(57)【要約】【課題】クリーンエアシステム、送風ユニット、排風ユニットを備え、送風ユニットの送風口からクリーンルーム内へクリーンエアを一定量送風し、且つ排風ユニットからクリーンルーム外へクリーンルームエアを一定量排風するクリーンルーム送風量制御システムにおいて、クリーンシステムの効率的な運転のため、発塵の発生源の一つである作業員の移動動作を広範囲に検知できる検出システムの提供し、作業員の移動動作から発生する浮遊塵の濃度変化を効率的に除塵すること。【解決手段】クリーンルーム内にカメラを設置し、所定時間毎に、カメラの撮像から画像処理を用いた画像データへ変換した後、画像データから人の移動動作を検出し、移動動作の変化から人の移動量を算出し、移動量に対応する送風量を算出した後、クリーンルーム内へクリーンエアの送風量を増加、又は減少する画像処理を用いたクリーンルーム送風量制御システム。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クリーンルームの清浄度機能を自動制御するための、クリーンエアシステム、送風ユニット、排風ユニットを備え、送風ユニットの送風口からクリーンルーム内へクリーンエアを一定量送風し、且つ排風ユニットからクリーンルーム外へクリーンルームエアを一定量排風するクリーンルーム送風量制御システムにおいて、
クリーンルーム内に監視カメラを設置し、
所定時間間隔毎に、監視カメラの撮像から画像処理を用いた画像データへ変換した後、
画像データから人の移動動作を検出し、
移動動作の変化から人の移動量を算出し、
移動量に対応する送風量を算出した後、
クリーンルーム内へクリーンエアの送風量を増加、又は減少する、且つ排風ユニットからクリーンルーム外へクリーンルームエアの排風量を増加、又は減少することを特徴とする画像処理を用いたクリーンルーム送風量制御システム。
【請求項２】
前記人の移動量は、現在の画像データと、その直前の画像データとの人の位置の画像データ差からその直後の人の位置を算出して、人の移動方向及び移動量を予測することを含むことを特徴とする請求項１記載の画像処理を用いたクリーンルーム送風量制御システム。
【請求項３】
前記送風量は、人の移動量との関係式で算出し、算出した送風量によりクリーンルーム内への送風量を増加する、又は減少することを特徴とする請求項１、又は２記載の画像処理を用いたクリーンルーム送風量制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クリーンルーム送風量制御システムに関し、特に省エネルギー、低コストの運転コストを実現するためのものであり、クリーンルーム内のカメラ撮像から画像処理を用いた画像データへ変換し、その画像データの差分から送風量を加減するクリーンルーム送風量制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置関連の製造工程は、室内の大気を一定レベルの清浄なクリーン度に維持されたクリーンルーム内に配置されている。一般に、クリーンルームは、清浄となるクリーン度の上限で区分され、各クリーン度に見合う設備を装備しており、各クリーン度を超える浮遊塵が発生しないように設計され、運転されている。その結果、クリーンルームの運転は、より安全側に標準が設定されており、過剰ぎみの送風量の運転を行い、一定な送風量を循環して運転している。クリーンルームの運転は、オンラインで管理されずに、クリーンルーム内の浮遊塵の変動と無関係であり、エネルギー、運転コストの無駄があるシステムが実現している。
【０００３】
従来のクリーンルームは、米国連邦規格２０９Ｂに順ずるもので、空気中の粒子状物質が規定されたレベル以下に管理され、必要に応じて温度、湿度、圧力等の環境条件も管理されているような囲まれた空間、と定義されている。クリーンルームは、その空気中の粒子状物質の個数、粒子数を常時維持する必要がある。例えば、クラス１００のクリーンルームは、０、５μｍ粒子が１立方フイート内に１００個以下（２０９Ｂ）であり、その環境を維持するためにクリーンエアの送風量を自動制御している。
【０００４】
