JP3328724B2 - 図形データの圧縮方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ＬＳＩ等の半導
体集積回路を設計，製作するために必要となる図形パタ
ン、特に回路の図形パタンをウエハ上に転写するときの
原板となるマスクを製作するときの図形パタンにおけ
る，図形データの圧縮方法および図形パタン発生装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路を構成する図形パタン
は、一般には多角形図形として表される。実際に、例え
ばフォトマスク（原図基板）に図形パタンを形成するに
あたっては、これらの多角形の図形は、矩形，台形，平
行四辺形などの単純な図形に変換され、描画される。回
路パタンの設計段階では、例えば頂点数１０個の多角形
で表現されている図形であっても、電子線やレーザを用
いた描画装置では、この多角形は矩形などの単純な図形
の集合体として処理される。

【０００３】これは、実際にパタンを描画するにあたっ
ては、矩形や台形といった単純な図形の方が、その発生
が容易であり、かつ、描画すべき図形が複雑であって
も、これらの単純な図形の組み合わせで表現できること
による。そして、回路設計が終了した後のマスクパタン
そのままでは、描画装置が描画のための図形パタンを発
生させることができず、それらを描画装置用の図形デー
タに変換する処理が必要となる。

【０００４】図９は、上述した描画装置の図形データの
具体的な構成例を示す説明図であり、（ａ）は矩形デー
タを描画する時のデータ記述例を示し、（ｂ）は水平台
形を描画する時のデータ記述例を示す。同図（ａ）に示
すように、描画装置における図形データは、描画するの
が矩形ｒ（Ｒｅｃｔａｎｇｌｅ）であることを示す図形
種類を示すデータＫ（Ｋｉｎｄ）と、電子ビームを用い
てパタン形成を行う場合はその照射量Ｄ（Ｄｏｓｅ）を
示すデータｄがある。そして、矩形の位置を示すため
に、その矩形の左下頂点のｘ座標を示す位置Ｘとｙ座標
を示す位置Ｙ、そして、矩形の大きさとしてその幅Ｗの
値ｗと高さＨの値ｈとを有する。

【０００５】また、図９（ｂ）に示すように、台形の場
合は、この図形種類Ｋはｚ（ｔｒａｎｐｅＺｏｉｄ）と
なる。そして、幅の変わりに下底Ｗの長さｗと上底Ｕの
長さｕを示すデータと、斜辺のパラメータＳとして左下
頂点と左上頂点のｘ座標の差ｓを備える。図９（ｂ）に
おいては、水平台形を示しているが、平行四辺形や三角
形は、この台形の特殊な場合として用いれば良い。ま
た、全ての辺が座標軸に平行でない四辺形であっても、
水平台形と垂直台形の組み合わせで表現できる。

【０００６】また、上記において、図形の各頂点の座標
を直接表現するようにしてもかまわない。そして、図形
を連続的に表記することも可能であり、例えば、矩形の
ための記述では５ワードが用いられ、その記述順は照射
量Ｄ，位置Ｘ，位置Ｙ，幅Ｗ，高さＨとなっているとの
ルールを決めておけばよい。

【０００７】上述では、図形を記述するためにその属性
を表す数値データの種類について説明したが、以下に、
これらの数値データがどのような値および範囲をとるか
について説明する。大規模集積回路などの半導体集積回
路では、その最小形成パタン寸法は０．１μｍ程度まで
達成されるといわれている。このような微細なパタンの
記述では、たとえば、２０ｎｍ間隔という細かい格子を
用いる。図形パタンの位置，幅，および，高さといった
属性は、全てこの格子状の点の上に対応して決められ
る。そして、その値は、格子の間隔、この場合では、２
０ｎｍを単位として表される。この単位を、ここではア
ドレスユニットと呼ぶ。

【０００８】チップの大きさを、一辺長を２０ｍｍとす
ると、２０ｎｍの格子は、１００００００個存在するこ
とになる。すなわち、２０ｎｍの単位で図形パタンを記
述する場合、図形位置や大きさの指定には７桁の数値の
記述が必要となる。実際には、チップ領域は、例えば１
ｍｍ程度の小さな領域に分けられ、あるいは更に小さ
な、例えば、５０μｍ程度の領域に分割され、その中で
図形記述が行われる。これは、パタンを描画する装置の
側からも、チップ全体をまとめて描画するのではなく、
一部の区切られた領域を順に描画していくことに対応し
ている。

【０００９】以上のことを、ベクタースキャン型の電子
ビーム露光装置を例に取り、詳細に説明する。電子ビー
ムを用いたパタン描画では、高精度に電子ビームの照射
位置を位置決めするために、この電子ビームを偏向する
領域は、例えば１ｍｍ角の中に制限されている。この領
域をフィールドと呼ぶ。フィールドを越える領域の描画
には、マスク基板などの試料を機械的に移動させてフィ
ールドをつなぎ合わせる。

【００１０】描画データは、フィールドごとに記述さ
れ、フィールド内のパタンデータは、例えば、フィール
ドの左下隅を原点とする座標系で記述される。フィール
ドの位置は、その左下原点をチップの左下を原点とした
座標値で指定する。アドレスユニットを２０ｎｍ，フィ
ールドサイズを１ｍｍとすると、フィールド内の図形記
述には、５００００までの数値指定が必要となる。２の
１６乗が約６４０００となることから、この数値の記述
には１６ビット（２バイト）が必要となる。

