特開 2024-108915 流量特定システム、流量管理システム、半導体製造装置、流量を特定する方法、プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024108915

(43)【公開日】2024-08-13

(54)【発明の名称】流量特定システム、流量管理システム、半導体製造装置、流量を特定する方法、プログラム

(51)【国際特許分類】

   G01F 1/22 20060101AFI20240805BHJP

【ＦＩ】

G01F1/22 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023013564

(22)【出願日】2023-01-31

(71)【出願人】

【識別番号】308033711

【氏名又は名称】ラピスセミコンダクタ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】有村 悟

(72)【発明者】

【氏名】辻本 雅夫

【テーマコード（参考）】

2F030

【Ｆターム（参考）】

2F030CA07

2F030CA10

2F030CC01

2F030CC11

2F030CC12

2F030CE04

2F030CE27

(57)【要約】

【課題】非接触でフロートの位置を特定することを可能にする流量特定システムを提供する。
【解決手段】流量特定システム１５は、半導体装置の生産に係る流体１２を流す流量計１３のフロート１６の像を含む画像２７のデジタル画像２９を格納するように構成される記憶装置２１と、記憶装置２１に通信可能なように結合された処理装置２３とを備え、処理装置２３は、デジタル画像２９内の少なくとも一部の領域であって流体１２の流れ方向にフロート１６の像データを横切るように特定された領域に対して画像処理を行って、単色化処理された画像データ３５を生成し、単色化処理された画像データ２５において流量計１３の流路方向ＦＤに関する明度の分布を表す明度データ３４を生成し、明度データ３４における明度の１又は複数の極値を特定し、並びに極値に基づき、フロート位置ＦＬＰを特定するように構成される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体装置の生産に係る流体を流す管と前記管の内に配置されたフロートとを含む流量計の前記フロートの像を含む少なくとも１枚の画像のデジタル画像を格納するように構成される記憶装置と、
前記記憶装置に通信可能なように結合された処理装置と、
を備え、
前記処理装置は、
前記デジタル画像内の少なくとも一部である一次元及び二次元の領域であって前記流体の流れ方向に前記フロートの像データを横切るように特定された領域に対して画像処理を行って、単色化処理された画像データを生成し、
単色化処理された前記画像データにおいて前記流量計の流路方向に関する明度の分布を表す明度データを生成し、
前記明度データにおける明度の１又は複数の極値を特定し、並びに
前記極値に基づき、フロート位置を特定する、
ように構成される、
流量特定システム。

【請求項2】

前記記憶装置及び前記処理装置に結合された表示器を更に備え、
前記処理装置は、前記表示器に表示された前記画像の表示上の第１座標及び第２座標の入力を入力装置を介して受けるように構成され、
前記明度データは、前記第１座標と前記第２座標とを結ぶ直線上の単色化処理された前記画像データから生成される、
請求項１に記載された流量特定システム。

【請求項3】

前記デジタル画像は、前記流路方向に関連付けられたＸ方向、及び前記流路方向に交差する方向に関連付けられたＹ方向に配列されたピクセル配列を含み、
明度データを生成することは、
前記デジタル画像において前記Ｘ方向の少なくとも一つのピクセル列を選択すること、及び
前記ピクセル列の内のピクセルの明度値を格納するそれぞれのセルの配列を生成すること、
を含む、
請求項１に記載された流量特定システム。

【請求項4】

明度データを生成することは、
単色化処理された前記画像データから前記流路方向に関する明度値を格納するそれぞれのセルの配列を生成すること、及び
前記配列における各セルに対して平滑化処理を行って、前記明度データを得ること、
を含む、
請求項１に記載された流量特定システム。

【請求項5】

明度データを生成することは、
単色化処理された前記画像データから前記流路方向に関する明度値を格納するそれぞれのセルの配列を生成すること、及び
前記配列における各セルに対して移動平均を求める処理を行って、前記明度データを得ること、
を含む、
請求項１に記載された流量特定システム。

【請求項6】

前記明度の分布は、グレースケールで表される、
請求項１に記載された流量特定システム。

【請求項7】

前記流量計の前記管は、前記管に流れる前記流体の流量を表す目盛りを表す複数のマークを有し、
前記第１座標及び前記第２座標は、前記デジタル画像の前記表示の上の前記マークの位置に関連付けられる、
請求項２に記載された流量特定システム。