空気中の粒子状物質は空調用のフィルタを介して捕捉する方法である。空調フィルタは、粒子０．３μｍを捕捉するＨＥＰＡ（Ｈｉｇｈ  Ｅｆｆｃｉｅｎｃｙ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ａｉｒ  Ｆｉｌｔｅｒ）と、粒子０．１５μｍを捕捉するＵＥＰＡ（Ｕｌｔｒａ  Ｌｏｗ  Ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ａｉｒ  Ｆｉｌｔｅｒ）と、粒子０．０５μｍを捕捉するＵ―ＵＥＰＡ（Ｕｌｔｒａ―Ｕｌｔｒａ  Ｌｏｗ  Ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ａｉｒ  Ｆｉｌｔｅｒ）と、等を用いている。
【０００５】
クリーンルームの方式では、クリーンエアの層流による分類であり、乱流方式と、層流方式に分類され、層流方式は垂直一方向流方式（Ｄｏｗｎ  Ｆｌｏｗ）と水平一方向流方式（Ｃｒｏｓｓ  Ｆｌｏｗ）がある。
【０００６】
クリーンエアの循環方式では、セントラル循環方式と、個別分散循環方式があり、個別分散循環方式はファン付きフィルタユニット（ＦＦＵ）を用いた循環方式である。
【０００７】
従来、液晶表示装置の用いるカラーフィルタ等の製造において、その製造環境、例えば製造ラインの室内大気のクリーン度を最適に保つことは、製造工程での製品品質の維持、不良発生の低減に寄与する重要な課題の一つである。
【０００８】
従来のクリーンシステムは、室内の発塵量によらず常に一定量の送風であるため効率的な運転が行われていない問題がある。また一定量の送風であり、室内の発塵量の変動に対応されずに、最適なクリーンシステムの制御がおこなわれていない。
【０００９】
従来のクリーンルームでは、クリーンエアの循環はその環境を維持するためにクリーン
エアの送風量を自動制御している。前記自動制御では、送風量を実測し、実測値を基準値と比較照合、差を補正するシステムであり、送風量の目標値は一定値、すなわち定値制御の方式である。
【００１０】
図３は、従来のクリーンルームを説明する概念図である。図３に示すクリーンルームはクリーンルームの清浄度機能を自動制御するための、クリーンエアシステム１と、送風ユニット２と、排風ユニット３を備え、送風ユニットの送風口２１、及び空調フィルタ４からクリーンルーム内へクリーンエアを一定量送風し、且つ排風ユニット３からクリーンルーム外へクリーンルームエアを一定量排風するクリーンルーム送風量制御システムである。クリーンルーム内では、作業員が製造動作を実行しており、この場合、製造装置稼動及び作業員動作が発塵源である。発塵源に対して、クリーンシステム１及び送風ユニット２を介して送風口２１から一定量のクリーンエアを層流して、クリーンルーム内へ供給し、同時に排風ユニット３から一定量の室内エアをクリーンシステム１へ循環する。クリーンエアの供給速度は３ｍ／ｓｅｃの前後であり、その速度は、クリーンシステム内の空調器のモーターの回転速度で制御されており、インバータ制御、すなわち周波数を指令し、必要の場合は周波数を加減し、速度、すなわち送風量を加減する。図３のクリーンルームの場合、例えば作業員が不在でも一定量の送風量が供給され、作業員が複数となる場合も同じ送風量が供給されている。
【００１１】
この問題点を解決するために、室内にレーザーパーティクルカウンタを設置し、レーザーパーティクルカウンタにより浮遊塵の濃度変化を検出や、又は赤外線センサ、光電センサ、振動センサ等により作業員の移動もしくは製造装置の稼動状態といった発塵負荷要因の変化を検出し、その変化量に見合う運転送風量を加減し、クリーン度を維持する制御システムが実用化されている。
【００１２】
作業員の移動、製造装置の稼動状態といった発塵負荷要因のうち、特に作業員の移動、動作が最大の発塵源である。クリーン度を維持した広範囲の室内（以下クリーンルームと記す）において、人の移動を送風制御のための検出対象とした場合、従来技術で用いられている検知センサでは検出範囲が小さく、センサの配置が多数必要となる。
【００１３】
クリーンルームの維持管理では、数多くのデータが蓄積されており、作業員、すなわち人の移動、動作とその発塵の総量及び汚染範囲がデータ化、ノウハウ化されており、最大の発塵源であると認識されている。例えばクリーンエアの層流する速度は、汚染範囲の拡大に影響し、速度上昇は、汚染範囲の拡大化を防止する。一方、発塵源の移動速度は、汚染範囲の拡大に影響し、速度が速くなれば、汚染範囲の拡大化する。
