JP3331339B2 - パターン発生装置用のラスタライザ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 1.発明の技術分野 本発明は、図形または物体を表すディジタル・データ
を、パターン発生システム上でプリントできるように、
ピクセル・フォーマットに変換する分野に関する。

2.従来技術 集積回路のフォトリソグラフィック製造では、放射粒
子エネルギーの影響を受けるレジストを所定のパターン
で露光させて、回路の微細形状を形成する。いくつかの
ケースでは、エネルギーを、パターンを含むマスクを通
過させ、それによって、半導体本体のフォトレジストを
選択的に露光させる。他の例では、レジストがマスク基
板上にあり、放射エネルギー自体の方向が、レジストに
パターンを形成するように制御される。この選択的な露
光は、マスク（またはレチクル）製作の一部として行う
ことも、あるいは、半導体ウェハを覆うレジスト膜上に
直接パターンを「書き込む」ために行うこともできる。
紫外線、可視光、コヒーレント光、Ｘ線、電子ビーム
（Ｅビーム）を含め、いくつかの放射エネルギー源が使
用されている。

集積回路のフォトリソグラフィック製造用のシステム
は、本発明の出願人に譲渡された「Laser Pattern Ge
neration Apparatus」と題する米国特許第4796038号に
記載されている。米国特許第4796038号では、回路パタ
ーンは、レーザ光線を方向付けて工作物をレーザ光線に
対して移動することによって、工作物上に書きこむこと
ができる。単一のレーザ光線を、ブラシを形成するよう
に８つの光線に分割する。ビームは、音響光学変調器
（AOM）を通過する。AOMは、回路パターンを形成する電
気信号を受信する。工作物上にパターンを書き込むと
き、AOMを使用してビームの強度を制御する。ステアリ
ング・ミラーを使用して、ズーム・レンズ構成を通過し
て回転多角形ミラーの方へ向かうように複数のビームを
方向付ける。このステアリング・ミラーを使用して、工
作物の移動に応答してビームを調整し整列させる。ズー
ム・レンズ構成は、ビームの寸法および配置を調整する
ためのものである。回転多角形ミラーは、複数のファセ
ットを有し、ビームを工作物上で走査させるために使用
される。次々の走査によって、工作物上にストライプ
（ステージの１回のパス）をプリントする。ストライプ
は、集積回路パターンの異なる部分から成る。次いで、
回路のすべてのストライプを工作物上にプリントする。
すなわち、回路パターンを工作物上に書き込む。

米国特許第4796038号のレーザ・パターン発生装置を
実施する市販のシステムには、オレゴン州BeavertonのE
TEC Systems社から市販されているCORE2100、2500、お
よびWAFER WRITE−60000 Systemsが含まれる。

上述のように、AOMによって受信される電気信号はラ
スタライザによって発生される。ラスタ化とは、パター
ンをピクセル値の集合に変換することを意味する。ピク
セル値は、AOMに送信される電気信号を表す。そのよう
なラスタライザは、本発明の出願人に譲渡された「Rast
erizer for Pattern Generator」と題する米国特許
第4806921号に記載されている。

放射エネルギー光線の変調の改良された制御方法は、
本発明の出願人に譲渡された「Pattern Generation S
ystem」と題する米国特許第4956650号に記載されてい
る。この特許では、ビームのターン・オン／ターン・オ
フの非線形性を訂正することができる。

ラスタ化は概念的には、回路パターンのビット・マッ
プ・イメージを作成することに類似している。ビット・
マップ・イメージは複数のピクセル値を含む。各ピクセ
ル値は、AOMに送信される電気信号に対応する。集積回
路をプリントするのに必要な微細な細部を得るために、
アドレス・グリッドはピクセル・グリッドよりも微細で
ある。

AOMに電気信号を提供するフローを第１図に関して説
明する。第１図を参照すると、形状命令および配置命令
（geometric primitive and placement instruc tion
s）を含むファイル101がラスタライザ102に与えられ
る。ファイル101は、商業的に知られている多数の書込
みフォーマットのうちの１つ、たとえばMEBES（商標
名）フォーマットやALFフォーマットでよい。ラスタラ
イザ102は、回路パターンのビット・マップ・イメージ1
03を作成する。したがって、パターンのビット・マップ
・イメージは、ウェハ上で何度もプリントされる。ビッ
ト・マップ・イメージ103は次いで、AOM104に与えられ
る。AOM104は、レーザ光線の工作物上への露光を制御
し、実際上、プリンティング動作を制御する。

知られているラスタライザは、レンダリング速度、２
ビット強度（輝度）、および柔軟性が限られている。し
たがって、本発明の目的は、増加された速度で複数のピ
クセル強度を供給することができ、スケーラビリティを
許容する、ラスタライザを提供することである。

発明の概要 パターン発生装置用のピクセル値を発生するラスタラ
イザを開示する。ピクセル値は、パターン発生装置のプ
リンティング機構を駆動する。ラスタライザは、プリン
トすべきパターンを定義するファイルを受信し、パター
ンをサブフレームに分割し、各サブフレームをラスタ化
し、次いで、パターン発生装置へのピクセルの供給を調
整する。本発明のラスタライザは、主として、前記ファ
イルを分割して１つまたは複数のサブフレームに変換す
るホスト処理手段と、各サブフレームをパスツライズ
（pasteurizing）する形状エンジンと、ピクセルを記憶
してパターン発生システムに転送するビーム・ボード
と、形状エンジンおよびビーム・ボードにホスト・プロ
セッサ手段を結合する直列バスならびに各形状エンジン
をビーム・ボードに結合するピクセル・バスとから成
る。

ホスト・プロセッサは、直列バスを介して異なるサブ
フレームを異なる形状エンジンに送信する。形状エンジ
ンは、各サブフレームを並行的にピクセルとしてラスタ
化する。形状エンジンは、ピクセル・バスを介してピク
セルをパケット単位でビーム・ボードに送信する。各ビ
ーム・ボードは、パターン発生装置の単一の書込み要
素、たとえば、ビームと相互接続される。ホスト・プロ
セッサは、形状エンジンからビーム・ボードへのピクセ
ル・パケットの伝送と、ビーム・ボードからパターン発
生装置へのピクセル値の伝送も制御する。

図面の簡単な説明 第１図は、パターン発生装置用のピクセル強度を発生
するための全体的なフローを示す図である。

第2a図は、時間遅延を導入した後に本発明の現在好ま
しい実施例によって使用される最終イメージ平面でのビ
ーム構成を示す図である。

第2b図は、時間遅延を導入する前のビーム構成を示す
図である。

第2c図は、時間遅延を導入した後のビーム構成を示す
図である。

第2d図は、本発明の好ましい実施例のステージ運動お
よびビーム運動の結果得られるプリンティングの角度を
示す図である。

第2e図は、発生すべきパターンの回転の結果得られる
整列していないプリンティング・イメージを示す図であ
る。

第2f図は、本発明の好ましい実施例で使用できるピク
セル時間遅延を導入した後の訂正されたプリンティング
・イメージを示す図である。

第3a図は、本発明の好ましい実施例によって使用され
る書込みグリッドを示す図である。

第3b図は、本発明の好ましい実施例によって使用され
るマスクに対するプリンティング方式を示す図である。

第3c図は、本発明の好ましい実施例によって実行され
るプリンティング方式のダブテーブル態様を示す図であ
る。

第４図は、本発明の好ましい実施例によって使用され
る形状座標およびフレームを示す図である。

第５図は、本発明の好ましい実施例のラスタライザの
ブロック図である。

第６図は、本発明の好ましい実施例で使用できる形状
エンジンのブロック図である。

第7a図は、本発明の好ましい実施例で使用できる２つ
のサブピクセル・マップを示す図である。

第7b図は、従来技術で知られているフル・サブピクセ
ル・マップの図である。

第7c図は、本発明の好ましい実施例で使用できるサン
プリングされたサブピクセルの図である。

第８図は、本発明の好ましい実施例で使用できるビー
ム・ボードのブロック図である。

第９図は、本発明の好ましい実施例で使用できるピク
セル・バスのブロック図である。

第10図は、本発明の好ましい実施例で使用できるピク
セル・バス転送プロトコルの流れ図である。

好ましい実施例の詳細な説明 パターン発生装置で使用できるピクセル値を発生する
方法および装置について説明する。そのようなレーザ・
パターン発生装置は特に、集積回路のフォトリソグラフ
ィック製造で使用するのに適している。以下の説明で
は、本発明を完全に理解してもらうために、ピクセル・
サイズ、プリンティング方式などに関して多数の特定の
詳細を記載する。しかし、当業者には、そのような特定
の詳細なしで本発明を実施できることが明らかになろ
う。他の例では、本発明を不必要にあいまいにしないよ
うに、ある種のプロトコル態様およびタイミング態様に
ついては詳しく述べない。