【００１１】そして、矩形の位置Ｘ，位置Ｙ，幅Ｗ，高
さＨを表現するのに、計８バイトを要する。台形では、
さらに、上程の長さＵ，斜辺のパラメータＳが必要とな
る。これに対して、図形種類は、矩形と２種類の台形を
指定するのであれば２ビットあればよく、また照射量指
定には８ビット程度あれば十分なので、図形種類と照射
量の指定は、２バイトで可能となる。図１０は、ある図
形を示す平面図と、これを上述したように記述したデー
タを示す説明図である。図１０（ａ）において、２０
１，２０３は矩形、２０２は台形である。そして、図１
０（ｂ）にこれら図形のデータが記述してある。

【００１２】図１０（ｂ）は、フィールドを単位として
座標値を記述してある。これに対して、以下に示すよう
に、フィールドをさらに小さいサブフィールドと呼ぶ小
領域に分け、サブフィールドごとに図形を記述する方法
もある。この、サブフィールドを単位とした記述では、
たとえば左下隅をサブフィールドの原点とし、この原点
がフィールドの座標系でどこに位置するかを指定すると
ともに、各図形の位置をサブフィールド原点からの距離
として記述する。

【００１３】サブフィールドの大きさを６０μｍ角、ア
ドレスユニットを２０ｎｍとすると、位置の記述は３０
００までの数値表現でよく、１２ビットで対応可能とな
る。各属性を表すのに１６ビットを与えると、４ビット
が残り、この４ビットにより１２ビットの数値データ
が、何の属性を表すかを示すことが可能となる。このよ
うに、サブフィールドを用いた記述を用いれば、図１０
（ｂ）に示したように、記述順を固定とする必要がな
く、図１０（ｃ）に示すように、前の図形の属性値と同
じ場合には、省略して前の値を引き継ぐことが可能とな
る。ただし、この場合は、その図形の記述が終わったこ
とを示すことが必要で、４ビットの中の１ビットをそれ
に割り当てることが必要となる。

【００１４】図１０（ｃ）において、各２バイトの左端
の記号は、４ビットが示す内容を表しており、Ｋは図形
種類と照射量を示し、Ｘはｘ座標を示し、ＸＥはｘ座標
値の指定と１つの図形記述の終了Ｅ（Ｅｎｄ）とを示し
ている。図１０（ａ）の場合、矩形２０１と矩形２０３
は、ｘ座標を除いて属性が同一であるため、矩形２０３
は、ＸＥで示される２バイトのみで記述が可能となって
いる。このように、属性が同じ場合に省略する方法は、
効率の良い圧縮効果が期待できる。

【００１５】効率の良い図形データの記述方法として既
に提案されている手法として、さらに次に示す２つがあ
る。１つは、図形が２次元に規則的に配列状にならんだ
場合に配列として表現するもので、ここでは配列命令を
利用した圧縮と呼ぶことにする。この、配列命令を利用
した圧縮では、１つの図形あるいは複数の図形からなる
１組の図形が、規則正しく等しい間隔でならんでいると
き、繰り返しの単位となる１つあるいは１組の図形と、
ｘｙそれぞれの方向における繰り返しの間隔と数とを指
定することにより表現する方法である。

【００１６】これは、メモリなどの周期性のある図形パ
タンの効率よい表現を可能とする。他の一つは、図形群
の登録と参照で、チップ内の複数の場所で出現する同一
の図形集団がある場合に、この図形集団を予め登録して
おき、必要な場所でその図形集団を呼び出す手法であ
る。プログラムのサブルーチンと類似の機能である。こ
こでは、図形群の登録と参照と呼ぶ。

【００１７】この手法は、例えば、ベクタースキャン型
の電子ビーム描画装置では、サブフィールドの位置を任
意に指定できることから、サブフィールドを単位として
登録することが可能である。そして、同一サブフィール
ドのデータを異なる場所で呼び出す機能は、大規模な配
列となる大容量メモリ、あるいは、ゲートアレーの下地
層のパタン記述で効果がある。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】従来では以上に示した
ように、図形データの効率的な記述を行うために、様々
な工夫がなされてきたが、ＬＳＩの集積度は、最小寸法
の減少とチップサイズの増加によって、その図形データ
の量が増加の一途をたどっている。特に、ＯＰＣ（Ｏｐ
ｔｉｃａｌ Ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏ
ｎ）と呼ばれる光転写時に生じるパタンの歪みを、あら
かじめフォトマスク上で補正する手法が重要となりつつ
ある。この補正をするには、形成すべきパタンの周辺に
補助パタンを付加することが必要となる。そのため、パ
タン数が飛躍的に増加することが免れない。

【００１９】１９９５年に、アメリカ合衆国ＳＩＡ（Se
miconductor Industry Association）が発表したロード
マップによれば、１ギガビットのＤＲＡＭでは、８ギガ
バイトとのデータ量になると予想されている。これは、
上述した、従来の方法によりデータを圧縮した場合であ
るが、非常に大きなデータ量であることには変わりな
い。

【００２０】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あり、半導体集積回路の図形パ
タンの記述をより効率的に行うことにより、図形データ
の量を縮小することを目的とする。このデータ量の縮小
は、データの扱いを容易とするだけでなく、描画装置が
用意しておかなければならない高速メモリの容量を低減
し、必要とされる計算機資源の節約ができるなど、経済
的な効果が得られるものであり、信頼性の向上にもつな
がる。