【００１４】
ノウハウでは、人の動作を分類し、その動作毎に発塵の総量、汚染範囲の拡大傾向のデータをデータベース化しており、動作毎に最適な送風量、すなわちクリーンエアの最適な層流速度を解析している。
【００１５】
以下に公知文献を記す。
【特許文献１】特開２００２−３５７３４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
クリーンルームにおいて、クリーンシステムの効率的な運転のため、発塵の発生源の一つである作業員の移動動作を広範囲に検知できる検出システムの提供し、作業員の移動動作から発生する浮遊塵の濃度変化を効率的に除塵することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の請求項１に係る発明は、クリーンルームの清浄度機能を自動制御するための、クリーンエアシステム、送風ユニット、排風ユニットを備え、送風ユニットの送風口からクリーンルーム内へクリーンエアを一定量送風し、且つ排風ユニットからクリーンルーム外へクリーンルームエアを一定量排風するクリーンルーム送風量制御システムにおいて、クリーンルーム内に監視カメラを設置し、
所定時間間隔毎に、監視カメラの撮像から画像処理を用いた画像データへ変換した後、
画像データから人の移動動作を検出した後、
移動動作の変化から人の移動量を算出し、
移動量に対応する送風量を算出し、
クリーンルーム内へクリーンエアの送風量を増加、又は減少する、且つ排風ユニットからクリーンルーム外へクリーンルームエアの排風量を増加、又は減少することを特徴とする画像処理を用いたクリーンルーム送風量制御システムである。
【００１８】
本発明の請求項２に係る発明は、前記人の移動量は、現在の画像データと、その直前の画像データとの人の位置の画像データ差からその直後の人の位置を算出して、人の移動方向及び移動量を予測することを含むことを特徴とする請求項１記載の画像処理を用いたクリーンルーム送風量制御システムである。
【００１９】
本発明の請求項３に係る発明は、前記送風量は、人の移動量との関係式で算出し、算出した送風量によりクリーンルーム内への送風量を増加する、又は減少することを特徴とする請求項１、又は２記載の画像処理を用いたクリーンルーム送風量制御システムである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の画像処理を用いたクリーンルーム送風量制御システムによれば、広範囲の検出を行えるため、センサ数を増やして対応するよりもより低コストで、運転風量の最適な制御を行うシステムを提供することができる。
【００２１】
本発明の画像処理を用いたクリーンルーム送風量制御システムによれば、広範囲の人の移動方向の情報を検出するため、人の移動による発塵源の変動を予知することが可能となり、センサ数を増やして対応するよりもより低コストで、発塵源の変動に対応する運転風量を加減する制御システムを提供することができる。
【００２２】
本発明の画像処理を用いたクリーンルーム送風量制御システムによれば、広範囲の人の移動方向の情報を検出するため、人の移動による発塵源の変動を予知することが可能となり、発塵源の変動に追従する運転風量を加減することにより、クリーンシステムの効率的な運転ができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の画像処理を用いたクリーンルーム送風量制御システムを一実施形態に基づいて以下説明する。
【００２４】
図１は、本発明の送風量制御システムを装備したクリーンルームの一実施例の部分拡大の側断面図である。図１に示す本発明のクリーンルームは、清浄度機能を自動制御するための、クリーンエアシステム１に、本発明の送風量制御システム１２及び監視カメラ１１を追加して装備し、送風ユニット２、排風ユニット３を備え、送風ユニットの送風口２１からクリーンルーム内へクリーンエアを加減した送風量を供給し、排風ユニット３からクリーンルーム外へクリーンルーム室内のエアを加減して排風するクリーンルーム送風量制御システムである。
【００２５】