本発明の態様は、米国特許商標庁の文書開示計画に従
って出願された開示文書第311534号および第309875号で
開示されている。

本発明と共に使用できるパターン発生装置は、本出願
人に譲渡されたが、まだ通し番号が割り当てられていな
い、「Improved Laser Pattern Generation Appara
tus」と題する関連出願に記載されている。

プリント発生装置について説明する前に、ビーム構
成、使用される誤差平均化技法、および全体的なプリン
ト方式について説明しておくと有用である。

ビーム構成 上記のように、最初のレーザ光線は32本のビームに分
割されてブラシを形成し、工作物上にイメージを作成す
るように変調される。第2a図は、タイミング遅延を導入
した後の最終イメージ平面での実際上のビーム構成を示
す。第2a図を参照すると、ビームはそれぞれ、２つのグ
ループの16本のビーム201および202として構成されてい
る。グループ内の各ビームは、ストライプ軸において固
定された所定距離、すなわち、2Xピクセル間隔（0.533
マイクロメートル）だけ離れている。現在の好ましい実
施例では、ビームの直径は約0.4ミクロンである。ビー
ムを適切に変調するには、ビームどうしを１ミクロンま
たは２ミクロンよりも長い距離だけ離し、しかも、0.53
3マイクロメートルだけ離れている場合と同様にプリン
トしなければならない。現在の好ましい実施例では、ピ
クセル単位は、0.2666マイクロメートル（あるいは、幅
が25＊32/3ナノメートル）である。２つのグループの間
に、ストライプ軸における3Xピクセル間隔が含まれる
（0.8マイクロメートル）。ストライプ軸における２つ
のセクション間のこの間隔をジアステマル・スプリット
（diastemal split）と呼ぶ。ジアステマル・スプリッ
トは、プリンティング・プロセスでの次々のパスの間に
妥当な誤差平均化を行う役割を果たす。

工作物が所要のパターンを達成するためにブラシに垂
直な方向に移動すると、ブラシ中の各ビームのデータ
は、ｎクロック（またはピクセル周期）だけ遅延する。
現在の好ましい実施例では、ｎは６に等しい。これは、
ビームが正しい位置に来るまでデータを遅延させる。こ
の遅延は、走査方向でのビーム間の距離に対応する。実
際上のブラシはまっすぐな線である。

第2b図は、時間遅延を導入する前のビーム構成を示
す。第2b図を参照すると、時間遅延がない場合、ブラシ
から成るビームは、角度θ（シータ）210でプリントさ
れる。ピクセル211間の間隔およびジアステマル・スプ
リットがストライプ軸に対するものであることに留意さ
れたい。

次に、第2c図を参照すると、遅延後のビームのプリン
ティングが示されている。ビーム220が最初にプリント
され、ステージが左から右に移動していると仮定する
と、残りのビーム221ないし233は、結果として得られる
プリント・イメージがまっすぐな線になるようにタイミ
ングをとられる。

プリンティング角度 プリンティング・プロセスが行われると、ステージ運
動およびビーム運動によって、ステージ運動に対して角
度をなす線が作成される。これを第2d図に示す。第2d図
から、ステージ運動260がビーム運動261に垂直であるこ
とが分かる。第１の掃引262によって、ビーム運動軸263
に対して角度をなす線が作成される。この角度は、arct
an（32/4096）または7.812mラジアンであるarctan（91/
128）である。プリンティング角度によって一方向のプ
リンティングに制限されることに留意されたい。そうで
ない場合、「魚骨型（herringbone）」パターンがもた
らされる。

パターン全体がこの角度付きでプリントされる。隣接
するパスの開始位置は、すべての第１の掃引がジグザグ
なしで整列するよう、ずらされる。次に、プリントされ
たイメージ全体がこの角度だけ回転させられる。このよ
うにパターン全体が回転する。この目的は、角度付きの
プリントを行うことである。これを達成するには、ステ
ージ運動の軸をポリゴン・スピンの軸に対してわずかな
角度に設定する。遅延を導入してシータを18.434度に設
定すると、ポリゴン軸に正確に整列するブラシがもたら
される。したがって、走査フートプリントは、第2e図に
示したように平行四辺形に見える。これは、米国特許第
4796038号に記載されたレーザ・パターン発生で使用さ
れている方法である。

平行四辺形の端部の整列の誤差は、32ビーム・システ
ムの幅の広いブラシの場合、ピクセルの1/2である。こ
れは、許容できる誤差と比べて大きい。これを補償する
には、プリントされた領域が平行四辺形ではなく長方形
になるように、あらゆるピクセルをわずかな量だけ遅延
させて角度付きブラシを作成する。プリント・クロック
周期が20nsである場合、最大遅延は、約20nS＊1/2nSま
たは10nSである。ビーム間の遅延の増分は0.312ナノ秒
である。これが、上記でビーム構成に関して論じたビー
ム遅延の他の追加される第２の遅延であることに留意さ
れたい。最終的な結果は、第2f図に示したようになる。

プリント方式および誤差平均化 ピクセル・アドレス・グリッドを十分を小さくするこ
とによって、発生する虞れのあるグリッド・スナップ誤
差（輪郭をグリッドにスナップする（写す）際に生じる
誤差）が無視できるものになることが分かっている（こ
れは、ズーム・レンズ・アセンブリの必要をなくす効果
も有する）。所望のアドレス・グリッドは25nm（ナノメ
ートル）の倍数である。選択したアドレス・グリッドは
25nm/3すなわち8.3333nmである。各ピクセル単位は、32
アドレス・グリッド単位を表す。これを達成するには、
ビーム強度の変化（グレイ・スケーリング）をさせてエ
ッジ（辺）を配置する。従来型のシステムでは、グレイ
・スケールは主として、工作物に対する次々の物理ステ
ージ・パスによって得られた。最大で１つの中間グレイ
・スケール値が、ビーム強度によって直接、導入され
た。

本発明の現在好ましい実施例では、ブラシ中のビーム
の17個の強度変化レベルと、任意に選択可能な次のステ
ージ・パスとによって、グレイ・スケール（シェード）
を得る。強度値は、パターン発生装置に結合されたラス
タライザによって発生される。

解像度を増加させ、平均化を向上させるには、１回の
パスを標準グリッドに従って行い、１回のパスを升目補
間（interstitial）グリッドに従って行う。各パスの間
に、２つのグループの16本のビームが相互にインタリー
ブする。升目補間グリッドは、ストライプ軸と走査軸の
両方において標準グリッドから２分の１ピクセルだけず
れる。実際上、２つの物理ステージが通過すると、４回
のパスが行われる。各ビーム・グループごと、および各
パスごとに、異なるポリゴン・ファセット上にデータが
書き込まれる。しかし、同じデータを４回にわたって書
き込むのでなく、４回のパスの間のデータが、異なるピ
クセルをプリントする。ビーム直径がピクセル間隔より
も大きいので、平均化は依然として、近隣のピクセル間
で行われる。この平均化技法のために、１ピクセルおき
に回転ミラーの異なるファセット上にプリントしなけれ
ばならない。

