JP2888024B2 - ３次元加工形状シミュレータ装置 - Google Patents
３次元加工形状シミュレータ装置Info
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- JP2888024B2 JP2888024B2 JP4101129A JP10112992A JP2888024B2 JP 2888024 B2 JP2888024 B2 JP 2888024B2 JP 4101129 A JP4101129 A JP 4101129A JP 10112992 A JP10112992 A JP 10112992A JP 2888024 B2 JP2888024 B2 JP 2888024B2
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- Japan
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ＬＳＩの３次元加工
形状を計算する形状シミュレータ装置に関し、定義した
立体の形状を記憶する３次元加工形状シミュレータ装置
に関する。
形状を計算する形状シミュレータ装置に関し、定義した
立体の形状を記憶する３次元加工形状シミュレータ装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩの三次元加工形状をシミュレート
する場合、まずその加工形状を電子データ化して記憶す
る必要がある。立体の形状を電子データとして記録する
方法として、直交座標系に並ぶ小さな立方体からなるメ
ッシュに分割し、それぞれのメッシュの密度によりその
立体の形状を記憶する方法がある。
する場合、まずその加工形状を電子データ化して記憶す
る必要がある。立体の形状を電子データとして記録する
方法として、直交座標系に並ぶ小さな立方体からなるメ
ッシュに分割し、それぞれのメッシュの密度によりその
立体の形状を記憶する方法がある。
【０００３】図６は、従来の形状記憶方法における各メ
ッシュの密度を求める計算方法を示すフローチャートで
ある。図６に示したように、まず各形状に応じたフラグ
が立ち上がり（ステップＳ５１）、それぞれの形状に応
じた解析式を持つサブルーチンへと飛んで各メッシュに
占める形状の体積を計算し（ステップＳ５２）、それを
各メッシュの密度として割り付ける。すなわち、初期形
状が円柱状のコンタクトホールの場合、まず、円柱形で
あることをフラグなどで認識し、円柱計算サブルーチン
へ飛び、ＸＹメッシュと円との交点を計算する。
ッシュの密度を求める計算方法を示すフローチャートで
ある。図６に示したように、まず各形状に応じたフラグ
が立ち上がり（ステップＳ５１）、それぞれの形状に応
じた解析式を持つサブルーチンへと飛んで各メッシュに
占める形状の体積を計算し（ステップＳ５２）、それを
各メッシュの密度として割り付ける。すなわち、初期形
状が円柱状のコンタクトホールの場合、まず、円柱形で
あることをフラグなどで認識し、円柱計算サブルーチン
へ飛び、ＸＹメッシュと円との交点を計算する。
【０００４】つぎに、各メッシュで幾つの頂点が円内に
入るか、また、頂点は入らなくとも辺が含まれるかなど
で場合分けを行い、各々の場合の計算ルーチンへ進む。
図７（ａ）に示した領域７１はメッシュの頂点が１つ含
まれる場合、図７（ｂ）に示した領域７２は２頂点が含
まれる場合、図７（ｃ）に示した領域７３は３頂点が含
まれる場合の例を示している。
入るか、また、頂点は入らなくとも辺が含まれるかなど
で場合分けを行い、各々の場合の計算ルーチンへ進む。
図７（ａ）に示した領域７１はメッシュの頂点が１つ含
まれる場合、図７（ｂ）に示した領域７２は２頂点が含
まれる場合、図７（ｃ）に示した領域７３は３頂点が含
まれる場合の例を示している。
【０００５】つぎに、メッシュの１頂点を含む場合を例
に取って計算ルーチンを説明する。図８（ａ）に示すメ
ッシュ中で円に含まれる領域８１の面積は、図８（ｂ）
に示す半径ｒ中心角θ（ｒａｄ）の扇形の面積から領域
８２で示される三角形の面積を引いた領域８３に、図８
（ｃ）に示す領域８５で示される三角形の面積を足した
次式で表される。
に取って計算ルーチンを説明する。図８（ａ）に示すメ
ッシュ中で円に含まれる領域８１の面積は、図８（ｂ）
