专利名称：直写式光刻系统中的图像灰度数据的压缩方法
技术领域：
本发明涉及半导体行业和印刷电路板行业光刻领域，具体涉及一种直写式光刻系统中的图像灰度数据的压缩方法。
背景技术：
倾斜扫描工作原理是将直写曝光系统中的空间光调制器即数字微镜DMD倾斜旋转，利用倾斜后微镜DMD的相邻微镜的在工件台投影面的曝光中心X、Y的间距缩小，从而改变曝光能量变化空间范围，达到缩小栅格尺寸的目的，提高图像的分辨率。直写曝光系统中采用倾斜扫描工作方式，以增强图像的分辨率，但完全依靠倾斜扫描曝光提高图像分辨率在目前有许多解决的问题。微镜DMD倾斜旋转角度由倾斜因子N计算出，倾斜角度小=arctg(l/N)，微镜DMD的像素大小为10. 8 u m,倾斜旋转后在曝光面投影的像素大小为Ipw=IO. 8X sin 4),即倾斜因子N越大，意味的图像网格尺寸Ipw就越小，图像的分辨率越 高，倾斜扫描的位图就越大，微镜DMD以倾斜方式达到在X方向(与扫描方向垂直)的Ipw位移，但在Y方向(与扫描方向平行)是用工件台的平移实现Ipw位移，因此在曝光扫描速度不变的情形下，倾斜因子N越大则须要微镜DMD的更新频率越快，快速的微镜DMD镜片翻转对微镜DMD寿命有影响。综合比较，选择倾斜因子N=4，再用灰度扫描方案使分辨率满足设计要求，但需要传输的数据按灰度级的位数成倍增加。本发明的特点是在通讯传输介质不变的基础上，根据倾斜扫描曝光图像的性能要求，压缩图像灰度数据，减少传输的数据量。
发明内容
本发明的目的是提供一能够满足数据传输要求的直写式光刻系统中的图像灰度数据的压缩方法。本发明的技术方案如下
在直写式光刻系统中的图像灰度数据的压缩方法，其特征在于，以图像行格式压缩，每次检查I XN灰度图数据，以计算机识别的长度bit位数为单位，每个单位数由标示数和计数值构成，标示数用以说明压缩的全白或者全黑或者相同灰度数据，计数值用以相同灰度数据的计数，其它灰度数据则不进行压缩；
具体包括以下步骤
假设N=4 ;计算机识别的长度bit位数=16bit ；
(1)读取一行灰度图数据，建立压缩缓冲区；
(2)压缩入行起始标准HEX数为OxElEO；
(3 )取出I X 4灰度图数据，保存，计数cnt清零；
(4)全白检测，是计数cnt加1，重复取出1X4灰度图数据作全白检测，直至不是全白或者计数cnt大于15,则压缩入OxFlFO+cnt ；
(5)全黑检测，是计数cnt加1，重复取出1X4灰度图数据作全黑检测，直至不是全黑或者计数cnt大于15,则压缩入OxFlEO+cnt ；
(6)对灰度数据的高12bit依次进行检查，是OxFlF或者是OxFlE或者是OxElF或者是OxElEO，则设置标示数sing为0x0100，否则标示数sing为0x0000 ；
(7)把读取到的灰度数据与上一个保存的灰度数据比较，不同转下一个步骤；相同则计数cnt加I，重复取出I X 4灰度图数据作相同检测，直至是不相同或者计数cnt大于15，则保存的数据先与标示数sing求异或后压入，再压缩入OxElRHcnt ；
(8)压缩入保存的数据先与标示数sing求异或的数；
(9)重复步骤(3) (8)，直至一行灰度数据检查完；
(10)— 行灰度数据压缩完毕，依次向下扫描压缩图像数据，重复步骤(I) (9)，直至全部图像数据压缩完。所述的N可以取值4 8。所述的计算机识别的长度bit位数可以是16bit、32bit、64bit。所述的单位数由标示数和计数值构成，可以标示数在前计数值在后，也可以标示数在后计数值在前。本发明根据直写光刻系统中倾斜扫描的特点及技术要求，图像曝光可以解析4pw以上的线宽，即最小线宽为4pw、线间距为4pw。像素的灰度值是图形在此像素位置处的单位所占面积比，如果全部包含此像素的网格单位则灰度值为I，如果全部不包含此像素的网格单位则灰度值为0，如果部分此像素的网格单位则灰度值为0 I间的小数，按16级灰度值取，在线或图块的边缘的灰度值一般是I 15。