【００２１】

【課題を解決するための手段】この発明の図形データの
圧縮方法は、図形を表現するのに必要な図形データを、
図形を区別できるビット数のデータからなる認識番号に
置き換えた参照部を備え、図形を配置する領域を小領域
に分割して図形の位置データを小領域内の座標系で記述
し、図形をデータで表現するときは、位置データを、図
形の小領域内での位置が識別できるビット数のデータか
らなる認識番号に置き換えて記述し、図形を実際に表現
するときは、参照部を参照してその図形の認識番号を図
形データに置き換えることを特徴とする。すなわち、図
形データは、この種類の数を区別するだけのビット数か
らなるデータ量の小さな認識番号に置き換えられて表現
される。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下この発明の１実施の形態を図
を参照して説明する。この発明は、集積回路の図形パタ
ンの特徴を利用して、効率の良い圧縮を実現するもので
ある。まず、以下の表１，２に、この発明の概念におけ
る基本的な図形パタンの特徴を示す。

【００２３】

【００２４】

【００２５】上記表１は、同一図形の出現頻度を示して
いる。例えば、第１配線層には、全部で約６３９万個の
図形が存在しており、ここで使用されている図形の種類
は１０１９１種である。ここでいう図形の種類とは、図
形形状だけではなく、その寸法，および照射量指定値を
含んで、それらのいずれかが異なる場合は違う種類とし
た。このような大きさや照射量指定値まで含めて図形の
種類を区別する場合、その表記表現を固有図形，あるい
は，固有図形の種類として、矩形・台形といった形状の
みを扱う図形種類と区別する。

【００２６】これら、約１０，０００種の固有図形を、
その出現頻度で並べたのが、上記表１である。最も良く
出現した固有図形は、約６５万回利用され、これは全体
の１０％に相当している。良く出現する固有図形の上位
６４種類で考えれば、それらだけで全図形の７割以上
（累積百分率７２％）が含まれている。

【００２７】すなわち、これら６４種の図形を、その認
識番号とともに予め登録しておけば、認識番号を記述す
るだけで、全体の７割以上が記述できることになる。こ
れは素子分離層も同様のことである。６４種類の識別だ
けであれば、そのデータの量は６ビットでよく、極めて
効率的な固有図形の記述が可能となる。

【００２８】上記表２は、サブフィールドを利用したと
き、図形のＸ位置座標の分布を示している。第１配線層
で説明すれば、ｘ座標はチップ全体で約６３９万回指定
するが、サブフィールド内の座標値としてみれば、約６
４０種の座標値が繰り返して使用されているにすぎない
ことが良くわかる。良く利用されている座標値の上位６
４種で、全体の約３割がカバーできる。

【００２９】このことは、ｙ座標についても同様であ
り、利用頻度の高いｘとｙの座標値を、その認識番号と
ともに登録しておくことで、より少ないビット長でそれ
らの座標値を利用することが可能となる。その結果、従
来の記述では、先に述べたとおり、ｘあるいはｙどちら
かの座標値の記述に２バイトを要しているのに対して、
認識番号表を用いれば、２バイトでｘとｙとを同時に指
定することが可能となる。

【００３０】この発明のポイントは、利用頻度の高いデ
ータを、予め登録しておき、実データ長よりも長さの短
い認識番号を用いて実データを参照することにある。し
たがって、登録すべきデータは、実データの記述に長い
データ長を必要としており、かつ、利用される頻度の高
いものが望ましい。表１，２に示したとおり、固有図形
は、実データ長が長く、一部の実データが集中的に使用
されることから、短い認識番号に置き換えることは効果
的である。

【００３１】また、配列命令も、ｘｙ両方向の数と間隔
を指定する必要があり、かつ、種類が少ないと期待され
ることから、効果が期待される。さらに、ｘｙ座標値に
ついても、ｘとｙを２バイトで同時に指定できることか
ら、短い認識番号への置き換えは、データ量低減のため
に有効と考えられる。

【００３２】これらのデータを登録・参照する単位とし
て、チップ全体、フィールド単位、サブフィールド単位
がある。以下、まずフィールド毎にデータを登録する例
を用いて説明する。図１は、この発明の実施形態におけ
るデータの形態を示す説明図であり、フィールドに固有
図形を１２８個、配列命令を６４個、ｘｙ座標値をそれ
ぞれ６４個ずつ登録した例を示している。図１は、図形
データ記述の具体的な並びを模式的に示している。図１
の表記で、実際にはビットの並びが記述されるが、ここ
では図を煩わしくするだけで説明に関係のないものは
“−”で示してある。

【００３３】図形データの記述は、２バイト（１６ビッ
ト）を単位としている。また、アドレスユニットを２０
ｎｍ、サブフィールドの大きさを７５μｍ、フィールド
の大きさを２．４ｍｍとした。アドレスユニットを単位
とすると、サブフィールドは１２ビット、フィールドは
１７ビットで覆うことができる領域である。サブフィー
ルド内の数値データは、座標値など１２ビット以下で指
定可能なことから、以下の表３に示すように、１６ビッ
トの上位４ビットを下位１２ビットが何を表すかのコー
ドとして用いる規則体系とした。

【００３４】

【００３５】なお、表３において、Ｎｏ１，２は他の用
途で使用するものであり、Ｎｏ３はサブフィールドの開
始を示し、Ｎｏ４は登録データの開始を示し、Ｎｏ５は
ｘ座標値を示し、Ｎｏ６はｘ座標と描画を示し、Ｎｏ７
はｙ座標を示し、Ｎｏ８はｙ座標と描画を示し、Ｎｏ９
は矩形の幅もしくは台形下底の長さを示し、Ｎｏ１０は
矩形の高さもしくは台形下底と上底の間隔を示してい
る。また、Ｎｏ１１は台形上底の長さを示し、Ｎｏ１２
は台形の斜辺パラメータを示し、Ｎｏ１３は図形種類と
照射量指定を示し、Ｎｏ１４は３ワードを使用して反復
命令の開始を示し、Ｎｏ１５はｘ，ｙ座標の認識番号を
指定し、Ｎｏ１６は固有図形の認識番号を指定し、Ｎｏ
１７は反復命令の認識番号を指定している。

