直寫式光刻系統中的圖像灰度數據的壓縮方法
2023-10-11 04:27:44 1
專利名稱：直寫式光刻系統中的圖像灰度數據的壓縮方法
技術領域：
本發明涉及半導體行業和印刷電路板行業光刻領域，具體涉及一種直寫式光刻系統中的圖像灰度數據的壓縮方法。
背景技術：
傾斜掃描工作原理是將直寫曝光系統中的空間光調製器即數字微鏡DMD傾斜旋轉，利用傾斜後微鏡DMD的相鄰微鏡的在工件臺投影面的曝光中心X、Y的間距縮小，從而改變曝光能量變化空間範圍，達到縮小柵格尺寸的目的，提高圖像的解析度。直寫曝光系統中採用傾斜掃描工作方式，以增強圖像的解析度，但完全依靠傾斜掃描曝光提高圖像解析度在目前有許多解決的問題。微鏡DMD傾斜旋轉角度由傾斜因子N計算出，傾斜角度小=arctg(l/N)，微鏡DMD的像素大小為10. 8 u m,傾斜旋轉後在曝光面投影的像素大小為Ipw=IO. 8X sin 4),即傾斜因子N越大，意味的圖像網格尺寸Ipw就越小，圖像的解析度越 高，傾斜掃描的位圖就越大，微鏡DMD以傾斜方式達到在X方向(與掃描方向垂直)的Ipw位移，但在Y方向(與掃描方向平行)是用工件臺的平移實現Ipw位移，因此在曝光掃描速度不變的情形下，傾斜因子N越大則須要微鏡DMD的更新頻率越快，快速的微鏡DMD鏡片翻轉對微鏡DMD壽命有影響。綜合比較，選擇傾斜因子N=4，再用灰度掃描方案使解析度滿足設計要求，但需要傳輸的數據按灰度級的位數成倍增加。本發明的特點是在通訊傳輸介質不變的基礎上，根據傾斜掃描曝光圖像的性能要求，壓縮圖像灰度數據，減少傳輸的數據量。
發明內容
本發明的目的是提供一能夠滿足數據傳輸要求的直寫式光刻系統中的圖像灰度數據的壓縮方法。本發明的技術方案如下
在直寫式光刻系統中的圖像灰度數據的壓縮方法，其特徵在於，以圖像行格式壓縮，每次檢查I XN灰度圖數據，以計算機識別的長度bit位數為單位，每個單位數由標示數和計數值構成，標示數用以說明壓縮的全白或者全黑或者相同灰度數據，計數值用以相同灰度數據的計數，其它灰度數據則不進行壓縮；
具體包括以下步驟
假設N=4 ;計算機識別的長度bit位數=16bit ；
(1)讀取一行灰度圖數據，建立壓縮緩衝區；
(2)壓縮入行起始標準HEX數為OxElEO；
(3 )取出I X 4灰度圖數據，保存，計數cnt清零；
(4)全白檢測，是計數cnt加1，重複取出1X4灰度圖數據作全白檢測，直至不是全白或者計數cnt大於15,則壓縮入OxFlFO+cnt ；
(5)全黑檢測，是計數cnt加1，重複取出1X4灰度圖數據作全黑檢測，直至不是全黑或者計數cnt大於15,則壓縮入OxFlEO+cnt ；
(6)對灰度數據的高12bit依次進行檢查，是OxFlF或者是OxFlE或者是OxElF或者是OxElEO，則設置標示數sing為0x0100，否則標示數sing為0x0000 ；
(7)把讀取到的灰度數據與上一個保存的灰度數據比較，不同轉下一個步驟；相同則計數cnt加I，重複取出I X 4灰度圖數據作相同檢測，直至是不相同或者計數cnt大於15，則保存的數據先與標示數sing求異或後壓入，再壓縮入OxElRHcnt ；
(8)壓縮入保存的數據先與標示數sing求異或的數；
(9)重複步驟(3) (8)，直至一行灰度數據檢查完；
(10)— 行灰度數據壓縮完畢，依次向下掃描壓縮圖像數據，重複步驟(I) (9)，直至全部圖像數據壓縮完。所述的N可以取值4 8。所述的計算機識別的長度bit位數可以是16bit、32bit、64bit。所述的單位數由標示數和計數值構成，可以標示數在前計數值在後，也可以標示數在後計數值在前。本發明根據直寫光刻系統中傾斜掃描的特點及技術要求，圖像曝光可以解析4pw以上的線寬，即最小線寬為4pw、線間距為4pw。像素的灰度值是圖形在此像素位置處的單位所佔面積比，如果全部包含此像素的網格單位則灰度值為I，如果全部不包含此像素的網格單位則灰度值為0，如果部分此像素的網格單位則灰度值為0 I間的小數，按16級灰度值取，在線或圖塊的邊緣的灰度值一般是I 15。