現在好ましい実施例で使用されるピクセル・グリッド
を第3a図に示す。第3a図を参照すると、ＡおよびＢのラ
ベルの付いたピクセルが１つのステージ・パス上にプリ
ントされ、ＣおよびＤのラベルの付いたピクセルが１つ
のステージ・パス上にプリントされている。ＡおよびＢ
のラベルの付いたピクセルは標準グリッド上にプリント
され、ＣおよびＤのラベルの付いたピクセルは升目補間
グリッド上にプリントされている。

プリンティング・システムでは、パターンは、ｘ軸方
向に延びる細長い領域に分けて形成される。この領域は
ストライプと称され、従ってｘ軸はストライプ軸とも称
される。ストライプは、ｙ軸方向に延びる走査線で形成
され、ｙ軸は走査軸とも称される。ストライプはまた、
（所定数の並置された走査線から成る）フレームを並置
することによって形成されている。つまり、パターンは
ストライプにブレークダウンされ、ストライプはフレー
ムにブレークダウンされて走査線で形成される。フレー
ムはさらにｙ軸方向（走査軸）において分割され、実施
例では４つのサブフレームに分けられる。第４図を参照
すると、プリンティング・システムは、工作物（例えば
ウエハ）がストライプ軸402に沿ってステージによって
移動させられたとき、走査軸401に沿ってレチクルを横
切ってフレーム403をプリントする。フレームとは、パ
ターンのプリンティング単位であり、好ましい実施例で
は、第４図に示されるように４つのサブフレーム404を
含む。また、フレーム403は複数の走査線（405）で構成
され、フレームがストライプ軸（ｙ軸）方向に（すなわ
ちステージの異同方向に）沿って並ぶとストライプが形
成される。ストライプは、例えば図面上水平に移動する
ウエハ表面を横切って上下に移動するブラシのストロー
ク（運動つまり掃引）で作成される。１つのストライプ
が完成したとき、次にプリントすべきストライプは、完
成したストライプのすぐ下にあるレチクル上の位置にあ
る。この方式は、ストライプごとに異なるデータでレチ
クルをプリントする場合に受け入れられる。

複数のダイを含むマスクまたはウェハを同じデータで
プリントする場合、異なる方式が使用される。第3b図
は、集積回路のアレイをレチクルまたはウェハ上にプリ
ントする一般的なプリント方式を示す。第3b図を参照す
ると、基板の表面を横切りストライプ軸に沿ってストラ
イプがプリントされている。レチクルまたはウェハが複
数のダイから成ることに留意されたい。レチクルまたは
ウェハ上の各ダイは同じ回路パターンを有する。したが
って、ダイの各行ごとのデータの再計算および再ロード
を避けるには、ダイの各行ごとの同じ各ストライプを一
度にプリントする。これを第3b図に示す。この図では、
基板上のダイの様々な各行にストライプ301がプリント
されている。上述のように、各ストライプは、走査軸に
沿ってフレームをプリントすることによってプリントさ
れる。これは、第４図に関してさらに明らかになる。

第3c図は、ダブテーリングと呼ばれるプリント方式の
他の態様を示す。２回のパスを相互に並べてプリントす
るとき、突合せ誤差として知られる走査線の端部の相対
配置の小さな誤差が発生する。ダブテーリングは、個別
のビームによって形成される走査線を交互に走査方向に
ずらす技法である。これによって実際上、オフセットの
距離のわたって突合せ接続（butt joint）の誤差が平均
化される。

第3c図を参照すると、ビーム・ブラシの一部が示され
ている。第１のパスの間、ビームA1、A2、A3はビームB
1、B2、B3からずれる。パスｎと突き合わされるパスｍ
の間、ビームは同じオフセットを保持する。したがっ
て、ビームの結果として得られるプリントはインタリー
ブされる。

突合せ接続誤差は、標準グリッドに対する走査オフセ
ットで升目補間グリッドをプリントすることによってさ
らに低減される。このように、突合せ接続を含む領域
が、突合せ接続のない領域に対して平均化される。

第４図は、本発明の現在好ましい実施例で使用される
形状座標およびプリンティング単位（geometric coordi
nates and printing units））を示す。第４図を参照す
ると、走査軸401およびストライプ軸402が示されてい
る。第3b図に関して述べたように、パターンの一部を形
成するストライプは基板を横切ってプリントされる。正
確なピクセル・データを発生するために、ストライプは
様々な小部分に分割される。第１の単位をフレーム（た
とえば、フレーム403）と呼ぶ。フレーム403は、幅が10
24ピクセルで高さが4096ピクセルの領域である。ピクセ
ルは、複数のビームのうちのどれかでプリントされるも
のに対応する。現在好ましい実施例のピクセルは、幅が
0.26666マイクロメートルであり、17個のグレー・レベ
ルを有する。フレームは、４つのサブフレーム、たとえ
ばサブフレーム404を含む。サブフレームは、幅が1024
ピクセルで高さが1024ピクセルである。フレームおよび
サブフレームは、複数の走査線、たとえば走査線405か
ら成る。走査線とは、ブラシの１回の掃引である。ブラ
シの掃引は、フレームの高さにわたって行われる。ブラ
シは幅が32ピクセルなので、走査線は32ピクセルx4096
ピクセルである。

好ましい実施例のラスタライザの概要 第５図は、現在好ましい実施例のラスタライザのブロ
ック図である。ホスト・コンピュータ501は、回路パタ
ーンを形成するデータを受信するために外部コンピュー
タ・システム502と相互接続され、プリント制御情報を
受信するためにパターン発生装置503と相互接続されて
いる。外部コンピュータ・システム502から受信される
データは通常、配置（placement）に関する命令を含む
ファイルと、形状記述（geometry descriptions）のフ
ァイルである。そのようなファイルは、MEBESやALF（と
も商標名）など周知のフォーマットでよい。カリフォル
ニア州San JoseのCADENCE社から市販されているDRACUL
Aや、カリフォルニア州Los GatosのTranscripti on
Enterprise Limited社から市販されているCATSなど、
多数の周知の市販のアプリケーション・プログラムを使
用して、そのようなファイルを発生することができる。
その場合、ホスト・コンピュータ501上の計算手段は、
形状記述を形状エンジン（Geometry Engine）504ないし
511でラスタ化できるように分割し変換する。

現在好ましい実施例のホスト・コンピュータ501は、
カリフォルニア州Mountain ViewのSUN Microsystems
社から市販されているSPARCSTATIOH 10 ワークステー
ションである。しかし、本発明の趣旨および範囲から逸
脱せずに、同じ動作特性を有する他の市販のコンピュー
タ・システムまたは自社独自のコンピュータ・システム
を使用することができる。

形状エンジン504ないし511は、直列バス515を介して
ホスト・コンピュータ501に結合されている。形状エン
ジンは、形状プリミティブ（geometry primitive）から
ピクセル値の決定（すなわちラスタ化）を実行するユニ
ットであり、詳細は後述する。形状エンジン504ないし5
11は、この直列バス515を介して形状記述を受信する。
第５図には、形状エンジン504ないし511が示されている
が、現在好ましいものでは、24個の形状エンジンがあ
る。形状エンジン504ないし511は、形状記述を、サブフ
レームのグレイ・スケール（シェード）・ピクセル・マ
ップに変換する。各ピクセル値は、対応する位置での所
望のビーム強度を表す。形状エンジンがサブフレームを
完成した後、ピクセル・パケットは複数のビーム・ボー
ドに送信される。第５図には、２つのビーム・ボード、
すなわち、ビーム・ボード（Beam Board）512および513
がしか示されていないが、現在好ましい実施例では32個
のビーム・ボードがある。