【００３６】上記表３は、図１の記述とするための、デ
ータ記述の規則を示している。表３は、本発明を具体化
するためのデータ記述の規則を示しており、「ＳＦ」等
の記号は、おおむね２バイト（１ワード）長のデータが
示す属性値が何かを示している。おおむねと記したの
は、配列命令など複数ワードから構成されるデータも存
在するためである。これらの属性は、先頭のワードの先
頭の４ビット等で示されている。ここで４ビット等とし
たのは、後で示すように図形あるいは反復命令（配列命
令）の認識番号参照については、先頭５ビットで判断し
ていることによる。

【００３７】以下、簡単に属性指定の手法について説明
する。ＳＦはサブフィールドの開始を意味し、１２ビッ
ト長のｎの値によってそのサブフィールドのデータに対
してユニークな番号を与えて、場合によっては、そのサ
ブフィールドのデータを繰り返し使用することを可能と
している。Ｘ、ＸＥ、ＹＥ、Ｗ、Ｈ、Ｕ、Ｓ、Ｋは既に
述べた通りである。ここではＥを付けた、すなわち図形
記述の最後の属性値として記述できるのは、Ｘあるいは
Ｙのみとした。その理由は、多重描画など極めて特殊な
描画を除けば、図形の位置は全ての図形で異なっている
ことによる。すなわち、ＷやＨなど他の属性値が変化し
た場合でも、まずＷ等を先に記述し、最後にＸあるいは
Ｙを記述することとした。

【００３８】またＫでは、図形種類に４ビット（１６種
類の指定が可能）、照射量指定に８ビット（２５６種
類）を割り当てた。以上は全て１ワードで記述するが、
Ｒの配列命令は第一ワードで繰り返しの回数（ｎｘ、ｎ
ｙ）と反復の対象となる図形の数（＃ ｏｆ ｆｉｇ
ｓ）をそれぞれ４ビットで、第二、第三ワードでｘ、ｙ
方向の反復間隔で示す３ワードで記述する。認識番号を
用いた属性値の登録は、Ｇで示した登録用のヘッダーを
用いる。登録する属性値として、固有図形、配列命令、
座標値Ｘ、座標値Ｙの４種類とした。

【００３９】表３で示した例では、登録属性の種類の指
定に３ビットで、その属性で登録する属性項目数を９ビ
ット（５１２種類まで識別可能）で示している。項目数
を指定するのは、登録すべき項目数が少ないときに登録
領域を可変長とするのが主な目的である。図１に示すｋ
ｉｎｄ＝Ｆは、固有図形（Ｆｉｇｕｒｅ）を登録するこ
とを意味し、登録項目数を１２８としている。この、登
録する固有図形のデータは通常の図形データ指定と同じ
記述ルールとした。この表記法だと、固有図形の属性の
中にＸＹのような図形記述の終了を示す項目がないの
で、項目の省略はできない。

【００４０】たとえば、矩形ならば、Ｋ、Ｗ、Ｈの３個
の属性値を指定して１項目を登録できる。また、台形で
は指定する属性項目が増えるので、図形の種類によって
記述の長さが異なる。１２８種類の固有図形をこのよう
に定義できるが、参照するときの認識番号は明記せず、
出現順に０から１２７までの番号を割り当てることとし
た。登録した固有図形を参照するのが、表３の「ＩＦ」
で、下位の１１ビットで認識番号を指定できる。しか
し、実際にフィールドに登録できる固有図形種類の最大
値は、登録時の項目数記述で決まるため、５１２とな
る。

【００４１】図１では、次に配列命令を登録している。
一つの配列命令は、繰り返しの数を示すＲ’と繰り返し
の間隔を示すｄｘ、ｄｙの３ワードから成る。ここで
Ｒ’としたのは、表３で示した通常の繰り返し命令では
対象とする図形数を規定するが、登録する配列命令では
図形数を特定しないことによる。このことにより、配列
命令の種類を減らすと共に、参照される頻度を上げるこ
とが可能となる。参照する場合には、表３の「ＩＲ」に
示した通り、対象とする図形数も指定する必要があり、
ここでは認識番号に６ビット（６４種類）、図形数に５
ビットを割り当てている。登録する配列命令の種類を６
４としたのはこの制限による。

【００４２】図１では、続けて座標値Ｘ、Ｙを登録して
いる。表３に示したｘ，ｙの形式を登録にも用いてい
る。図１で登録する項目数を６４ずつとしたのは、表３
の「ＩＰ」に示したとおり、参照時の認識番号にそれぞ
れ６ビット（６４種まで識別可能）を割り当てたことに
よる。

【００４３】以上、登録処理の終わった後、各サブフィ
ールド毎に描画図形の記述が始まる。図１では、第０番
のサブフィールドの開始が「ＳＦ」で示された後、「Ｉ
Ｒ」で配列命令の参照指定がある。ｎ＝６であり、６個
の図形に対して有効なことがわかる。この６個は、２種
類の固有図形で構成されて、反復される。