【請求項8】

前記処理装置は、
１又は複数の前記極値における前記流路方向のそれぞれの幅を特定し、並びに
前記極値に加えて前記幅に基づき、フロート位置を特定する、
ように構成される、
請求項１に記載された流量特定システム。

【請求項9】

前記処理装置に通信可能に結合された撮像装置を更に含み、
前記撮像装置は、前記流量計を撮像するように位置決めされると共に前記画像を生成するように構成される、
請求項１に記載された流量特定システム。

【請求項10】

請求項９に記載された流量特定システムと、
前記流量特定システムの前記撮像装置によって撮像される流量計と、
を備える、
流量管理システム。

【請求項11】

請求項１０に記載された流量管理システムと、
前記流量管理システムの前記流量計に接続された半導体処理装置と、
を備える、
半導体製造装置。

【請求項12】

半導体装置の生産に係る流体を流す管と前記管の内に配置されたフロートとを含む流量計の前記フロートの像を含む少なくとも１枚の画像を撮像装置から受けるステップと、
前記画像のデジタル画像内の少なくとも一部の領域であって前記流体の流れ方向に前記フロートの像データを横切るように特定された領域から、単色化処理された画像データを生成するステップと、
単色化処理された前記画像データから、前記流量計の流路方向に関する明度の分布を表す明度データを生成するステップと、
前記明度データにおける明度の１又は複数の極値を特定するステップと、
前記極値に基づきフロート位置を特定するステップと、
を備える、流量計の流量を特定する方法。

【請求項13】

前記明度データにおける明度の前記極値における前記流体の流れ方向の１又は複数の幅を特定するステップを更に備え、
前記極値に基づきフロート位置を特定するステップは、前記極値の大きさ及び前記幅の大きさに基づきフロート位置を特定することを含む、
請求項１２に記載された、流量計の流量を特定する方法。

【請求項14】

請求項１２に記載された方法におけるステップをコンピュータに実行させるための命令を含むプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、流量特定システム、流量管理システム、半導体製造装置、流量を特定する方法、及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、流量計を開示する。流量計は、流体に浮遊するフロートの位置を発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイ及び光ラインセンサを用いて検出すると共に、検出情報に基づいて流体の流量を演算により求める。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平０２－３８８１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

観察者が、流量計の目盛りに対するフロートの位置を目視により特定することができる。特許文献１のＬＥＤアレイを用いる検出の精度は、ＬＥＤアレイ内の隣接する発光ダイオードの間隔及び受光のフォトダイオードの間隔に関連する。ＬＥＤアレイ及び光ラインセンサは、流量計の配管の外周に接触させて配置され、また発光ダイオード及びフォトダイオードへの新たな電気接続を必要とする。また、発光ダイオードからの監視光が、意図しないフォトダイオードにより検知される可能性がある。

【0005】

本発明は、非接触でフロートの位置を特定することを可能にする流量特定システム、流量特定システムを含む流量管理システム、流量管理システムを含む半導体製造装置、流量を特定する方法、及びプログラムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の第１側面に係る流量特定システムは、半導体装置の生産に係る流体を流す管と前記管の内に配置されたフロートとを含む流量計の前記フロートの像を含む少なくとも１枚の画像のデジタル画像を格納するように構成される記憶装置と、前記記憶装置に通信可能なように結合された処理装置と、を備え、前記処理装置は、前記デジタル画像内の少なくとも一部である一次元及び二次元の領域であって前記流体の流れ方向に前記フロートの像データを横切るように特定された領域に対して画像処理を行って、単色化処理された画像データを生成し、単色化処理された前記画像データにおいて前記流量計の流路方向に関する明度の分布を表す明度データを生成し、前記明度データにおける明度の１又は複数の極値を特定し、並びに前記極値に基づき、フロート位置を特定する、ように構成される。