像素的16级灰度值占4bit位，4个像素共需用16bit，是计算机处理的一个字的长度。根据倾斜扫描曝光的图像性能要求，分析各种图形中的按Ipw网格的4个像素数据及排布，选择最不可能的排布的数据进行组合，或者在不影响图形质量的情况下做部分改动，使图像数据即满足压缩要求，又不会损坏图形质量。本发明一次处理一个I XN的有灰度的位图，并组合为一个数据。按倾斜因子选择N等于4，位图的像素间距lpw，要求最小线宽为4pw，3个像素的间距小于最小线宽及最小线间距，因此3个位像素的灰度应相关性，灰度的变化应一致性，选择相关性为0的3个像素灰度值做数据的指示标示，共占数据12bit，余下4bit数据表示压缩数据量，在不可以压缩的图像数据时直接用其灰度值组合16bit数据，在出现可以压缩数据时以设定的标示说明被压缩的数据，如果出现类似被压缩后的数据图形像素时，需要将图形像素做部分变化，如调整其灰度值以偏离被识别为压缩数据。本发明的压缩方法所对应的解压缩方法是压缩方法的逆处理，方法类似。本发明的有益效果在于
(1)压缩简单，速度快；
(2)压缩后数据不会出现负压缩，即不会有数量反而增加的问题；
(3)压缩数据后的数据在传输中可以用行方式传输，速度易控制。
图I是本发明的压缩数据的结构编码图。
具体实施例方式实施例
在直写式光刻系统中的图像灰度数据的压缩方法，以图像行格式压缩，每次检查IXN灰度图数据，以计算机识别的长度bit位数为单位，每个单位数由标示数和计数值构成，标示数用以说明压缩的全白或者全黑或者相同灰度数据，计数值用以相同灰度数据的计数，其它灰度数据则不进行压缩；N可以取值4 8，计算机识别的长度bit位数可以是16bit、32bit、64bit,单位数由标示数和计数值构成,可以标示数在前计数值在后，也可以标示数在后计数值在前。具体包括以下步骤 假设N=4 ;计算机识别的长度bit位数=16bit ；
(1)读取一行灰度图数据，建立压缩缓冲区；
(2)压缩入行起始标准HEX数为OxElEO；
(3 )取出I X 4灰度图数据，保存，计数cnt清零；
(4)全白检测，是计数cnt加1，重复取出1X4灰度图数据作全白检测，直至不是全白或者计数cnt大于15,则压缩入OxFlFO+cnt ；
(5)全黑检测，是计数cnt加1，重复取出1X4灰度图数据作全黑检测，直至不是全黑或者计数cnt大于15,则压缩入OxFlEO+cnt ；
(6)对灰度数据的高12bit依次进行检查，是OxFlF或者是OxFlE或者是OxElF或者是OxElEO，则设置标示数sing为0x0100，否则标示数sing为0x0000 ；
(7)把读取到的灰度数据与上一个保存的灰度数据比较，不同转下一个步骤；相同则计数cnt加1，重复取出I X4灰度图数据作相同检测，直至是不相同或者计数cnt大于15，则保存的数据先与标示数sing求异或后压入，再压缩入OxElRHcnt ；
(8)压缩入保存的数据先与标示数sing求异或的数；
(9)重复步骤(3) (8)，直至一行灰度数据检查完；
(10)—行灰度数据压缩完毕，依次向下扫描压缩图像数据，重复步骤(I) (9)，直至全部图像数据压缩完。本发明的实施例按倾斜因子选择的N等于4，1X4的16级灰度图组合成16bit的
字数据。参照图1，本发明选择像素间相关性为O、最不可能出现的1X4的16级灰度图，图I中的ffiX数F、E、1、0是该像素的灰度值，X是表示计数值，计数范围0 15，三个标志性数据排布的像素在16bit数据占高12位，计数值X占低4位。灰度图(I)的排列三个标志性数据为ffiX数OxFlF，灰度图(2)的排列三个标志性数据为HEX数OxFlE，灰度图(3)的排列三个标志性数据为HEX数OxElF，灰度图(4)由四个个标志性数据排列的HEX数OxElEO。