【００４４】以上（図１）の記述による図形配置の様子
を図２に示した。図中の「＃」記号は参照するときの認
識番号を示している。配列命令の記述は省略してある
が、２×２の配列として、反復の間隔ｄｘ、ｄｙを図２
に示した。固有図形の認識番号は、＃ｆ１等として記し
た。図２の矩形１０１〜１０３が＃ｆ１に、矩形１０４
〜１０６が＃ｆ２に対応している。＃ｘ１，＃ｙ１の
「ＩＰ」指定で矩形１０１の位置、＃ｘ２，＃ｙ２で矩
形１０２の位置、＃ｘ３、＃ｙ３で矩形１０３の位置が
それぞれ確定している。＃ｆ２を用いる図形の位置は、
矩形１０４は「ＩＰ」を利用しているが、矩形１０５，
１０６は通常の表記法による座標値ｘ１１、ｙ１２を用
いている。そして、矩形１０５のｘ１１に対応するｙ座
標値は、直前の矩形１０４の図形位置で指定された＃ｙ
４で示される値を引き続き利用する。

【００４５】図１に示した記述では、この後、反復命令
を用いず、単独の図形が連続的に位置が指定される場合
の例としてある。このことによる図形配置の様子を図３
に示した。同図において、矩形１０７と矩形１０９が
「ＩＰ」により指定され、矩形１０８では矩形１０７の
ｙ座標値を利用しつつ、ｘ１２によりｘ座標値を指定し
ている。図３において、ｘ１１、ｙ１２等が認識番号を
用いた参照となっていないのは、これらの数値の出現回
数が少なく、この例では上位６４位までに入っていない
ことによる。

【００４６】図１に示した記述例では、そのフィールド
内全体で共有するデータを登録したが、もっと小さい領
域でその領域に適した図形属性を登録することで、より
効率的なデータ記述が可能となる場合がある。図４は、
ｘｙ座標値だけを記述した例だが、フィールドに３２種
類、サブフィールドに３２種類のＸＹそれぞれの座標値
を登録した状態を示している。この場合、認識番号は０
から３１までがフィールド登録用、３２から６３までが
サブフィールド登録用とあらかじめ決めておく。

【００４７】仮にフィールドで登録する座標値が３２種
類なかった場合には、登録されていない認識番号は使用
されず、サブフィールドで登録される３２番からまた参
照可能な番号となる。このようにサブフィールドでも属
性値を登録可能とすると、局所的に特徴のある図形パタ
ンが存在しても、それに対応した参照が可能となる。そ
して、配列命令、固有図形についても同様の指定が可能
である。

【００４８】これとは逆に、データに局所性が無い場
合、例えば大容量のメモリの記述では、チップ全体で属
性値を共有することが圧縮の観点からは望ましい。この
ように、扱うデータによって効率的な登録・参照の単位
が変わるので、どの属性値を，どういう領域単位で，ど
れだけの項目数を登録・参照するかを、パタンデータ記
述の先頭のところで明記することも可能である。もちろ
ん、これらの記述ルールは、パタン発生装置である電子
ビーム描画装置等が、その機能をサポートしていること
が前提となる。

【００４９】たとえば、２０ｍｍ角チップを形成すると
き、フォトリソグラフィで用いる５倍のレチクル上で
は、このチップ領域が１００ｍｍ角の大きさになる。こ
れを７５μｍ角のサブフィールドで埋め尽くすと、サブ
フィールドの数は１７０万を越える。従って、フィール
ド内のサブフィールドの位置指定データも、データ圧縮
をする上で重要となる。

【００５０】サブフィールドは、通常フィールド内に規
則的に敷き詰められる。メモリなどの記述で、データ圧
縮の観点から、図形群をサブフィールドに割り当ててサ
ブフィールドの位置をパタン配置にあわせる場合でも、
その位置は規則性が高くなる。従って、ｘｙ座標値の認
識番号による参照は、サブフィールドの座標値指定にも
大きな効果を示す。

【００５１】図５（ａ）に、図１において前提とした値
を用いたときの、フィールド５１内のサブフィールド５
２の配置例を示す。フィールド５１一辺あたり３２のサ
ブフィールド５２が存在している。すなわち、一つのフ
ィールド５１中に３２×３２=１０２４のサブフィール
ド５２が存在しているが、そのｘｙ座標値の種類はそれ
ぞれ３２種類でしかない。座標値を直接記述するのであ
れば、それぞれは１７ビット長のため、ｘあるいはｙ座
標値の記述に２ワード必要となる。これに対し、あらか
じめ登録してある認識番号参照では、１ワードでｘｙ両
方の座標値の指定が可能となる。

【００５２】サブフィールド座標値の登録に当たって
は、あわせて６４種類の座標値を登録すれば良いが、サ
ブフィールド領域を正方形とするのであれば、ｘｙで同
じ値を使用でき、その場合は３２種類の登録で済むこと
になる。図５（ｂ）は、その具体的な記述例を示す説明
図であり、サブフィールド座標値の登録開始を示すコー
ドの後に、２ワード毎に値をその認識番号とともに記述
している。第一ワードの１２ビットに認識番号を割り当
て、４ビットに座標値の上位４ビットを割り当て、第二
ワードで座標値の下位１６ビットを割り当てている。座
標値としては２０ビットの記述が可能となっている。

【００５３】認識番号の記述は、必ずしも必要ではな
い。また、ｘｙ表を別々に登録するのであれば、その認
識コードを入れることも可能である。各サブフィールド
に対応した座標値は、サブフィールド座標値の記述開始
を示すコードに引き続いて記述される。ここでは、２ワ
ード毎の記述とし、第一ワードで表３の「ＳＦ」でのｎ
に相当するサブフィールド番号を指定し、第二ワードの
上位８ビットでＸ座標値をサブフィールド座標値認識番
号で指定し、同様に下位８ビットでＹ座標値を指定して
いる。