本発明のクリーンルーム送風量制御システムは、クリーンルーム内の人（作業員）の移動距離、動作状態を監視する監視カメラ１１を装備している。監視カメラの撮像は、所定時間間隔毎に、静止撮像として抽出される。監視カメラの静止撮像は、公知の画像処理技術を用いた変換手順により画像データへ変換する。画像データは直前の画像データと比較照合され、そのデータ差を解析して、人の移動量を算出する。人の移動量の大小から送風量、すなわちクリーンエアの速度を算出し、クリーンシステム１へ指令する。クリーンシステム１は、指令の速度を実現するために、空調器のモーターの回転速度、例えばインバータ制御、すなわち周波数を指令し、速度、すなわち送風量を加減する。なお、クリーンルーム内へクリーンエアの送風量を増加、又は減少する場合、排風ユニットからクリーンルーム外へクリーンルーム室内のエアの排風量を増加、又は減少する。このため、クリーンルーム室内の内圧は、常時一定下で管理するクリーンルーム送風量制御システムである。
【００２６】
図１の本発明のクリーンルームの場合、例えば作業員が不在では減少した量の送風量が供給され、作業員が複数となる場合は増加した送風量が供給されている。
【００２７】
図２は本発明の送風量制御システムを説明するフロー図である。
【００２８】
本発明の送風量制御システムのフロー図は、図２（ａ）では、クリーンルーム内に設置した監視カメラからアナログデータの静止撮像を抽出する。
【００２９】
次いで、図２（ｂ）では、アナログデータの撮像を画像処理によりデジタルデータ化した画像データに変換する。次いで、画像データとその直前の画像データを比較照合する。次いでデータ差を抽出する。データ差分は、人の移動距離と移動速度、人の動作と動作速度を抽出する。移動距離と移動速度は、顔領域抽出処理を行い、カメラと顔領域及びその床面との距離を算出する。人の動作と動作速度は、顔領域のその床面よりの高さを算出する。このため、データ差分は、人の移動の距離及び速度と、人の動作の区分及び速度に算出する。
【００３０】
次いで、図２（ｃ）では、データ差分を人の移動量、すなわち移動距離に換算する。前記人の移動の距離及び速度毎、又は人の動作の区分及び速度毎に、総発塵量と汚染範囲との相関データをデータベース化する。この場合、人の移動量に対応する発塵量と、この発塵量に対応する最適な送風量もデータベースとして準備する。
【００３１】
次いで、図２（ｄ）では、人の移動距離、すなわち移動量を送風量に算出する。前述したデータベースより移動量毎に送風量、すなわちクリーンエアの供給速度を引当、その供給速度を算出する。
【００３２】
次いで、図２（ｅ）では、送風量に相当するクリーンエアの供給速度を算出し、クリーンシステムへ指令する。
【００３３】
次いで、図２（ｆ）では、クリーンシステムは、空調器のモーターの回転速度、例えばインバータ制御、すなわち周波数を指令し、速度、すなわち送風量を加減する。以上図２（ａ）〜（ｆ）の手順によりクリーンルーム内へクリーンエアの送風量を増加、又は減少する。
【００３４】
本発明では、前記人の移動量は、現在の画像データと、その直前の画像データとの画像データ差からその直後の人の位置を算出して、人の移動方向及び移動量を予測し、必要な場合移動距離の実績に加算した。従って、本発明の移動量は、移動量に予測移動量を含むことを特徴とする方法である。この場合、人の移動の場所と過去のデータの発塵の傾向を
パターン化し、送風量の長期的な最適化ができるクリーンルーム送風量制御システムである。
【００３５】
前記送風量は、人の移動量との関係式で算出し、算出した送風量によりクリーンルーム内への送風量を増加する、又は減少することを特徴とする画像処理を用いたクリーンルーム送風量制御システムである。前記関係式は、下記の式１に示す。
【００３６】
数多くのデータが蓄積されており、作業員、すなわち人の移動、動作とその発塵の総量及び汚染範囲がデータ化、ノウハウ化されており、人の移動量が最大の発塵源であると認識されている。
【００３７】
本発明のクリーンルーム送風量制御システムでは、人の移動量（ｘ）と送風量（ｙ）は、
ｙ    ＝  ｓ＋ｋi（ｘ＋ｘ’）  ――――――（式１）
ｙ：１ユニット当りの送風量（ｍ／ｓｅｃ）
ｘ：１エリア内の総移動距離（ｍ        ）
ｘ’  ：１エリア内の予測移動距離（ｍ        ）