に示す半径ｒ中心角θ（ｒａｄ）の扇形の面積から領域
８２で示される三角形の面積を引いた領域８３に、図８
（ｃ）に示す領域８５で示される三角形の面積を足した
次式で表される。
【０００６】 πｒ2・θ／２π-ｒcos（θ／２）・（（ｘa−ｘb）2＋（ｙa−ｙb）2）1/2／２ ＋（｜ｘa−ｘb｜・｜ｙa−ｙb｜）／２ ・・・（１）
【０００７】そして、メッシュ中に占める領域の体積
は、ｚ方向にメッシュ中に境界があるか無いかなどによ
り場合分けされるが、ｚ方向に境界がない場合を例にと
ると、図９に示すように式（１）にｚ方向メッシュ幅Δ
ｚをかけることで求められる。
は、ｚ方向にメッシュ中に境界があるか無いかなどによ
り場合分けされるが、ｚ方向に境界がない場合を例にと
ると、図９に示すように式（１）にｚ方向メッシュ幅Δ
ｚをかけることで求められる。
【０００８】図６に戻って、円柱形の孔がコンタクトホ
ールの場合、この求めた体積は空洞部分であるので、こ
のメッシュの密度は、その求めた体積をメッシュ体積
（Δｘ×Δｙ×Δｚ）で割り、それを１から引くことに
より求まる（ステップＳ５３）。ここで、密度が０であ
れば材料インデックスを１から０に変更する（ステップ
Ｓ５４）。
ールの場合、この求めた体積は空洞部分であるので、こ
のメッシュの密度は、その求めた体積をメッシュ体積
（Δｘ×Δｙ×Δｚ）で割り、それを１から引くことに
より求まる（ステップＳ５３）。ここで、密度が０であ
れば材料インデックスを１から０に変更する（ステップ
Ｓ５４）。
【０００９】以上のことをｘ，ｙ，ｚ全メッシュにわた
って行い（ステップＳ５５）、各メッシュでの密度と材
料インデックスを計算して求め、これらによりシミュレ
ートしようとする形状を記憶する。
って行い（ステップＳ５５）、各メッシュでの密度と材
料インデックスを計算して求め、これらによりシミュレ
ートしようとする形状を記憶する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】従来の形状シミュレー
タの形状記憶方法は、以上のような方法をとっているの
で、各形状毎に計算ルーチンを持たねばならず、また、
メッシュに分けてからも場合別けが非常に多く、計算が
複雑になり、また、ちょっとした形状の変更でも新たな
計算ルーチンを作らないと対応できず汎用性が無いとい
う問題があった。
タの形状記憶方法は、以上のような方法をとっているの
で、各形状毎に計算ルーチンを持たねばならず、また、
メッシュに分けてからも場合別けが非常に多く、計算が
複雑になり、また、ちょっとした形状の変更でも新たな
計算ルーチンを作らないと対応できず汎用性が無いとい
う問題があった。
【００１１】この発明は、以上のような問題点を解消す
るためになされたもので、単一の処理方法でどのような
形状でも精度よくその形状を記憶できるようにすること
を目的としている。
るためになされたもので、単一の処理方法でどのような
形状でも精度よくその形状を記憶できるようにすること
を目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】この発明に係る３次元加
工形状シミュレータ装置は、立体の境界が存在するメッ
シュを検索する手段と、その立体の境界が存在するメッ
シュを更に細かく再分割する手段と、再分割されたそれ
ぞれのメッシュ中心が領域外のものと領域内のものとの
それぞれの総体積によりその境界が存在するメッシュの
密度を求める手段と、立体の境界と交わらない領域内の
メッシュの密度を０とし、その立体の境界と交わらない
領域外のメッシュの密度を１とすることにより立体の形
状を記憶する手段とを備えるようにしたものである。ま
た、立体の境界が存在するメッシュ中に乱数を発生させ
る手段と、その乱数のなかでメッシュ中の領域内の個数
を求め、求めた個数によりメッシュの密度を求める手段
とを備えるようにしたものである。
工形状シミュレータ装置は、立体の境界が存在するメッ
シュを検索する手段と、その立体の境界が存在するメッ
シュを更に細かく再分割する手段と、再分割されたそれ
ぞれのメッシュ中心が領域外のものと領域内のものとの
それぞれの総体積によりその境界が存在するメッシュの
密度を求める手段と、立体の境界と交わらない領域内の