【００５４】フィールド内の位置指定は、フィールド位
置やサブフィールド位置をパタン配置にあわせるのでな
ければ、各フィールドで共通となる。従って、これらの
サブフィールド座標値の記述は、各フィールドの図形記
述に先立ってなされる。サブフィールドの位置をパタン
配置にあわせた場合には、登録する種類は増えるが、ｘ
ｙそれぞれが２５６種類以下であれば、ｘｙ両座標値そ
のものの指定は、１ワードで可能である。そして、サブ
フィールドのフィールド内座標値指定と同じことが、フ
ィールドのチップ内座標値指定についても言える。フィ
ールド座標値をあらかじめ登録して参照することも可能
である。

【００５５】以上、サブフィールドの存在を前提に説明
したが、これは、チップ全体の図形データを記述すると
きにその全体領域を小さい小領域に分割しておくと、本
発明がより有効に作用するためである。その理由を、上
記表２を例にとって以下に説明する。表２に示した第一
配線層では、サブフィールドを用いたときに出現するＸ
座標値の種類は、「順位」の項に示してあるように、た
かだか６４１でしかない。一方、サブフィールドという
小領域を導入せず、チップ全体としたときに使用される
Ｘ座標値の種類は、２７８２４存在している。サブフィ
ールドという小領域を導入することで、使用される座標
値の種類が２桁近く低減していることが解る。

【００５６】すなわち３万近い数値データが約６４０の
数値データに置き換えられており、その結果、約６４０
種の数値データの出現頻度は高まり、かつ種類が減った
ことで、その数値を指定するデータ長をも短くすること
が可能となっている。このように、本発明を位置座標の
記述に適用する場合、全体領域を小領域に分割する手法
を併用することでより、より効果的な圧縮が可能とな
る。

【００５７】次に、この小領域の大きさの決め方につい
て説明する。表２の例では、サブフィールド領域の一辺
長を４５μｍとしている。ここで、仮にこの長さを４
５．１μｍとすると、数値データの種類は表２に示した
程には減らないことが予想される。単純な例を挙げれ
ば、１．０μｍ間隔で記述された数値群を１０．０μｍ
の小領域を単位に記述すれば１０種類の数値を繰り返し
用いれば良いが、小領域の幅を１０．１μｍとしたら隣
の小領域ではまた新たな１０種類の数値を用いなければ
ならい。これは使用される座標の値の周期性を考慮して
小領域の大きさを決めることが重要なことを意味してい
る。

【００５８】ＬＳＩの設計では、配線をどのような間隔
で配置するか、ということが製造プロセス技術の関連か
らあらかじめ決められており、その数値を利用すれば容
易に小領域の大きさを決めることができる。仮にその数
値を入手できない場合でも、マスクパタンを記述した設
計データから、設計で用いた座標周期を推定することは
可能である。例えば、設計パタンデータではデータは階
層構造を取っており、上位のセルが下位のセルを呼び出
す形となっているので、その呼び出す座標値に注目すれ
ば、使用している座標周期を推定することが可能とな
る。

【００５９】ところで、図１で示した例は、サブフィー
ルドを単位に図形を記述しているが、以下に、フィール
ドを単位に図形記述する場合を簡単に説明する。座標値
記述などで２バイト（１６ビット）必要な場合には、そ
の数値の属性が何であるかを決める仕組みが別途必要と
なる。データの記述はバイトを単位に扱い、特に２バイ
ト，４バイトという単位が計算機の処理上望ましい。

【００６０】一例として、各図形の記述の最初に制御コ
ードを２バイト用意し、そこに、以下に続くデータ記述
の内容と長さを記述する手法がある。表３の「ＩＰ」に
対応した例で考えれば、“前に使用した固有図形を用い
て、その位置を認識番号で指定する”ということを、制
御コード１６ビットを用いて指定すれば良く、「ＩＰ」
では４ビットの中で割り振っていたのに比べれば、充分
な余裕がある。この場合、次の２バイトはｘｙ座標値の
認識番号の記述に使えるので、それぞれ８ビットの２５
６種類の座標値を参照することが可能となる。

【００６１】また、制御コードに２バイトを割り当てる
と、最低でも１図形４バイトがその記述に必要となる
が、制御コードを１バイトとする構成も考えられる。一
例として、ｘ座標値のみを認識番号指定で指定したい場
合には、上位１バイトでそのことを示し、下位の１バイ
トで認識番号を記述することができる。このように、様
々な指定方法が考えられるが、その要点となるところ
は、出現頻度の高い数値データを認識番号とともにあら
かじめ登録しておき、その認識番号を用いて参照・利用
することにある。さらに、フィールド内の座標値指定が
１６ビットを越える場合にも、認識番号参照では認識番
号のビット長でデータ記述の長さが決まる。このため、
その指定が短く、かつ２バイトの制約に適合し易いとい
うメリットも供えている。

【００６２】上述のことは、ＬＳＩパタンでは配列命令
がデータを圧縮するときに大きな効果を示す。特にマス
クの倍率が小さいときには、一つのサブフィールドに含
まれる図形数が多く、メモリのように明らかに配列その
ものでないパタンにおいても、配列命令の効果は大き
い。配列を考慮せず逐一的にデータ処理した場合でも、
最終的に描画データとするときには同一の固有図形毎に
ソートし、その位置座標値から規則性を判断して配列命
令が適用できるときには配列命令を使用することが、デ
ータ圧縮では重要となる。

【００６３】その場合、配列化できた図形群にとって
は、記述のための位置座標として配列表現するときに必
要となる基準となる図形の位置座標だけが必要で、展開
によって算出できる座標値は意味がない。図６に示す３
×４の配列データで説明すると、基準座標値はｘ３１、
ｙ３１で、繰り返しの間隔は（ｘ３２−ｘ３１），（ｙ
３２−ｙ３１）で表せる。