【0007】

本発明の第２側面に係る流量管理システムは、上記の側面に記載された流量特定システムと、前記流量特定システムの撮像装置によって撮像される流量計と、を備える。

【0008】

本発明の第３側面に係る半導体製造装置は、上記の側面に記載された流量管理システムと、前記流量管理システムの前記流量計に接続された半導体処理装置と、を備える。

【0009】

本発明の第４側面に係る流量を特定する方法は、半導体装置の生産に係る流体を流す管と前記管の内に配置されたフロートとを含む流量計の前記フロートの像を含む少なくとも１枚の画像を撮像装置から受けるステップと、前記画像のデジタル画像内の少なくとも一部の領域であって前記流体の流れ方向に前記フロートの像データを横切るように特定された領域から、単色化処理された画像データを生成するステップと、単色化処理された前記画像データから、前記流量計の流路方向に関する明度の分布を表す明度データを生成するステップと、前記明度データにおける明度の１又は複数の極値を特定するステップと、前記極値に基づきフロート位置を特定するステップと、を備える。

【0010】

本発明の第５側面に係るプログラムは、上記の側面に記載された方法におけるステップをコンピュータに実行させるための命令を含む。

【発明の効果】

【0011】

本発明のいくつかの側面によれば、非接触でフロートの位置を特定することを可能にする流量特定システム、流量管理システム、半導体製造装置、流量を特定する方法、及びプログラムが提供されることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、本発明の一実施の形態に係る流量管理システム、流量特定システム、及び半導体製造装置を概略的に示す図面である。

【図2】図２は、本実施の形態に係る流量特定システムの表示器の表示を示す図面である。

【図3】図３は、本実施の形態に係る流量特定システムの処理装置のモジュールを概略的に示す図面である。

【図4】図４は、本実施の形態に係る流量特定システムにおいて単色化処理された画像データの例示的な表示を示す図面である。

【図5】図５は、本実施の形態に係る流量特定システムにおいて単色化処理された画像データからの例示的な明度データを示す図面である。

【図6】図６は、図５に示された明度特性に平滑化処理、具体的には移動平均処理を適用した明度特性を示す図面である。

【図7】図７は、本実施の形態に係る流量特定システムにおけるデジタル画像を示す図面である。

【図8】図８は、本実施の形態に係る流量管理システムの処理装置の構成を示すブロック図である。

【図9】図９は、本実施の形態に係る流量計の流量を特定する方法における主要なステップを含むフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、図面を参照して本発明を実施するための各実施の形態について説明する。

【0014】

図１は、本発明の一実施の形態に係る流量管理システム、流量特定システム、及び半導体製造装置を概略的に示す図面である。図２は、本実施の形態に係る流量特定システムの表示器の表示を示す図面である。

【0015】

流量管理システム１１は、流量計１３及び流量特定システム１５を含む。流量計１３は、管１４が鉛直方向に延在するように配置される。流量計１３は、管１４及びフロート１６を含む。管１４は、入路１４ａ、出路１４ｂ及び計測管１４ｃを有する。管１４は、可視光を透過可能な材料を備え、また流れ方向に交差する方向に延在する複数のマーク１４ｅを含む目盛りを有する。フロート１６は、計測管１４ｃの内に配置されており、計測管１４ｃに流れる流体１２の流量に応じて計測管１４ｃ内を移動する。管１４内のフロート１６の位置は、管１４に流れる流体１２の流量に関係付けられる。計測管１４ｃに流す流体１２は、例えば半導体装置の生産に係る蒸気、ガス、液体といった形態の媒体である。しかしながら、流量特定システム１５は、半導体装置の生産に限定されることなく、流量計１３を用いて流体１２の流量を制御する様々な用途に用いられる。

【0016】

流量計１３は、例えば半導体処理装置１７のインレット（注入孔）１７ａ及びアウトレット（排出孔）１７ｂの少なくとも一方に接続されており、本実施例では、注入孔１７ａにバルブ１６ａを介して接続される。また、流量計１３は、バルブ１６ｂを介して流体１２の供給器（図示せず）に接続されることができる。

【0017】

半導体処理装置１７は、チャンバといった処理容器１７ｃを有し、半導体装置の製造に係るプロセス、例えば成膜、エッチング、熱処理、研磨、塗布、洗浄、リンス処理といったプロセスを行う。半導体製造装置１８は、流量管理システム１１、及び流量管理システム１１に配管を介して接続された半導体処理装置１７を含むことができる。しかしながら、流量特定システム１５は、半導体処理装置１７に限定されることなく、流量計１３を用いて流体１２の流量を制御しながら処理を行う様々な処理装置に用いられる。