メッシュの密度を０とし、その立体の境界と交わらない
領域外のメッシュの密度を１とすることにより立体の形
状を記憶する手段とを備えるようにしたものである。ま
た、立体の境界が存在するメッシュ中に乱数を発生させ
る手段と、その乱数のなかでメッシュ中の領域内の個数
を求め、求めた個数によりメッシュの密度を求める手段
とを備えるようにしたものである。
【００１３】
【作用】境界となるメッシュを再分割するか、または、
境界となるメッシュ中に乱数発生し、再分割をしたメッ
シュや発生した乱数の個数により密度を求める。
境界となるメッシュ中に乱数発生し、再分割をしたメッ
シュや発生した乱数の個数により密度を求める。
【００１４】
【実施例】以下、この発明の１実施例を図について説明
する。図１はこの発明の３次元加工形状シミュレータ装
置の動作を示すフローチャートである。ここでは、ＭＯ
ＳＦＥＴのコンタクトホールの形状を記憶する場合を考
える。図２は、コンタクトホールを示す円柱形とその境
界に存在するメッシュを示す断面図であり、１は円柱形
の境界、２は境界メッシュ、３は境界メッシュ３を再分
割した再分割メッシュであり、３ａはそののなかで境界
１の外側に存在する再分割メッシュ、３ｂはそのなかで
境界１の内側に存在する再分割メッシュである。また、
図３は境界メッシュ２の斜視図である。
する。図１はこの発明の３次元加工形状シミュレータ装
置の動作を示すフローチャートである。ここでは、ＭＯ
ＳＦＥＴのコンタクトホールの形状を記憶する場合を考
える。図２は、コンタクトホールを示す円柱形とその境
界に存在するメッシュを示す断面図であり、１は円柱形
の境界、２は境界メッシュ、３は境界メッシュ３を再分
割した再分割メッシュであり、３ａはそののなかで境界
１の外側に存在する再分割メッシュ、３ｂはそのなかで
境界１の内側に存在する再分割メッシュである。また、
図３は境界メッシュ２の斜視図である。
【００１５】次に、図２，図３を参照し、図１のフロー
チャートを用いてこの３次元加工形状シミュレータ装置
の動作を説明する。まず、記憶しようとする円柱形を、
その円柱形が含まれる立方体を座標系として、Ｘ，Ｙ，
Ｚ各軸を１０分割して１０００個の初期メッシュを作
り、これをＺ軸方向に１０個に分離し、それぞれの断面
の領域（形状）を表す方程式に変換する（ステップＳ
１）。次に、その中で領域の境界１を含むメッシュを探
し、それらを境界メッシュ２とし（ステップＳ２）、次
いで、メッシュの中で境界メッシュ２かそうでないかを
判断する（ステップＳ３）。
チャートを用いてこの３次元加工形状シミュレータ装置
の動作を説明する。まず、記憶しようとする円柱形を、
その円柱形が含まれる立方体を座標系として、Ｘ，Ｙ，
Ｚ各軸を１０分割して１０００個の初期メッシュを作
り、これをＺ軸方向に１０個に分離し、それぞれの断面
の領域（形状）を表す方程式に変換する（ステップＳ
１）。次に、その中で領域の境界１を含むメッシュを探
し、それらを境界メッシュ２とし（ステップＳ２）、次
いで、メッシュの中で境界メッシュ２かそうでないかを
判断する（ステップＳ３）。
【００１６】メッシュが境界１を含む場合は、この境界
メッシュ２を更にＸ，Ｙ方向に１０個に再分割し（ステ
ップＳ４）、図２に示すように、これをＺ軸方向に１０
個に分けてそれぞれの領域（断面形状）を表す方程式を
作る（ステップＳ５）。ここで、この円柱形はコンタク
トホールであり中が空洞なので、図３に示すように、再
分割された１０００個の再分割メッシュ３の内、その中
心が方程式で表された領域の外にある再分割メッシュ３
ａの体積を加算して、これを１０００個分の再分割メッ
シュ３の体積で割り、この境界メッシュ２の密度とし、
加えて、この境界メッシュ２の材料インデックスを１と
する（ステップＳ６）。
メッシュ２を更にＸ，Ｙ方向に１０個に再分割し（ステ
ップＳ４）、図２に示すように、これをＺ軸方向に１０
個に分けてそれぞれの領域（断面形状）を表す方程式を
作る（ステップＳ５）。ここで、この円柱形はコンタク
トホールであり中が空洞なので、図３に示すように、再
分割された１０００個の再分割メッシュ３の内、その中
心が方程式で表された領域の外にある再分割メッシュ３
ａの体積を加算して、これを１０００個分の再分割メッ
シュ３の体積で割り、この境界メッシュ２の密度とし、