【００６４】すなわち、ｘ３１、ｙ３１以外の座標値
は、図形記述の座標値としては必要なく、ｘ３１、ｙ３
１にしても、出現頻度は一回になる。すなわち、登録座
標値の決定に当たって、単に図形に注目して座標値の出
現頻度を評価するのではなく、配列化できる図形は配列
化し、その上で図形表記に必要な座標値の出現すること
が望ましい。

【００６５】以下、表１，２に示したパタンを用いて、
本発明を適用した場合と適用しない場合の比較を表４に
示す。本発明の適用条件は、反復命令の登録数をフィー
ルド、サブフィールドとも最大３２種ずつ、固有図形は
それぞれ最大１２８種、ｘ、ｙ座標値は最大それぞれ３
２種ずつとし、配列表記した後の記述に必要な座標値の
出現頻度から登録する座標値を決めている。また、サブ
フィールド座標値の登録と識別番号による参照を用いて
いる。第一配線層では５７％に、素子分離層では５１％
に減少しており本発明の効果が示されている。

【００６６】

【００６７】以上、本発明の適用法について具体的に述
べてきたが、これらを実現するには、上述の表記法をふ
まえたデータを作成するプログラムと同時に、これらの
表記法を解釈してデータを復元する機能が備えられた、
電子ビーム露光装置などの図形パタン発生装置が必要で
ある。既に述べたように、従来よりデータの圧縮はなさ
れており、従って従来の電子ビーム描画装置において
も、その圧縮したデータを復元する機能は具備されてい
た。

【００６８】しかし、この発明においては、図形データ
を従来とは異なる圧縮をしており、本発明による圧縮デ
ータを利用するには、本発明による圧縮データの復元も
できるようにしなければならない。本発明により圧縮さ
れたデータを復元する機能のうち、配列状に並んだ図形
をその間隔や繰り返しの数から展開して求めたり、登録
された図形群を位置を変えて参照する機能は従来と同様
である。しかし、以下に示す、この発明における図形パ
タン発生装置では、頻繁に利用される数値を圧縮してそ
れを復元するものであり、データ圧縮のうち、数値デー
タそのものの復元にかかわる。

【００６９】まず、従来の図形パタン発生装置に関して
説明する。図７は、従来の図形パタン発生装置の一部構
成を示す構成図である。同図では、圧縮データにおける
省略された数値の復元回路を主な機能毎に示している。
なお、ここでは説明を簡単とするため、矩形データのみ
を対象とする。まず、描画開始に先立ち、磁気ディスク
（図示せず）に格納された描画データを、描画データ格
納メモリ３０２に書き込む。これは、各処理において磁
気ディスクから逐次データを読み出していたのでは、電
子ビームの高速描画に追いつかないためである。ここで
は、例えば、次のフィールドのデータをステージが移動
する時間などを利用して、対象データを描画データ格納
メモリ３０２に書き込んでおく。

【００７０】描画は以下のように進められる。アドレス
カウンタ３０１により、メモリ３０２の内容は順にレジ
スタ３０３に読み出される。そして、図１と同様に、そ
の内容は２バイトを単位にデータが記述され、１２ビッ
トの下位３０３ｂが数値等を、４ビットの上位３０３ａ
がその属性を表すとする。レジスタ３０３は、上位３０
３ａのデータをデコーダ３０４に渡し、デコーダ３０４
ではその値により下位３０３ｂが何を示すデータかを判
断する。そして、位置Ｘを格納するＸレジスタ３１０，
位置Ｙを格納するＹレジスタ３１１，幅Ｗを格納するＷ
レジスタ３１２，高さＨを格納するＨレジスタ３１３，
図形種類を格納するＦレジスタ３１４，照射量指定値を
格納するＤレジスタ３１５のうち、該当するレジスタに
下位３０３ｂの値を取り込むよう信号線３２１により指
示する。

【００７１】この一連の処理により、例えばＸレジスタ
３１０に位置Ｘの値が格納されることになる。この処理
をアドレスカウンタ３０１の値を一つずつ増加させて繰
り返す。デコーダ３０４は、表３の「ＸＥ」，「ＹＥ」
のような一つの図形データの終了を検出すると、その数
値データをレジスタにセットさせると共に、信号線３２
０によりＸレジスタ３１０からＤレジスタ３１５までの
各レジスタに値がセットされて、一つの図形描画の準備
ができたことを、描画制御の回路（図示せず）に知らせ
る。このようにして、前回用いた最新の数値データは、
常にＸレジスタ３１０からＤレジスタ３１５の各レジス
タに保持することが可能となる。

【００７２】次に、この発明における図形パタン発生装
置に関して説明する。図８は、この発明における図形パ
タン発生装置の一部構成を示す構成図である。以下、こ
の図形パタン発生装置の動作について説明する。図７に
示した従来と同様に、描画に先立って磁気ディスク（図
示せず）からデータを描画データ格納メモリ３０２に読
み込む。

【００７３】しかし、図８の図形パタン発生装置では、
このとき登録すべきデータを位置座標Ｘ登録データ格納
メモリ３０５，位置座標Ｙ登録データ格納メモリ３０
６，固有図形登録データ格納メモリ３０７に格納する。
そして、その他のデータは従来と同様に描画データ格納
メモリ３０２に格納する。なお、ここでは反復データは
省略した。