像素的16級灰度值佔4bit位，4個像素共需用16bit，是計算機處理的一個字的長度。根據傾斜掃描曝光的圖像性能要求，分析各種圖形中的按Ipw網格的4個像素數據及排布，選擇最不可能的排布的數據進行組合，或者在不影響圖形質量的情況下做部分改動，使圖像數據即滿足壓縮要求，又不會損壞圖形質量。本發明一次處理一個I XN的有灰度的位圖，並組合為一個數據。按傾斜因子選擇N等於4，位圖的像素間距lpw，要求最小線寬為4pw，3個像素的間距小於最小線寬及最小線間距，因此3個位像素的灰度應相關性，灰度的變化應一致性，選擇相關性為0的3個像素灰度值做數據的指示標示，共佔數據12bit，餘下4bit數據表示壓縮數據量，在不可以壓縮的圖像數據時直接用其灰度值組合16bit數據，在出現可以壓縮數據時以設定的標示說明被壓縮的數據，如果出現類似被壓縮後的數據圖形像素時，需要將圖形像素做部分變化，如調整其灰度值以偏離被識別為壓縮數據。本發明的壓縮方法所對應的解壓縮方法是壓縮方法的逆處理，方法類似。本發明的有益效果在於
(1)壓縮簡單，速度快；
(2)壓縮後數據不會出現負壓縮，即不會有數量反而增加的問題；
(3)壓縮數據後的數據在傳輸中可以用行方式傳輸，速度易控制。
圖I是本發明的壓縮數據的結構編碼圖。
具體實施例方式實施例
在直寫式光刻系統中的圖像灰度數據的壓縮方法，以圖像行格式壓縮，每次檢查IXN灰度圖數據，以計算機識別的長度bit位數為單位，每個單位數由標示數和計數值構成，標示數用以說明壓縮的全白或者全黑或者相同灰度數據，計數值用以相同灰度數據的計數，其它灰度數據則不進行壓縮；N可以取值4 8，計算機識別的長度bit位數可以是16bit、32bit、64bit,單位數由標示數和計數值構成,可以標示數在前計數值在後，也可以標示數在後計數值在前。具體包括以下步驟 假設N=4 ;計算機識別的長度bit位數=16bit ；
(1)讀取一行灰度圖數據，建立壓縮緩衝區；
(2)壓縮入行起始標準HEX數為OxElEO；
(3 )取出I X 4灰度圖數據，保存，計數cnt清零；
(4)全白檢測，是計數cnt加1，重複取出1X4灰度圖數據作全白檢測，直至不是全白或者計數cnt大於15,則壓縮入OxFlFO+cnt ；
(5)全黑檢測，是計數cnt加1，重複取出1X4灰度圖數據作全黑檢測，直至不是全黑或者計數cnt大於15,則壓縮入OxFlEO+cnt ；
(6)對灰度數據的高12bit依次進行檢查，是OxFlF或者是OxFlE或者是OxElF或者是OxElEO，則設置標示數sing為0x0100，否則標示數sing為0x0000 ；
(7)把讀取到的灰度數據與上一個保存的灰度數據比較，不同轉下一個步驟；相同則計數cnt加1，重複取出I X4灰度圖數據作相同檢測，直至是不相同或者計數cnt大於15，則保存的數據先與標示數sing求異或後壓入，再壓縮入OxElRHcnt ；
(8)壓縮入保存的數據先與標示數sing求異或的數；
(9)重複步驟(3) (8)，直至一行灰度數據檢查完；
(10)—行灰度數據壓縮完畢，依次向下掃描壓縮圖像數據，重複步驟(I) (9)，直至全部圖像數據壓縮完。本發明的實施例按傾斜因子選擇的N等於4，1X4的16級灰度圖組合成16bit的
字數據。參照圖1，本發明選擇像素間相關性為O、最不可能出現的1X4的16級灰度圖，圖I中的ffiX數F、E、1、0是該像素的灰度值，X是表示計數值，計數範圍0 15，三個標誌性數據排布的像素在16bit數據佔高12位，計數值X佔低4位。灰度圖(I)的排列三個標誌性數據為ffiX數OxFlF，灰度圖(2)的排列三個標誌性數據為HEX數OxFlE，灰度圖(3)的排列三個標誌性數據為HEX數OxElF，灰度圖(4)由四個個標誌性數據排列的HEX數OxElEO。