加えて、この境界メッシュ２の材料インデックスを１と
する（ステップＳ６）。
【００１７】一方、初期メッシュの中で、円柱形の境界
が存在しないメッシュは、領域の外か内かに分けて（ス
テップＳ７）、円柱形の領域外の初期メッシュは密度を
１，材料インデックスを１とし（ステップＳ８）、円柱
形の領域内は空洞なので、この領域の初期メッシュは密
度を０，材料インデックスを０とする（ステップＳ
９）。以上のことを、すべての初期メッシュについて行
い、それらを記憶することで、円柱形の形状を記憶した
こととする。
が存在しないメッシュは、領域の外か内かに分けて（ス
テップＳ７）、円柱形の領域外の初期メッシュは密度を
１，材料インデックスを１とし（ステップＳ８）、円柱
形の領域内は空洞なので、この領域の初期メッシュは密
度を０，材料インデックスを０とする（ステップＳ
９）。以上のことを、すべての初期メッシュについて行
い、それらを記憶することで、円柱形の形状を記憶した
こととする。
【００１８】なお、上記実施例では、境界メッシュの再
分割をＸ，Ｙ，Ｚ方向に各１０個づつとしたが、図４の
フローチャートに示すように、境界メッシュと判断され
たメッシュは（ステップＳ３）、境界メッシュ中の領域
境界を示す形状の、例えば、微分係数などの変化量に応
じて、変化量の大きいところは再分割の数を増やし、変
化量の少ないところは再分割の数を減らすように再分割
し（ステップＳ４ａ）、その後これをＺ軸方向に１０個
に分けてそれぞれの領域（断面形状）を表す方程式を作
用にしても良い（ステップＳ５）。
分割をＸ，Ｙ，Ｚ方向に各１０個づつとしたが、図４の
フローチャートに示すように、境界メッシュと判断され
たメッシュは（ステップＳ３）、境界メッシュ中の領域
境界を示す形状の、例えば、微分係数などの変化量に応
じて、変化量の大きいところは再分割の数を増やし、変
化量の少ないところは再分割の数を減らすように再分割
し（ステップＳ４ａ）、その後これをＺ軸方向に１０個
に分けてそれぞれの領域（断面形状）を表す方程式を作
用にしても良い（ステップＳ５）。
【００１９】また、上記実施例では、境界メッシュの密
度をメッシュを再分割することにより求めたが、図５の
フローチャートに示すように、境界メッシュの中に乱数
を発生させることにより複数の点を生成し（ステップＳ
３ｂ）、次のステップ５ｂでこの点の領域外の個数によ
りこの境界メッシュの密度を求めるようにしてもよい。
度をメッシュを再分割することにより求めたが、図５の
フローチャートに示すように、境界メッシュの中に乱数
を発生させることにより複数の点を生成し（ステップＳ
３ｂ）、次のステップ５ｂでこの点の領域外の個数によ
りこの境界メッシュの密度を求めるようにしてもよい。
【００２０】なお、上記実施例では、直交メッシュ（立
方体）系からなるカーテシアン座標を使用したが、円柱
座標や極座標などの他の座標系でもよく、三角メッシュ
や円柱メッシュでも同様の効果を奏する。また、上記実
施例では、３次元形状について述べたが、２次元の形状
でもよい。
方体）系からなるカーテシアン座標を使用したが、円柱
座標や極座標などの他の座標系でもよく、三角メッシュ
や円柱メッシュでも同様の効果を奏する。また、上記実
施例では、３次元形状について述べたが、２次元の形状
でもよい。
【００２１】
【発明の効果】以上のようにこの発明では、形状記憶を
するために分割したメッシュの密度を求めるために、複
数の複雑な計算を必要とせず単一の処理で行えるので、
どのような形状でも精度よく記憶ができるという効果が
ある。
するために分割したメッシュの密度を求めるために、複
数の複雑な計算を必要とせず単一の処理で行えるので、
どのような形状でも精度よく記憶ができるという効果が
ある。
【図１】 この発明の１実施例の３次元加工形状シミュ
レータ装置の動作を示すフローチャートである。
レータ装置の動作を示すフローチャートである。
【図２】 初期メッシュの再分割の状態を示す平面図で
ある。
ある。
【図３】 初期メッシュの再分割の状態を示す斜視図で
ある。
ある。
【図４】 この発明の他の実施例を示す、領域の形状の
変化量に伴いメッシュの再分割の数を変化させる、３次
元加工形状シミュレータ装置の動作のフローチャートで
ある。
変化量に伴いメッシュの再分割の数を変化させる、３次
元加工形状シミュレータ装置の動作のフローチャートで