【００７４】レジスタ３０３の１２ビット分の下位３０
３ｂは、従来と同様、Ｘレジスタ３１０からＤレジスタ
３１５の各レジスタに接続されるとともに、位置座標Ｘ
登録データ格納メモリ３０５から固有図形登録データ格
納メモリ３０７にも接続される。これは、表３に示した
「ＩＰ」，「ＩＦ」の参照命令が来た場合には、その認
識番号を格納メモリに与えることができる構成とする。

【００７５】認識番号は、アドレスそのものであり、上
位３０３ａのデータをデコーダ３０４で判断した結果に
基づき、信号線３２２によって該当する登録データ格納
メモリからの読み出しが有効となって、登録された数値
データがＸレジスタ３１０からＤレジスタ３１５までの
中の該当するレジスタに渡される。なおこのときデコー
ダ３０４は、Ｘレジスタ３１０からＤレジスタ３１５ま
での該当するレジスタに、位置座標Ｘ登録データ格納メ
モリ３０５，位置座標Ｙ登録データ格納メモリ３０６，
固有図形登録データ格納メモリ３０７から取り込むべき
データがくることを信号線３２１により知らせる必要が
ある。また、表３の記述ルールに従うなら、「ＩＰ」命
令が来た場合には、信号線３２０により、一つの図形描
画の準備ができたことを知らせる。

【００７６】なお、上記の説明ではタイミングについて
は一切省略した。しかし、例えば、位置座標Ｘ登録デー
タ格納メモリ３０５，位置座標Ｙ登録データ格納メモリ
３０６，固有図形登録データ格納メモリ３０７から値を
読み出すには、そのための時間が必要で、読み出した値
を、Ｘレジスタ３１０からＤレジスタ３１５までの各レ
ジスタにセットするにはその時間を考慮しなければなら
ない。これらの機能は、現在のデジタル回路技術を用い
れば特殊な技巧を用いることなく容易に実現できる。

【００７７】サブフィールド座標値あるいはフィールド
座標値の復元も、図形データと同様にできる。これらの
座標値記述では、それらが配列状に規則正しく並んでい
る可能性が高い。このため、全ての座標値を登録するこ
ととすればで、全てのデータが認識番号となって実デー
タ記述が無くなる。したがって、図８に相当するハード
ウエアはより簡単な構成となる。また、フィールド座標
値であれば、その処理に比較的時間の余裕があることか
ら、ソフトウエアによる処理も可能である。

【００７８】また、この発明は、図形データの表示にも
適用できる。大量のデータの表示において、本発明で述
べた図形の特徴を利用した登録と参照を用いれば、その
データ量を削減できる。そして、その実現も容易であ
る。図形データを表示する計算機では、間接アドレスに
よるデータアクセスを用いる方が効率が良いことから、
高速な処理にも適している。

【００７９】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、図形を表現するのに必要な図形データを、図形を区
別できるビット数のデータからなる認識番号に置き換え
て記述するようにした。このため、図形パタンの記述を
より効率的に行えるようになり、記述する図形データの
量を従来より縮小することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施形態におけるデータの形態を
示す説明図である。

【図２】 図１の記述による図形配置の状態を示す平面
図である。

【図３】 配列命令を用いず、単独の図形が連続的に位
置が指定される場合の図形配置の状態を示す平面図であ
る。

【図４】 フィールドとサブフィールドそれぞれに位置
座標を登録した例を示す説明図である。

【図５】 フィールドとサフ゛フィールト゛との関係を示す説明
図である。

【図６】 図形を３×４の配列とした場合を示す平面図
である。

【図７】 従来の図形パタン発生装置の一部構成を示す
構成図である。

【図８】 この発明における図形パタン発生装置の一部
構成を示す構成図である。

【図９】 従来の描画装置における図形データの具体的
な構成例を示す説明図である。

【図１０】 ある図形を示す平面図と、これを記述した
データを示す説明図である。

【符号の説明】

３０１…アドレスカウンタ、３０２…描画データ格納メ
モリ、３０３…レジスタ、３０４…デコーダ、３０５…
位置座標Ｘ登録データ格納メモリ、３０６…位置座標Ｙ
登録データ格納メモリ、３０７…固有図形登録データ格
納メモリ、３１０…Ｘレジスタ、３１１…Ｙレジスタ、
３１２…Ｗレジスタ、３１３…Ｈレジスタ、３１４…Ｆ
レジスタ、３１５…Ｄレジスタ、３２０，３２１，３２
２…信号線。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−226236（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−29202（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−225216（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−128844（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−81819（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−122528（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−9433（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/027 G06F 17/50 G06T 9/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 図形を表現するのに必要な図形データ
   を、前記図形を区別できるビット数のデータからなる認
   識番号に置き換えた参照部を備え、図形を配置する領域を小領域に分割して前記図形の位置
   データを前記小領域内の座標系で記述し、 図形をデータで表現するときは、前記位置データを、前
   記図形の前記小領域内での位置が識別できるビット数の
   データからなる前記認識番号に置き換えて記述し、 図形を実際に表現するときは、その図形の認識番号を前
   記参照部を参照して図形データに置き換えることを特徴
   とする図形データの圧縮方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の図形データの圧縮方法に
   おいて、前記図形データが所定の規則に則って配置されている複
   数の図形は１つのものとして、前記図形データを前記 認
   識番号に置き換えることを特徴とした図形データの圧縮
   方法。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の図形データの圧
   縮方法において、同一図形が配列状に並べられかつ前記図形の配置が所望
   の形態となっている場合、予め配列状の表現としてか
   ら、前記図形の座標値の出現頻度が所望の閾値以上とな
   っているものを 認識番号に置き換えることを特徴とする
   図形データの圧縮方法。