell中；
3.5）删除原来一维动态数组Cell2d[x][y].zcell占用的内存空间，并将newzcell赋给它Cell2d[x][y].zcell=newzcell；
4）修改表面元胞(x,y,z)的信息c(x,y,z)
4.1）根据要修改的元胞(x,y,z)在x轴和y轴的两个坐标x和y，得到与该元胞(x,y,z)相同坐标x和y的元胞列的二维静态数组中元素Cell2d[x][y]；
4.2）利用步骤1）访问元胞(x,y,z)，根据返回值znum判断元胞(x,y,z)是否是表面元胞，若znum==-1，则元胞(x,y,z)不是表面元胞，则利用步骤2）添加表面元胞信息c(x,y,z)后，操作结束，否则继续；
4.3）用c(x,y,z)的信息修改一维动态数组中元素Cell2d[x][y].zcell[znum]的内容。
CN201310218939.0A 2013-06-04 2013-06-04 一种刻蚀和沉积工艺三维元胞信息存储结构及操作方法 Expired - Fee Related CN103336858B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310218939.0A CN103336858B (zh) 2013-06-04 2013-06-04 一种刻蚀和沉积工艺三维元胞信息存储结构及操作方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310218939.0A CN103336858B (zh) 2013-06-04 2013-06-04 一种刻蚀和沉积工艺三维元胞信息存储结构及操作方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103336858A true CN103336858A (zh) 2013-10-02
CN103336858B CN103336858B (zh) 2016-02-10

Family

ID=49245022

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310218939.0A Expired - Fee Related CN103336858B (zh) 2013-06-04 2013-06-04 一种刻蚀和沉积工艺三维元胞信息存储结构及操作方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103336858B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016074202A1 (zh) * 2014-11-13 2016-05-19 清华大学 粒子刻蚀或沉积演化仿真方法、装置和计算机可读介质
CN103970963B (zh) * 2014-05-23 2017-01-25 清华大学 蒙特卡洛和元胞自动机融合的刻蚀、沉积过程仿真方法
CN107885915A (zh) * 2017-10-26 2018-04-06 江苏大学 一种基于一维混合元胞自动机的汽车变厚度b柱设计方法
CN108959698A (zh) * 2018-05-18 2018-12-07 东南大学 一种基于三维元胞自动机技术的金属腐蚀形态模拟方法
WO2023245891A1 (zh) * 2022-06-20 2023-12-28 苏州培风图南半导体有限公司 一种刻蚀工艺仿真方法及系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10269257A (ja) * 1997-03-24 1998-10-09 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 半導体装置断面構造の表示方法
CN102194031A (zh) * 2011-05-24 2011-09-21 清华大学 一种等离子干法三维刻蚀模拟方法
CN102521886A (zh) * 2011-11-30 2012-06-27 清华大学 一种化学气相沉积过程的三维模拟方法
CN102930143A (zh) * 2012-10-11 2013-02-13 清华大学 面向三维元胞模型刻蚀工艺中确定粒子入射角度的方法
CN103020349A (zh) * 2012-12-08 2013-04-03 清华大学 一种等离子体刻蚀工艺中刻蚀产额的建模方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10269257A (ja) * 1997-03-24 1998-10-09 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 半導体装置断面構造の表示方法
CN102194031A (zh) * 2011-05-24 2011-09-21 清华大学 一种等离子干法三维刻蚀模拟方法
CN102521886A (zh) * 2011-11-30 2012-06-27 清华大学 一种化学气相沉积过程的三维模拟方法
CN102930143A (zh) * 2012-10-11 2013-02-13 清华大学 面向三维元胞模型刻蚀工艺中确定粒子入射角度的方法
CN103020349A (zh) * 2012-12-08 2013-04-03 清华大学 一种等离子体刻蚀工艺中刻蚀产额的建模方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
郑树琳 等: "基于三维元胞模型的刻蚀工艺表面演化方法", 《物理学报》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103970963B (zh) * 2014-05-23 2017-01-25 清华大学 蒙特卡洛和元胞自动机融合的刻蚀、沉积过程仿真方法
WO2016074202A1 (zh) * 2014-11-13 2016-05-19 清华大学 粒子刻蚀或沉积演化仿真方法、装置和计算机可读介质
US10534874B2 (en) 2014-11-13 2020-01-14 Tsinghua University Particle etching or depositing evolutionary simulation method and device and computer readable medium
CN107885915A (zh) * 2017-10-26 2018-04-06 江苏大学 一种基于一维混合元胞自动机的汽车变厚度b柱设计方法
CN107885915B (zh) * 2017-10-26 2019-06-28 江苏大学 一种基于一维混合元胞自动机的汽车变厚度b柱设计方法
CN108959698A (zh) * 2018-05-18 2018-12-07 东南大学 一种基于三维元胞自动机技术的金属腐蚀形态模拟方法
WO2023245891A1 (zh) * 2022-06-20 2023-12-28 苏州培风图南半导体有限公司 一种刻蚀工艺仿真方法及系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN103336858B (zh) 2016-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103336858B (zh) 一种刻蚀和沉积工艺三维元胞信息存储结构及操作方法
CN102799679A (zh) 基于Hadoop的海量空间数据索引更新系统及方法
CN105653609A (zh) 基于内存的数据处理方法及装置
CN101976468A (zh) 一种多分辨率动态地形可视化方法及系统
CN112395288B (zh) 基于希尔伯特曲线的r树索引合并更新方法、装置及介质
Chen et al. Update-efficient indexing of moving objects in road networks
Eldawy et al. The era of big spatial data: a survey
CN117237503B (zh) 一种地理要素数据加速渲染及装置
CN114510775A (zh) 一种复杂模型三维空间曲网格划分方法
CN111130569B (zh) 一种空间信息数据自适应容错处理方法及系统
CN102254093B (zh) 基于泰森多边形的连通域统计相关算法
CN117009411A (zh) 一种基于点云数据网格化空间存储与索引方法、装置及计算机可读存储介质
CN113111612B (zh) 一种基于自适应空间剖分的离散点云重复点快速查找方法
Kontakis et al. Spatial indexing of complex virtual reality scenes in the web
CN104484404A (zh) 一种改善分布式文件系统中地理栅格数据文件处理方法
Wang et al. GLIN: a lightweight learned indexing mechanism for complex geometries
CN112988064A (zh) 一种面向并发多任务的磁盘图处理方法
CN100464335C (zh) 微机电系统中三维实体到标准工艺版图的转换方法
Rslan et al. An efficient hybridized index technique for moving object database
Untereiner et al. CPH: a compact representation for hierarchical meshes generated by primal refinement
Jin et al. Optimal design and modeling of variable-density triangular honeycomb structures
JP7562181B2 (ja) 処理装置、処理システム、処理方法、プログラム、及び、記録媒体
Raptopoulou et al. On past-time indexing of moving objects
CN110796729B (zh) 一种基于二叉树的网格划分方法
CN106980743A (zh) 一种基于稀疏存储格式的三维结构静力学仿真模拟方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20160210

Termination date: 20180604