各ビーム・ボードは、パターン発生装置中の１本のビ
ーム光線にピクセル・データを提供する。各ビーム・ボ
ードは、ピクセル・バス514を介して各形状エンジンに
結合されている。図示していないが、各ビーム・ボード
はさらに、ホスト・コンピュータ501と通信できるよう
に直列バス515に結合されている。ビーム・ボードは、
形状エンジンからピクセル・データを収集して記憶す
る。ビーム・ボードは、パターン発生装置へのピクセル
・データの提供を調整する。

このラスタライザ・アーキテクチャの特徴はスケーラ
ビリティ（拡大縮小の自在性）である。たとえば、32本
よりも多く、あるいは少ないビームお必要とするパター
ン発生装置と共にこのラスタライザを使用する場合、32
個よりも多く、あるいは少ないビーム・ボードを使用す
ることができる。さらに、使用される形状エンジンの数
は、所望のピクセルレンダリング性能に応じて増加させ
ることも、あるいは減少させることもできる。

次に、ラスタライザの各構成要素についてさらに詳し
く説明する。

ホスト・コンピュータ プリンティング用の形状データは、形状エンジンによ
る変換に備えてホスト・コンピュータ上でコンパイルさ
れる。一般に、ホスト・コンピュータは、外部コンピュ
ータ・システムから受信された形状データおよび配置命
令を、各形状エンジンごとのサブフレームへと変換し分
割する。ホスト・コンピュータによって発生される形状
データは、圧縮済みデータ形でも、あるいは未圧縮デー
タ形でもよい。圧縮済みデータ形の方が、データがホス
トから各形状エンジンに移動するときにデータ経路帯域
幅をうまく使用できる。

処理される２つの基本形状タイプは長方形および台形
である。台形はさらに、45゜勾配および非45゜勾配の２
つの範疇に分割される。このデータは形状リストに記憶
される。リストをソートすることによって、小規模のデ
ータ圧縮が達成される。台形が同じ勾配ごとにグループ
分けされたように、長方形はすべて１つにグループ分け
される。形状グループが、サブフレームの原点に変更が
あるだけで繰り返されている場合には、圧縮が追加され
る。サブフレーム原点は、様々な方法で処理される。ラ
ンダム配置の場合に、原点は単に、一度にずらす（オフ
セットをする）こと、すなわち行値および列値のリスト
によってずらすことができる。フィルド・アレイ・パタ
ーンでは、行、列、または両軸を反復し、各反復ごとに
オフセットを追加することができる。第３の方法は、ビ
ット・マップと呼ばれるものである。ビット・マップの
ための原点情報は、行値および列値のリストによって指
定される。その場合、ビット・マップは、どの行と列の
交点が原点オフセットとして使用されるかを指定する。

各形状グループごとに、そのグループが何であるかを
記述するヘッダ情報がデータに追加される。そのように
ヘッダ情報が追加された各グループは形状データ・オブ
ジェクト（これは形状データのセットである）と呼ばれ
る。現在好ましい実施例では、形状データ・オブジェク
トには、 ・長方形のリスト ・離散的な勾配台形のリスト ・同じ勾配をもつ台形のリスト ・同じ勾配をもつ45゜台形のリスト ・ｘ軸位置のリスト ・ｙ軸位置のリスト ・ｘ軸位置およびｙ軸位置のリスト ・行位置および列位置のリストによるビット・マップ命
令 ・ｘ軸反復指定ピッチ ・ｙ軸反復指定ピッチ が含まれる。

上記の形状データ・オブジェクトの形を使用すること
によって、最小量の空間で完全なサブフレームを記述す
ることができる。オブジェクトは、複合オブジェクトを
形成するように連結される。以下に説明するように、形
状プリミティブは、形状エンジンによって命令と同様に
解釈される。尚ここで、例えば、長方形のリストは形状
データ・オブジェクトであるが、長方形のリストの中の
１長方形は形状プリミティブに対応する。複合オブジェ
クトは、リターン命令で終了していれば、サブルーチン
と同様に呼び出すことができる。そうすると、呼び出さ
れるサブルーチンによって階層構造を構成することがで
きる。それで、同じ形状を含む異なるサブフレームにお
いてデータ・オブジェクトを再使用することができる。

階層形状データは、サブルーチンの入れ子（ネスト）
によって記述される。ここで各サブルーチンは、形状オ
ブジェクトとして考えている。形状オブジェクトは、原
点をずらし、オブジェクトを呼び出すことによって、プ
リント・イメージ内に置かれる。原点オフセットは、直
前に確立されたオフセットに対するものであり、必要に
応じた深さに入れ子にされる。最下位階層レベルにある
各形状オブジェクトは、所望のパターンを形成する１組
のプリミティブ形状オブジェクトによって定義される。
次の階層レベルは、直前に記述されたパターンを配置す
るための所望の原点オフセットを設定するオブジェクト
を定義する。オブジェクトは、そのオブジェクトを繰り
返して呼び出し、あるいは、反復グリッド配置命令また
はビット・マップ配置命令でそのオブジェクトを使用す
ることによって、複数回にわたって置くことができる。
階層レベルは、所望のプリンティング・パターンを記述
する必要に応じて継続する。

次いで、データ・オブジェクトは、適切な形状エンジ
ンに対して経路指定（ルーチング）できるように１つま
たは複数のデータ・パケットに挿入される。各データ・
パケットは、ヘッダとデータ・オブジェクトとから成
る。ヘッダは、パケットを経路指定し識別するために必
要な制御情報を含む。ヘッダはデータ・パケットのサイ
ズも識別する。パケットの残りの部分は、データ・オブ
ジェクトから成る。

ホスト・コンピュータは、形状エンジンおよびビーム
・ボードによるピクセル・データの送信をパス・リスト
を介して制御する。形状エンジンの場合、パス・リスト
は、ラスタ化すべきサブフレーム・サブフレームに関す
るオフセット、およびサブフレームをビーム・ボードに
送信する順序を記述する。ビーム・ボードの場合、パス
・リストは、パターン発生装置に走査線を転送する順序
を記述する。

形状エンジン 形状エンジンは、形状プリミティブ（geometry primi
tive）のラスタ化を実行する。

現在好ましい実施例では、各形状エンジンは異なるサ
ブフレームをラスタ化する。最大64個の形状エンジンを
使用することができ、これらはすべて、異なるサブフレ
ームに対して動作する。各形状エンジンは、同様に構成
されている。形状エンジンを介する一般的なデータ移動
は、ホスト・コンピュータからの形状で始まり、ラスタ
化された情報のビーム・ボードへの転送で完了する。

第６図は、形状エンジンをブロック図形で示したもの
である。制御プロセッサ601は、直列（シリアル）バ
ス、および形状エンジンの他の構成要素と相互接続され
ている。使用した制御プロセッサは、Texas Instrumen
ts社から市販されているTMS320C30である。しかし、当
業者には、他の市販のプロセッサ製品を使用できること
が明らかであろう。

ホスト・コンピュータからの形状データのよび形状コ
マンドは、直列バスを介して直列（シリアル）パケット
単位で形状エンジンに転送される。制御プロセッサ601
は、内部直列ポートを介して直列バスに結合されてい
る。制御プロセッサ601は、オン・チップ直接メモリ・
アクセス（DMA）チャネル（図示せず）を使用して、パ
ケットの各ワードを一次記憶域としてのRAM（図示せ
ず）内に移動する。パケットは、直列バス・プロトコル
に従って検査され肯定応答される。パケットが処理され
た後、データは形状パス・メモリ602内に置かれる。

現在好ましい実施例では、形状プリミティブは、コマ
ンド・インタプリタによって制御プロセッサ601で処理
される。各形状プリミティブはインタプリタ・コマンド
である。コマンドインタプリタの追加命令には、オフセ
ット・スタックのプッシュ／ポップ、ブランチ、停止、
およびリターンが含まれる。

次いで、各サブフレーム形状リストが実行される。圧
縮済み形状データは、形状プリミティブFIFO604に移動
されるときに、制御プロセッサ601によって拡張され
る。拡張ステップの間に、各形状においてｘ軸座標がず
らされる。レンダリング・プロセッサ605は、形状プリ
ミティブをFIFO604から受信する。