參照圖1，本發明選擇的標誌性像素排列是出現實際灰度圖的可能性最小，但在出現灰度圖前三個像素是0XF1F、0xF1E、0xE1F或者四個像素是OxElEO時則須將數據相應改為 0xF0F、0xF0E、0xE0F、0xE0E0。參照圖1，本發明壓縮的灰度圖像數據主要是對全白圖塊、全黑圖塊、1X4位灰度圖連續相同的圖像數據進行壓縮，其它灰度圖數據則保持，壓縮後的數據以行格式標誌。在實施例中定義全白圖塊的識別標誌為0xR)F、全黑圖塊的識別標誌為0xR)E、lX4位灰度圖連續相同的識別標誌為OxEOF，行的啟示識別標示為OxEOEO。其中1X4位灰度圖連續相同含義是指連續若干個1X4位灰度圖的數據相同，壓縮時低於灰度圖數據保留，其後最多可以跟隨16個相同的灰度圖數據被壓縮為一個16bit數即OxEOFO+相同的計數。另外，解壓縮是上壓縮步驟的逆過程，先檢查到行起始標誌，初始化I行數據的緩存空間，再檢查其後數據依次檢查是全白或全黑或相同，是則按計數值釋放灰度圖數據，不是則直接寫入灰度圖數據，直至檢查到行起始標誌則重複開始新的一行灰度圖數據的釋 放，循環至全部輸入的圖像數據解壓縮完成。
權利要求
1.一種在直寫式光刻系統中的圖像灰度數據的壓縮方法，其特徵在於，以圖像行格式壓縮，每次檢查IXN灰度圖數據，以計算機識別的長度bit位數為單位，每個單位數由標示數和計數值構成，標示數用以說明壓縮的全白或者全黑或者相同灰度數據，計數值用以說明相同灰度數據的計數，其它灰度數據則不進行壓縮； 具體包括以下步驟 假設N=4 ;計算機識別的長度bit位數=16bit ； (1)讀取一行灰度圖數據，建立壓縮緩衝區； (2)壓縮入行起始標準HEX數為OxElEO； (3)取出1X4灰度圖數據，保存，計數cnt清零； (4)全白檢測，是計數cnt加1，重複取出1X4灰度圖數據作全白檢測，直至不是全白或者計數cnt大於15,則壓縮入OxFlFO+cnt ； (5)全黑檢測，是計數cnt加1，重複取出1X4灰度圖數據作全黑檢測，直至不是全黑或者計數cnt大於15,則壓縮入OxFlEO+cnt ； (6)對灰度數據的高12bit依次進行檢查，是OxFlF或者是OxFlE或者是OxElF或者是ΟχΕΙΕΟ，則設置標示數sing為0x0100，否則標示數sing為0x0000 ； (7)把讀取到的灰度數據與上一個保存的灰度數據比較，不同轉下一個步驟；相同則計數cnt加1，重複取出I X4灰度圖數據作相同檢測，直至是不相同或者計數cnt大於15，則保存的數據先與標示數sing求異或後壓入，再壓縮入OxElRHcnt ； (8)壓縮入保存的數據先與標示數sing求異或的數； (9)重複步驟(3) (8)，直至一行灰度數據檢查完； (10)一行灰度數據壓縮完畢，依次向下掃描壓縮圖像數據，重複步驟(I) (9)，直至全部圖像數據壓縮完。
2.根據權利要求I所述的在直寫式光刻系統中的圖像灰度數據的壓縮方法，其特徵在於，所述的N可以取值4 8。
3.根據權利要求I所述的在直寫式光刻系統中的圖像灰度數據的壓縮方法，其特徵在於，所述的計算機識別的長度bit位數可以是16bit、32bit、64bit。
4.根據權利要求I所述的在直寫式光刻系統中的圖像灰度數據的壓縮方法，其特徵在於，所述的單位數由標示數和計數值構成，可以標示數在前計數值在後，也可以標示數在後計數值在前。
全文摘要
本發明涉及一種在直寫式光刻系統中的圖像灰度數據的壓縮方法，以圖像行格式壓縮，每次檢查1×N灰度圖數據，以計算機識別的長度bit位數為單位，每個單位數由標示數和計數值構成，標示數用以說明壓縮的全白或者全黑或者相同灰度數據，計數值用以說明相同的計數，其它灰度數據則不進行壓縮。本發明的壓縮方法在壓縮後的數據不會增加，壓縮比適中，壓縮與解壓縮的速度快。
文檔編號G03F7/20GK102736448SQ20121018919
公開日2012年10月17日 申請日期2012年6月8日 優先權日2012年6月8日
發明者張愛民, 陳修濤, 陳勇 申請人:合肥芯碩半導體有限公司