ある。
【図５】 この発明の他の実施例を示す、初期メッシュ
中に乱数による複数の点を生成することによりこのメッ
シュの密度を求めるようにした３次元加工形状シミュレ
ータ装置の動作のフローチャートである。
中に乱数による複数の点を生成することによりこのメッ
シュの密度を求めるようにした３次元加工形状シミュレ
ータ装置の動作のフローチャートである。
【図６】 従来の形状記憶方法を示すフローチャートで
ある。
ある。
【図７】 従来の形状記憶方法の境界メッシュの場合別
けの形状示す平面図である。
けの形状示す平面図である。
【図８】 従来の形状記憶方法の境界メッシュの密度を
求めるときの図形処理を示す平面図である。
求めるときの図形処理を示す平面図である。
【図９】 従来の形状記憶方法の境界メッシュを示す斜
視図である。
視図である。
１ 境界 ２ 境界メッシュ ３，３ａ，３ｂ 再分割メッシュ
Claims (2)
- 【請求項１】 立体の形状をメッシュで分割し、前記メ
ッシュの密度を求め、そのそれぞれのメッシュの密度に
より形状を記憶する３次元加工形状シミュレータ装置に
おいて、 前記立体の境界が存在するメッシュを検索する手段と、 前記境界が存在するメッシュを更に細かく再分割する手
段と、 再分割されたそれぞれのメッシュ中心が領域外のものと
領域内のものとのそれぞれの総体積により前記境界が存
在するメッシュの密度を求める手段と、 前記立体の境界と交わらない領域内のメッシュの密度を
０とし、前記立体の境界と交わらない領域外のメッシュ
の密度を１とすることにより立体の形状を記憶する手段
と を備えたことを特徴とする３次元加工形状シミュレー
タ装置。 - 【請求項２】 立体の形状をメッシュで分割し、前記メ
ッシュの密度を求め、そのそれぞれのメッシュの密度に
より形状を記憶する３次元加工形状シミュレータ装置に
おいて、 前記立体の境界が存在するメッシュを検索する手段と、 前記立体の境界が存在するメッシュ中に乱数を発生させ
る手段と、 前記乱数の前記メッシュ中の領域内と領域外との個数よ
り前記メッシュの密度を求める手段と、 前記立体の境界と交わらない領域内のメッシュの密度を
０とし、前記立体の境界と交わらない領域外のメッシュ
の密度を１とすることにより立体の形状を記憶する手段
とを備えたことを特徴とする３次元加工形状シミュレー
タ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4101129A JP2888024B2 (ja) | 1992-04-21 | 1992-04-21 | ３次元加工形状シミュレータ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4101129A JP2888024B2 (ja) | 1992-04-21 | 1992-04-21 | ３次元加工形状シミュレータ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05298398A JPH05298398A (ja) | 1993-11-12 |
| JP2888024B2 true JP2888024B2 (ja) | 1999-05-10 |
Family
ID=14292472
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4101129A Expired - Fee Related JP2888024B2 (ja) | 1992-04-21 | 1992-04-21 | ３次元加工形状シミュレータ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2888024B2 (ja) |
-
1992
- 1992-04-21 JP JP4101129A patent/JP2888024B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05298398A (ja) | 1993-11-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
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