レンダリング・プロセッサ605は、ｙ軸座標オフセッ
トを実行する。この点でのデータは、境界座標、勾配、
およびオフセットから成る。

現在好ましい実施例では、形状エンジンは８個のレン
ダリング・プロセッサ605を含む。レンダリング・プロ
セッサ605は、ASIC（Application Specific Integrated
Circuit）チップである。各レンダリング・プロセッサ
は、一度に２ピクセル処理する。各レンダリング・プロ
セッサ605は、データ微分解析器（DDA）、45゜加速器、
ピクセル・キャッシュなどの要素を含む。そのような要
素については、以下で形状エンジンの性能に関してさら
に詳しく説明する。

レンダリング・プロセッサ605はさらに、（データ・
マップを含む）スタティックRAM606およびピクセル・デ
ータ・インタフェース607に結合されている。ピクセル
・マップ606はそれぞれ、サンプリング・サブピクセル
・マップを定義する。ピクセル・マップによってピクセ
ル強度計算を実行する現在好ましい方法について、以下
でさらに詳しく説明する。しかし、ピクセル強度値を得
る知られている他の方法を使用することができる。

ピクセル・バス・インタフェース607は、ピクセル強
度値のビーム・ボードへの送信を制御するためのもので
ある。ピクセル値は、パケットに挿入され、ピクセル・
バスを介してビーム・ボードに転送される。サブフレー
ムは、転送できるように、それぞれ1024ピクセルの32個
のピクセル・パケットに分割される。パケット・アドレ
スは、サブフレームと共に送信される。このアドレス
は、ビーム・ボード・メモリのどこにパケットを記憶す
べきかを指定する。このアドレスは、ホスト・コンピュ
ータ501によって提供される（第５図参照）。ピクセル
・パケットの転送の詳細については、ピクセル・バスに
関してさらに詳しく説明する。

制御プロセッサ601にはROMメモリ603も結合されてい
る。ROMメモリ603は、プロセッサ601を初期設定する制
御命令を記憶するためにプロセッサ601によって使用さ
れる。初期設定は、制御プログラムをプログラム・メモ
リ608にロードすることから成る。

ピクセル強度（輝度）値の算出 レンダリング構成要素605は、レンダリング中のピク
セル位置にある複数の形状プリミティブの寄与度を集計
することによってピクセル強度値を求める。

サブピクセル・グリッドによって、形状の重なりが発
生したときに正しい強度を算出することができる。知ら
れているオン／オフ・ピクセル・タイプのアルゴリズム
（ブレゼンハムDDAアルゴリズム）を使用してサブピク
セル・マップ上に形状を発生する。次いで、一群のサブ
ピクセルでピクセルを形成する。現在好ましい実施例で
は、ピクセル・グリッドは、一辺が32サブピクセルであ
る。各ピクセルごとに1024個のサブピクセルがある。２
回の物理ステージ・パスがあるので、２分の１の線量が
一度に付着する。記憶要件を最小限に抑えるために、各
パスで使用され記憶されるグリッドは、一辺が16サブピ
クセルであり、合計で256サブピクセルになっている。
１つが奇数ピクセル用であり、１つが偶数ピクセル用で
ある、２つの異なるグリッドを使用することができる。
このようなグリッドを第7a図に示す。第２の介在パス
（interstitial pass）の間、Ｘ方向およびＹ方向に１
サブピクセル空間だけアドレスをずらして、奇数アドレ
スのサンプリングを強制的に行う。ピクセルが正しい位
置に置かれるようにステージを位置決めする。

ピクセルに必要とされる記憶域の量を最小限に抑える
には、フル・サブピクセルをサンプリングする技法を使
用する。サンプルに関する１つの要件は、各Ｘサブピク
セル・アドレスまたはＹサブピクセル・アドレスごとに
１つのサブピクセルしかないことである。これによっ
て、長方形のエッジを正しく配置することができる。し
たがって、どのように重なっているか、あるいはどのよ
うな順序であるかにかかわらず、答えは正しく、かつ同
じである。第２に、良好なサンプルは、サンプリングさ
れる点がランダムに広がっており、そのため、任意の線
における誤差は「小さい」。第7bおよび7c図はそれぞ
れ、一辺当たり４サブピクセルの簡単なケースに関する
フル・サブピクセルおよび良好なサンプルを示す。

第7b図を参照すると、ピクセル701が示されている。
ピクセル701を通過する線702を使用して、この線よりも
下にある、「オン」であるべきピクセル701の部分を示
すと仮定する。したがって、サブピクセル703ないし711
は「オン」になる。ピクセル強度値は9/16になる。これ
は、このピクセルの厳密な強度値である。

第7c図を参照すると、フル・サブピクセルのサンプル
が示されている。サンプル・ピクセル720は、サブピク
セル721ないし724をサンプル点としてサンプリングした
ものである。サブピクセル721ないし724のうちのどの２
つのサブピクセルも、同じＸサブピクセル・アドレスま
たはＹサブピクセル・アドレスをもたないことに留意さ
れたい。この場合、線725は、第7a図の線702に対応す
る。しかし、この場合、サンプリングされたサブピクセ
ル722および724しか「オン」にならない。この結果、強
度値は2/4＝1/2になる。「厳密な」強度値は9/16なの
で、1/16の誤差が発生している。

任意の線の場合、サンプリング手法では、記憶の必要
量が低減されるために精度が犠牲になる。水平線および
垂直線の場合、誤差は発生しない。最も重要なものは水
平線および垂直線の配置精度なので、これは受け入れら
れる折合いである。この折合いによって、コストが低減
され、性能が向上する。

１組の良好なサンプリング・サブピクセル・マップを
求める技法が当技術分野で知られている。簡単に述べら
れる問題は、あらゆる行に１つの項目しかなく、あらゆ
る列に１つの項目しかない、グリッド上の項目の組合せ
の識別である。

特定の形状に使用すべきサンプリング・サブピクセル
・マップの選択は、徹底的な探索によって行われる。選
択されるパターンは、450度エッジの場合、わずかによ
り最適なものになる。

最終的なピクセル強度値を求めるとき、重なっている
形状プリミティブの寄与度を検討しなければならない。
したがって、各形状プリミティブから導かれた強度値を
集計してピクセル用の最終強度値を発生する。

形状エンジンのレンダリング性能 長方形のエッジを作成するには２クロック・サイクル
が必要である。すべてのピクセルがすべてのレンダリン
グ・プロセッサによって塗りつぶされる場合、１サイク
ル書込みを実行することができる。そうでない場合、２
サイクルのリード・モデファイ・ライト・サイクルを実
行する。長方形は、１サイクルでピクセル・マップに適
用することができる。

通常、45゜台形は、DDAエンジンによって作成するこ
とができる。これは、長方形に比べて、約1/9に低速と
なる。発生すべきパターンでは多数の45゜台形形状が予
期されるので、45゜加速器を追加した。DDAを使用し
て、１ピクセルだけ先に進む。台形の底部エッジおよび
頂部エッジを長方形として形成する。左エッジおよび右
エッジ（45゜線）は、45゜線をピックし、右側（または
左側）のすべてのピクセルを照射することによって形成
される。一辺当たり16個のサブピクセルがあるので、合
計で32個の異なる45゜勾配がある。

45゜に近い角度も45゜加速器で処理できることに留意
されたい。44゜ないし46゜の角度を作成することができ
る。分割アルゴリズムでは小さい誤差がもたらされるの
で、その結果得られる角度は厳密に45゜にならないこと
がある。したがって、DDAを正しい角度で動作させ、一
度に１ピクセルだけ進ませるが、45゜加速器ハードウェ
アによってエッジを形成する。その結果得られる誤差
は、受け入れられるほど小さいものである。したがっ
て、45゜に近い線を長方形と同じ速度でレンダリングす
ることができる。