参照图1，本发明选择的标志性像素排列是出现实际灰度图的可能性最小，但在出现灰度图前三个像素是0XF1F、0xF1E、0xE1F或者四个像素是OxElEO时则须将数据相应改为 0xF0F、0xF0E、0xE0F、0xE0E0。参照图1，本发明压缩的灰度图像数据主要是对全白图块、全黑图块、1X4位灰度图连续相同的图像数据进行压缩，其它灰度图数据则保持，压缩后的数据以行格式标志。在实施例中定义全白图块的识别标志为0xR)F、全黑图块的识别标志为0xR)E、lX4位灰度图连续相同的识别标志为OxEOF，行的启示识别标示为OxEOEO。其中1X4位灰度图连续相同含义是指连续若干个1X4位灰度图的数据相同，压缩时低于灰度图数据保留，其后最多可以跟随16个相同的灰度图数据被压缩为一个16bit数即OxEOFO+相同的计数。另外，解压缩是上压缩步骤的逆过程，先检查到行起始标志，初始化I行数据的缓存空间，再检查其后数据依次检查是全白或全黑或相同，是则按计数值释放灰度图数据，不是则直接写入灰度图数据，直至检查到行起始标志则重复开始新的一行灰度图数据的释 放，循环至全部输入的图像数据解压缩完成。
权利要求
1.一种在直写式光刻系统中的图像灰度数据的压缩方法，其特征在于，以图像行格式压缩，每次检查IXN灰度图数据，以计算机识别的长度bit位数为单位，每个单位数由标示数和计数值构成，标示数用以说明压缩的全白或者全黑或者相同灰度数据，计数值用以说明相同灰度数据的计数，其它灰度数据则不进行压缩； 具体包括以下步骤 假设N=4 ;计算机识别的长度bit位数=16bit ； (1)读取一行灰度图数据，建立压缩缓冲区； (2)压缩入行起始标准HEX数为OxElEO； (3)取出1X4灰度图数据，保存，计数cnt清零； (4)全白检测，是计数cnt加1，重复取出1X4灰度图数据作全白检测，直至不是全白或者计数cnt大于15,则压缩入OxFlFO+cnt ； (5)全黑检测，是计数cnt加1，重复取出1X4灰度图数据作全黑检测，直至不是全黑或者计数cnt大于15,则压缩入OxFlEO+cnt ； (6)对灰度数据的高12bit依次进行检查，是OxFlF或者是OxFlE或者是OxElF或者是ΟχΕΙΕΟ，则设置标示数sing为0x0100，否则标示数sing为0x0000 ； (7)把读取到的灰度数据与上一个保存的灰度数据比较，不同转下一个步骤；相同则计数cnt加1，重复取出I X4灰度图数据作相同检测，直至是不相同或者计数cnt大于15，则保存的数据先与标示数sing求异或后压入，再压缩入OxElRHcnt ； (8)压缩入保存的数据先与标示数sing求异或的数； (9)重复步骤(3) (8)，直至一行灰度数据检查完； (10)一行灰度数据压缩完毕，依次向下扫描压缩图像数据，重复步骤(I) (9)，直至全部图像数据压缩完。
2.根据权利要求I所述的在直写式光刻系统中的图像灰度数据的压缩方法，其特征在于，所述的N可以取值4 8。
3.根据权利要求I所述的在直写式光刻系统中的图像灰度数据的压缩方法，其特征在于，所述的计算机识别的长度bit位数可以是16bit、32bit、64bit。
4.根据权利要求I所述的在直写式光刻系统中的图像灰度数据的压缩方法，其特征在于，所述的单位数由标示数和计数值构成，可以标示数在前计数值在后，也可以标示数在后计数值在前。
全文摘要
本发明涉及一种在直写式光刻系统中的图像灰度数据的压缩方法，以图像行格式压缩，每次检查1×N灰度图数据，以计算机识别的长度bit位数为单位，每个单位数由标示数和计数值构成，标示数用以说明压缩的全白或者全黑或者相同灰度数据，计数值用以说明相同的计数，其它灰度数据则不进行压缩。本发明的压缩方法在压缩后的数据不会增加，压缩比适中，压缩与解压缩的速度快。
文档编号G03F7/20GK102736448SQ20121018919
公开日2012年10月17日 申请日期2012年6月8日 优先权日2012年6月8日
发明者张爱民, 陈修涛, 陈勇 申请人:合肥芯硕半导体有限公司