１エリア内は所定秒間で累計
ｋi  ：動作ｉの発塵係数
ｓ：初期送風量
とした。
【００３８】
式１では、発塵源（この場合人の移動量）が有れば、清浄に回復するための送風が必なると考え、逆に発塵源が無ければ、送風量を抑えることであり、この基本姿勢からの関係式である。一方、クリーンルームの維持管理では、数多くのデータが蓄積されており、移動、動作とその総発塵量及び汚染範囲がデータ化されており、人の移動量と総発塵量及び汚染範囲等のプロット図の関連より関係式が見出される。
【００３９】
本発明の画像処理を用いたクリーンルーム送風量制御システムの実施例を実行した。以下に説明する。
【実施例１】
【００４０】
実施例１では、監視カメラは既設のモニターカメラ、クリーンルーム見学用のカメラを利用した。
【００４１】
カメラの撮像から一定間隔（Ｔ）毎に、その直後（Ｔ＋ｔ）毎に連続して２枚の静止撮像を取得した。実施例１では、Ｔが１０分、ｔは１分とした。撮像Ｔ0、撮像Ｔt0、と、１０分後に撮像Ｔ1、撮像Ｔt1と静止撮像を抽出した。
【００４２】
撮像のアナログデータを公知の画像処理技術により、デジタルデータの画像データに変換した。次いで、画像データＴ0、画像データＴt0を比較照合し、そのデータ差を算出し、人の移動量とした。この場合、画像データＴ0、画像データＴt0のデータ差が許容範囲内であれば、人の移動量が無とし、画像データＴt0を廃棄し、許容範囲外であれば人の移動量が有とし、継続してｔ間隔毎に画像データＴt01、Ｔt02と静止画像を抽出した。なお、継続中のｔ間隔毎の抽出は人の移動量が無となる場合まで行い、移動量が無となった場合は画像データを廃棄し、以後の抽出も中止する。
【００４３】
実施例１では、データ差の範囲を人の部位、例えば顔の領域抽出処理を実行し、顔の位置及び床面の位置から人の動作情報を取得した。
【００４４】
画像データの顔の大小から、カメラ位置から人の顔領域までの距離を算出し、人の移動量、その距離、移動速度の移動情報を取得した。
【００４５】
前記人の動作情報及び移動情報を静止撮像毎に算出し、人の移動量を算出した。実施例１では、１０分間（６００秒）の移動距離の累計（単位ｍ）を移動量（ｘ）とした。
【００４６】
実施例１では、人の移動量（ｘ）と送風量（ｙ）は、
ｙ    ＝  ３．００＋０．００１ｘ  ――――――（式２）
ｙ：１ユニット当りの送風量（ｍ／ｓｅｃ）
ｘ：１エリア内の総移動距離（ｍ        ）
ｘ’：１エリア内の予測移動距離であり、この場合は、０ｍ／ｓｅｃ
１エリア内は６００秒間で累計
ｋｉ：動作ｉの発塵係数であり、この場合は、０．００１
ｓ：初期送風量であり、この場合ｓは３．００ｍ／ｓｅｃ
とした。
【００４７】
次いで、実施例１の比較例として、実施例２を実施した。
【実施例２】
【００４８】
実施例２では、移動量を無とし、実施例１と同一の人の動作と移動を実施した。送風量は初期送風量の３．００ｍ／ｓｅｃの一定量とした。
【００４９】
実施例１、実施例２の評価結果を下記の表１に記す。
【００５０】
【表１】
2009030837.tif 000003
なお、クリーンルームはクラス１００であり、送風量は、（式２）より算出した。
【００５１】
表１に示すように、実施例１の本発明のクリーンルーム送風量制御システムは、浮遊塵が人の動作及び移動量に影響されずに安定した状態である。実施例２、すなわち従来のクリーンルーム送風量制御システムでは、浮遊塵の変動があり、管理が不安定である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の送風量制御システムを装備したクリーンルームの一実施例の部分拡大の側断面図である。
【図２】本発明の送風量制御システムを説明するフロー図である。
【図３】従来のクリーンルームの事例の部分拡大の側断面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１…クリーンシステム
２…送風ユニット
３…排風ユニット
４…空調フィルタ
１１…カメラ
１２…送風量制御システム
２１…送風口
【図１】
2009030837.tif 000004
【図２】
2009030837.tif 000005
【図３】
2009030837.tif 000006