非45゜線を含む台形をレンダリングする時間を短縮す
るには、ピクセル・キャッシュを実施する。このキャッ
シュは、レンダリング・プロセッサ605上の８ピクセル
を記憶する。したがって、形状エンジンは、メモリ・ア
クセス当たり２クロック・サイクルではなく１クロック
・サイクルで幅が最大17ミクロンのオブジェクトをレン
ダリングすることができる。キャッシュ・アルゴリズム
は、行上の最初の４つの使用済みピクセルがキャッシュ
に維持されるものである。したがって、減速されるの
は、キャッシュよりも幅の広いオブジェクトだけであ
る。したがって、オブジェクトの少なくとも最初の17ミ
クロンは高速にレンダリングすることができる。プロセ
ッサ601は、ピクセル・キャッシュを最もうまく活用す
るために、17ミクロンよりも大きな台形をそれよりも小
さな台形に分割し、すべての台形をできるだけ高速にレ
ンダリングできるようにする。

ビーム・ボード ビーム・ボードは、形状エンジンとパターン発生装置
の間のバッファとして働く。現在好ましい実施例では、
パターン発生装置の各ビームごとに１つのビーム・ボー
ドがある。ビーム・ボードは、ピクセル・バスと相互接
続され、パターン発生装置からのプリント・クロックに
よる信号の必要に応じてプリント発生装置を駆動するバ
ッファを維持する。

ピクセル・データは、パケットの形で形状エンジンか
ら送られてくる。各パケットは、長さが1024ピクセルで
ある。各ピクセルは、５ビット・グレイ・スケール・レ
ベルである。各ピクセル・パケットには17ビット・アド
レスが関連付けられる。このアドレスは、パケットを記
憶するフレーム・バッファ・メモリのページを識別す
る。

第８図は、現在好ましい実施例で使用されるビーム・
ボードのブロック図である。第８図を参照すると、制御
プロセッサ801は、ビーム・ボードの動作を制御してい
る。現在好ましい実施例では、テキサス州HoustonのTex
as Instruments Corporationから市販されているTMS3
20c31プロセッサを使用している。制御プロセッサ801
は、ホスト・コンピュータと通信し、ピクセル・データ
の移動および記憶を制御する。制御プロセッサ801は、
アドレス・アセンブリ・レジスタ810を介してピクセル
・バスからパケット用のピクセル・パケット・アドレス
を受信し、ピクセル・パケットのフレーム バッファ・
メモリ805への記憶を管理する。

ピクセル・パケットは、ビーム・ボードによって受信
され、入力FIFO802aおよび802bに記憶される。各FIFO
は、深さが４パケットで、幅が８ピクセルである。各FI
FOには、フレーム・バッファ・パケット宛先アドレス・
レジスタが関連付けられている。各ピクセル・パケット
は、パケット宛先アドレス・レジスタに転送されるパケ
ット・アドレスを有する。各パケットと共に転送される
パケット・アドレスは、入力FIFO802で待機しているパ
ケットの処理を通知する。制御プロセッサ801への割込
みを発生する。パケット・アドレスとは、パケット・ピ
クセル・データをフレーム・バッファ805に挿入するた
めの物質アドレスである。入力FIFO802からのデータは
直接、フレーム・バッファ805にパイピングされる。

フレーム・バッファ805は、１ワードの幅が８ピクセ
ルである、ピクセルを記憶するメモリの１メガワード・
ブロック、４メガワード・ブロック、または16メガワー
ド・ブロックである。現在好ましい実施例では、このメ
モリをプロセッサによって直接アドレスすることはでき
ない。フレーム・バッファ805は、データが上書きされ
ないようにフラグ、たとえば、セマフォがセットされた
ページとして構成される。

入力FIFO802からフレーム・バッファ805への転送は、
フレーム・バッファ・ピクセル・パケット宛先アドレス
をロードされたときに、入力FIFO802からフレーム・バ
ッファ805へパケットを転送する、宛先アドレス・レジ
スタによって制御される。アドレス・レジスタが空にな
ると、プロセッサ割込みが発生される。

出力FIFO803は、フレーム・バッファ805からデータ・
パケットを受信し、そのデータをパターン発生装置のAO
Mドライバへ転送できるように保持する。出力FIFO803
は、深さが４パケットで、幅が８パケットである。出力
FIFO803には、フレーム・バッファ・ピクセル・パケッ
ト発信元アドレスをロードされたときに、フレーム・バ
ッファ805から出力FIFO803へパケットを転送する。フレ
ーム・バッファ・アドレス・レジスタが関連付けられて
いる。アドレス・レジスタが空になると、プロセッサ割
込みが発生される。このレジスタは、パイプライニング
のためにダブル・バッファ化されている。

出力FIFO803は、プリント・クロックが受信されたと
きに空になる。データの幅は、MUX806を介して８ピクセ
ルから１ピクセルに減少される。ピクセルは次いで、参
照テーブルを介して線形値から非線形値に変換され、次
いで、タイミングが補償され、電圧レベルに変換され
る。次いで、この電圧レベルを使用して、200MHz正弦波
が変調され、結果が1Wに増幅される。これは、出力制御
・補償・変調装置807を介して行われる。この信号は次
いで、パターン発生装置のAOMに転送される。

フレーム・バッファ割振りテーブル804は、制御プロ
セッサ801によって直接アドレスできるメモリ・ブロッ
クである。テーブル804は、使用されているフレーム・
バッファ805中のページを追跡し、新しいピクセル・パ
ケットが、プリントされていないデータを上書きするの
を妨げる。テーブル804は、最小テーブル・サイズの8K
ワードの場合、フレーム・バッファ中のピクセル・パケ
ット・ページ当たり２ビットを含む。２ビットのうちの
一方は、書込み保護に使用され、他方は使用中セマフォ
として使用される。

入力FIFO802中にデータがあるとき、宛先アドレスを
割振りテーブル804と突き合わせて検証しなければなら
ない。まず、ページが使用できるかどうかを調べるため
にセマフォが検査される。ページが使用できない場合、
入力転送プロセスは、停止してそのページが空になるの
を待つ。ページが使用できる場合、書込み保護ビットが
検査される。ページが書込み可能である場合、ページの
アドレスが入力転送アドレス・レジスタ用のレジスタに
渡される。ページが読取り専用である場合、エラーを示
すフラグがセットされ、その障害に関する情報を含むメ
ッセージがホスト・コンピュータに渡される。

入力転送アドレス・レジスタは、空になり、新しいア
ドレスを受け入れる準備ができていることをプロセッサ
に通知した後、プロセッサに割り込む。この割込みが発
生すると、アドレス待ち行列からの次のアドレスがレジ
スタにロードされる。次のアドレスが書き込まれた後、
テーブル804中の前のアドレスに使用中のマークが付け
られる。

ピクセル・パケットが首尾良く転送されなかった場
合、FIFOに不良なパケットがあることを示すフラグがセ
ットされる。制御プロセッサ801は自動的に、パケット
を送信し直すよう形状エンジンに通知する。次いで、転
送がなぜ失敗したかを判定するためにパケットを検査す
ることができるフレーム・バッファ805中の領域内に、
不良なパケットが転送される。

ビーム・ボード・パス・リスト ビーム・ボード・パス・リストとは、ピクセル・デー
タをフレーム・バッファからパターン発生装置へ転送す
る順序を記述したものである。パス・リストは、直列バ
スを介してホスト・コンピュータに送信され、後で実行
できるようにビーム・ボード上のメモリに記憶される。
パス・リスト情報の基本単位は、32ビット値または１ワ
ードである。パス・リスト中の各ワードは、命令、デー
タを含む命令、または命令とその後に続くデータであ
る。パス・リストは、ソフトウェア・インタプリタによ
って制御プロセッサ801で処理される。各データ・オブ
ジェクトは、プロセッサが実行するアセンブリ・コード
によく似たインタプリタ命令である。インタプリタは、
パス・リスト中の階層構造用の呼出し／リターン機構を
含む。その場合、この階層構造を使用して、最下位レベ
ルにおいて、個別のダイスをプリントするためのパス情
報を記述することができる。その場合、構造の上位レベ
ルは所与のパスに対する所望の順序で各ダイを呼び出
す。

パス・リストは、開始アドレスと、そのアドレスから
始まる転送の数とから成る。パス・リストを横断するプ
ロセスは、アドレスを発生し、アドレスを割振りテーブ
ルに突き合わせて妥当性を検査し、次いで、出力転送ア
ドレス・レジスタ用の待ち行列にアドレスを渡すことか
ら成る。アドレスの妥当性を検査するプロセスは、使用
中セマフォを検査して、フレーム・バッファにデータが
存在するかどうかを判定することから成る。

FIFOの中身が半分になり、アドレス・レジスタが空に
なると、転送アドレス・レジスタはプロセッサに割り込
む。割込みが発生すると、処理済みアドレスの待ち行列
から次の転送アドレスがロードされる。次のアドレスが
書き込まれた後、前のアドレスに空きのマークが付けら
れる。

ピクセル・バス 形状エンジンは、ピクセル・バスを介してビーム・ボ
ードに結合される。ピクセル・バスは２つの主要な機能
を実行する。第１の機能は、形状エンジンからビーム・
ボードへデータを高い総転送速度で送ることである。現
在好ましい実施例では、最大転送速度は、毎秒２ギガ・
ピクセルを超える。第２の機能は、１つの形状エンジン
から32個の異なるビーム・ボードへピクセル・パケット
を分配することである。これは、各形状エンジンがサブ
フレームをラスタ化するからである。サブフレームの各
部は、「ブラシ」中の複数のレーザ光線のそれぞれを使
用してプリントされる。

現在好ましい実施例のピクセル・バスを第９図に示
す。第９図を参照すると、ピクセル・バスは、４本のサ
ブバス901ないし904で構成されている。形状エンジン
は、４つのグループ905ないし908として構成されてい
る。グループ中の各形状エンジンは、同じサブバスに結
合されている。最後に、各サブバス901ないし904に各ビ
ーム・ボード910ないし941が結合されている。

たとえば、各形状エンジンを各サブバスに結合し、各
ビーム・ボードを１本のサブバスに結合するなど、他の
構成を使用して、ピクセル・バス要件を満たすことがで
きる。しかし、現在好ましい実施例の構成は、最も少な
い構成部品を使用するものである。

形状エンジンは、ピクセル・バスを介してピクセル・
パケットを転送する。ピクセル・パケットは長さが1024
ピクセルで、幅が16ピクセルである。ラスタ化サブフレ
ームは64個のパケットから成る。ピクセルのサブフレー
ム全体が、パケットで一度に送られる。第１のピクセル
・グループは、サブフレームの左下隅から始まり、幅16
ピクセルにわたってサブフレームの左上隅へ延びる（パ
ケット０）。連続するピクセル・グループが、サブフレ
ームを横切って同様に継続する。

現在好ましい実施例では、各サブバスは、以下の各線
から成る。

1.シリアル・アドレス線（PADR） 2.アドレス・ビット有効線（PAV_N） 3.ピクセル当たり５ビットのデータを含む16ピクセルか
ら成る80ピクセル・データ線（PIX（1:0）ｂ（5:0）） 4.各ピクセル・データ・グループごとの16パリティ・ビ
ット（PPAR（15:0）） 5.データ転送要求線（PRQ_N） 6.データ転送肯定（acknowledgement）応答線（PACK_
N） 7.ピクセル・データ有効線（PVAL_N） 8.形状エンジン間の転送制御のためのバス・ビジー信号
（BBUSY_N） 9.伝送が不良であることを示すビーム・ボードからの障
害表示（PERR_N） 10.16個のビーム・ボードのグループにおける制御側ビ
ーム・ボードから他のビーム・ボードへの受信信号（BB
RN_N） 11.フルの状態でアサートされているビーム・ボードの
入力FIFOの点検（FULL_N） 12.GEADRは、次にバス上で送ることを許可された形状エ
ンジンのアドレスである。

グループ内の形状エンジンは、サブバスの制御を、現
形状エンジンから、次に転送すべき形状エンジンに渡
す。ホスト・プロセッサは、形状エンジンがビーム・ボ
ードにデータを送る順序を決定する。

形状エンジン・アドレス・バスを駆動することを許可
されるのは、現在ピクセル・バスを所有している形状エ
ンジンだけである。他の形状エンジンは、この時間中、
バスを監視する。

ピクセル・バスを介してパケットを転送するためのプ
ロトコルについて第10図に関して説明する。形状エンジ
ンは、ボックス1001で、BBUSY_NおよびPADRをバス上で
アサートすることによって転送を開始する。これは、バ
スへのアクセスを得る効果を有する。次に、形状エンジ
ンは、ボックス1002で、ビーム・ボード要求信号PRQ_N
をアサートし、PADRのビット０を有効値にセットし、ピ
クセル・パケット・データをバス上でアサートする。

この点で、ビーム・ボードは応答しなければならな
い。ビーム・ボードは、ボックス1003で、データを受け
取る準備ができるまで待機する。各ビーム・ボードは、
BBRNワイヤ「AND」信号をアサートする。グループのす
べての16個のビーム・ボード（A1ないしB8またはA9ない
しB15）がBBRNをアサートしたとき、この信号は論理１
になり、したがって、すべてのボードは受信準備ができ
ている。ビーム・ボードA1（またはA9）は、準備ができ
ると、ボックス1004で、肯定応答信号PACK_Nをアサート
し、グループ中のすべてのビーム・ボードはBBRNをディ
アサートする。

形状エンジンが、PACK_N信号がアサートされたことを
検出すると、ボックス1005で、30ナノ秒ごとに1024ピク
セルずつ送信するようにピクセル・データがPVAL_N上で
アサートされる。

サブフレーム全体が送信されると、形状エンジンは、
ボックス1006で、PVAL_N、PRQ_N、およびPIXxxbyをディ
アサートする。ビーム・ボードは、これに応答して、ボ
ックス1007で、PACK_Nをディアサートする。

ビーム・ボードが、受信した１つのピクセル・パケッ
トのエラーを検出した場合、ボックス1008で、PEPR_Nが
アサートされる。ボックス1009で、エラーが検出され、
あるいは、もっとパケットを送る予定である場合、前記
シーケンスが繰り返される。もはやパケットが検出され
ず、あるいは、エラーが検出されなかったとき、ボック
ス1010で、PADRおよびBBUSY_Nがすべてディアサートさ
れる。

直列バス 直列バスは、ホスト・コンピュータから形状エンジン
およびビーム・ボードへの通信の手段を提供する。直列
バスは、形状情報の他にセットアップ情報、診断情報、
および状況情報を転送するために使用される。直列バス
は、４つの同じサブバス構造として構成される。ホスト
・コンピュータは、各サブバス構造との別々の直列結合
を維持する。各サブバス構造は、毎秒750キロバイトの
転送速度で動作する（その結果、総転送速度は毎秒３メ
ガバイトになる）。

現在好ましい実施例では、直列バスは、ホスト・コン
ピュータがマスタであり、形状エンジンおよびビーム・
ボードがスレーブである、マスタ・スレーブ・モデルで
動作する。スレーブが、直接相互に通信することはな
く、許可なしでデータをマスタに送信することはない。
スレーブは、送信するべきデータがなくなったとき、そ
れをマスタに通知する。マスタは、スレーブのアドレス
を送信し、それをバス上で許可することによって、各ス
レーブの送信に関して肯定応答する。

直列バスは、物理層、データ・リンク層、トランスポ
ート層、およびアプリケーション層で実施される。物理
層は、上述のマスタ・スレーブ関係が実施されるTMS320
C30直列チャネルに基づくものである。

直列バス実施態様のデータ・リンク層は、データの供
給およびデータの精度を保証しながら形状エンジンおよ
びビーム・ボードとの間でデータを転送する手段を提供
する。データ・リンク層は、物理直列ハードウェアの制
御に責任を負い、個別のスレーブをアドレスし、情報を
送り、データのエラーの検査を行う手段を理解する。こ
のレベルでは、転送のデータ部は、パケットとして分割
され、パケット・ヘッダおよびエラー検査情報を作成す
るだけでよい。

トランスポート層はアプリケーション層とデータ・リ
ンク層を結合する。この層は、データがマスタからスレ
ーブへ、スレーブからマスタへ渡されるとき、データの
アセンブリおよびディスアセンブリに責任を負う。

アプリケーション層は、直列バス自体の実施態様では
なく、直列バスを使用する手段に関するものである。そ
のような手段については、ホスト・コンピュータ、形状
エンジン、およびビーム・ボンドに関して説明した。

したがって、形状プリミティブを含むファイルからピ
クセル値を発生する方法および装置について説明した。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 キャンベル，ジェイムズ・ビイ アメリカ合衆国 97007 オレゴン州・ ビーバートン・サウスウエスト スワン コート・15255 (72)発明者 ジョージ，リチャード・ケイ アメリカ合衆国 97219 オレゴン州・ ポートランド・サウスウエスト 30ティ エイチ アヴェニュ・9807 (72)発明者 ワイプフリ，ジョン アメリカ合衆国 97123 オレゴン州・ ヒルズボロ・サウスイースト 34ティエ イチ アヴェニュ・1284 審査官 秋月 美紀子 (56)参考文献 特開 平２−10967（ＪＰ，Ａ) 米国特許4958303（ＵＳ，Ａ) 米国特許4668995（ＵＳ，Ａ) 米国特許4796038（ＵＳ，Ａ) 米国特許4949280（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 1/08 G03F 7/20 505

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】パターンを定める複数の形状プリミティブ
   を含むファイルから、複数のエネルギー・ビームを制御
   するビーム変調信号を、それらのエネルギー・ビームで
   パターンが形成されるよう発生するラスタライザであっ
   て、 （ａ） 前記ファイルを、複数ピクセルを含むサブフレ
   ームに変換するプロセッサ（501）と、 （ｂ） 前記プロセッサに結合された複数の形状エンジ
   ン（504−511）にして、サブフレームに対応する複数の
   ピクセル値を発生して、それらのピクセル値を複数のピ
   クセルパケットに編成する、複数の形状エンジン（504
   −511）と、 （ｃ） 複数のビームモジュール（512,513）と、 （ｄ） 前記複数の形状エンジンと前記複数のビーム・
   モジュールとの間に結合されたピクセルバス（514）に
   して、前記複数の形状エンジンの１つからのピクセルパ
   ケットを前記複数のビーム・モジュールに配分するピク
   セルバス（514）と を備えることを特徴とする、ラスタライザ。
2. 【請求項２】パターンを定める複数の形状プリミティブ
   を含むファイルから、複数のエネルギー・ビームを制御
   するビーム変調信号を、それらのエネルギー・ビームで
   パターンが形成されるよう発生する方法であって、 前記ファイルを、複数ピクセルを含むサブフレームに変
   換するステップと、 形状エンジンで、サブフレームに対応する複数のピクセ
   ル値を発生し、それらのピクセル値を複数のピクセルパ
   ケットに編成するステップと、 前記複数の形状エンジンの１つからのピクセルパケット
   を複数のビーム・モジュールに配分するステップと、 を備えることを特徴とする、ビーム変調信号を発生する
   方法。
3. 【請求項３】請求項１記載のラスタライザにおいて、 前記複数の形状エンジンそれぞれは、 ａ）サブフレームに対応する変換および分割をされた形
   状データを受け、受けた形状データの妥当性を決定する
   第１の制御回路（601）と、 ｂ）前記第１の制御回路に結合されていて、受けた形状
   データを記憶する第１の記憶回路（604）と、 ｃ）前記第１の記憶回路に結合されていて、受けた形状
   データをサブフレーム用の複数のピクセル値にレンダリ
   ングするラスタ化回路（605）と、 ｄ）前記ラスタ化回路に結合されていて、サブフレーム
   のピクセル値を前記複数のビーム・モジュールへと、一
   度に少なくとも１つの走査線に関して経路指定する経路
   指定回路（607）と を備えている、ことを特徴とするラスタライザ。
4. 【請求項４】請求項３記載のラスタライザにおいて、前
   記ラスタ化回路は、所定数のピクセルをサブピクセル・
   サンプリングを用いてそれぞれレンダリングする複数の
   レンダリング・プロセッサを備えている、ことを特徴と
   するラスタライザ。
5. 【請求項５】請求項４記載のラスタライザにおいて、前
   記レンダリング・プロセッサのそれぞれが、 ａ）ディジタル微分解析器と、 ｂ）ピクセル・キャッシュと、 ｃ）45゜台形加速器と を備えている、ことを特徴とするラスタライザ。
6. 【請求項６】請求項５記載のラスタライザにおいて、前
   記45゜台形加速器が、約45゜である台形をレンダリング
   する、ことを特徴とするラスタライザ。
7. 【請求項７】請求項６記載のラスタライザにおいて、前
   記45゜台形加速器が、44〜46゜の範囲の台形をレンダリ
   ングする、ことを特徴とするラスタライザ。
8. 【請求項８】請求項１記載のラスタライザにおいて、前
   記プロセッサが前記複数の形状エンジンへの直列バスを
   介して結合されている、ことを特徴とするラスタライ
   ザ。
9. 【請求項９】請求項８記載のラスタライザにおいて、前
   記直列バスには、１以上の前記形状エンジンおよび１以
   上の前記ビーム・モジュールを、前記プロセッサへとそ
   れぞれ結合する複数のサブバスが含まれている、ことを
   特徴とするラスタライザ。
10. 【請求項１０】請求項１記載のラスタライザにおいて、
    前記複数の形状エンジンが前記ビーム・モジュールへと
    バス回路を介して結合され、そのバス回路には、複数の
    サブバスが含まれ、前記サブバス（901−904）それぞれ
    は、前記複数の形状エンジンのうちの所定のグループ
    を、前記ビーム・モジュールそれぞれに結合している、
    ことを特徴とするラスタライザ。
11. 【請求項１１】請求項４記載のラスタライザにおいて、
    各ピクセル（701）について、前記レンダリング・プロ
    セッサのそれぞれは、ピクセルを、サブピクセル・グリ
    ッドを持つ複数のサブピクセル（703−711）に分割し、
    前記サブピクセル・グリッドに線（702）をマップし、
    Ｎ個のサブピクセルをサンプルし、線に所定の関係を有
    するサブピクセルの数（Ｘ）を決定し、比X/Nに基づい
    てピクセル値を発生する、ことを特徴とするラスタライ
    ザ。
12. 【請求項１２】請求項２記載のビーム変調信号を発生す
    る方法において、 前記ステップａ）には、前記ファイルを、複数のサブフ
    レーム（404）に変換することが含まれ、 前記ステップｂ）には、複数の形状エンジンで、前記複
    数の各サブフレームに対応する複数にピクセル値を発生
    し、前記複数の形状エンジンのそれぞれの形状エンジン
    で、所定数のピクセルをサブピクセル・サンプリングを
    用いてレンダリングすることが含まれている、 ことを特徴とするビーム変調信号を発生する方法。
13. 【請求項１３】請求項12記載のビーム変調信号を発生す
    る方法において、前記ステップｂ）には、 各ピクセル（701）について、ピクセルを、複数のサブ
    ピクセル（703−711）としてグリッド配列にマップし、 前記グリッド配列に線（702）を当てはめ、 前記線と前記複数のサブピクセルとの間の位置関係の関
    数として前記線に対応する値を発生する、 ことを特徴とするビーム変調信号を発生する方法。