【0018】

流量特定システム１５は、入力装置１９、記憶装置２１、及び処理装置２３を含む。入力装置１９は、流量計１３におけるフロート１６の像を含む少なくとも１枚の画像２７を受けるように構成される。記憶装置２１は、入力装置１９に相互に通信可能に結合され、また画像２７のデジタル画像２９を格納するように構成される。処理装置２３は、入力装置１９及び記憶装置２１のそれぞれに相互に通信可能に結合される。

【0019】

流量特定システム１５によれば、流量計１３の管１４内の流体の流れの中にあるフロート１６の位置を、非接触で且つ人の判断を伴うことなく、特定することができる。

【0020】

流量特定システム１５は、記憶装置２１及び処理装置２３に通信可能なように結合された表示器３１を更に備えることができる。

【0021】

また、流量特定システム１５は、入力装置１９に相互に通信可能に結合された撮像装置３３を更に含むことができる。撮像装置３３は、流量計１３を撮像するように位置決めされることができ、また例えば、デジタル画像２９を生成するように構成される。図２を参照すると、表示器３１は、例示的なデジタル画像２９を表示する。デジタル画像２９は、マーク１４ｅ及びフロート１６の像を含むことができる。図２には、理解の容易のために、流路方向ＦＤが一点鎖線で示されている。

【0022】

図３は、本実施の形態に係る流量特定システムの処理装置のモジュールを概略的に示す図面である。図４は、本実施の形態に係る流量特定システムにおいて単色化処理された画像データの例示的な表示を示す図面である。

【0023】

処理装置２３は、第１モジュール２３ａ及び第２モジュール２３ｂを含むことができる。

【0024】

第１モジュール２３ａは、デジタル画像２９内の少なくとも一部の領域（例えば、図４において、一点鎖線ＲＥＦに沿った一次元又は二次元のエリア、以下「ＲＥＦ領域」として参照される）であって流体１２の流れ方向にフロート１６の像データを横切るように特定されたＲＥＦ領域に対して画像処理を行って、図４に示されるような、単色化処理された画像データ３５を生成するように構成されることができる。

【0025】

単色化処理された画像データ３５は、例えばグレースケールで表されることができる。しかしながら、単色化処理された画像データ３５は、グレースケールに限定されることなく、デジタル画像２９の色情報における選択されたある一色で表されることができる。

【0026】

また、処理装置２３では、単色化処理は、デジタル画像２９において流量計１３の流路方向ＦＤに関する一部分のデータに対して行われることができる。

【0027】

第２モジュール２３ｂは、一次元又は二次元の単色化処理された画像データ３５において流量計１３の流路方向ＦＤに関する明度の分布を表す明度特性の明度データを生成するように構成されることができる。このデータは、流体１２の流れ方向にフロート１６の像データを横切るように特定された領域における明度を示す。

【0028】

図５は、本実施の形態に係る流量特定システムにおいて単色化処理された画像データからの例示的な明度の特性を示す図面である。図５の縦軸は、座標を示し、横軸は、グレースケールで表された明度の特性を示す。図５を参照すると、単色化処理された画像データ３５に関連付けられた明度特性３２における極値の位置が、矢印（Ｐ１からＰ１１）によって示され、例示的な幅の位置としての半値全幅（ＨＷＨＭ）の位置が矢印（Ｑ１からＱ１１）によって示される。矢印ＦＬに示されるエリアが、デジタル画像２９におけるフロート１６の像の位置（ＦＬＰ）に対応する。

【0029】

デジタル画像２９がフロート１６及びマーク１４ｅの像を含む画像データであることに起因して、図５には、明度特性３２に細かな構造（例えば、マーク１４ｅに起因するデータがフロート１６の像データに重畳されている構造）が現れる。フロート位置ＦＬＰの特定を容易にするために、検討を行う。

【0030】

図６は、図５に示された特性線に平滑化処理、例えば移動平均処理、を適用した明度特性を示す図面である。図５の縦軸の最小位置から最大位置までの間の１２０ピクセルに対して、１０ピクセル幅の移動平均処理を適用している。図６を参照すると、明度データ３４は、極値（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）と、これらの極値に対応する幅、例えば半値全幅（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３）を有する。生成された例示的な明度データは、グレースケールで表されることができる。

【0031】

図６に示されるように、明度データ３４は、図５に示された明度特性３２の極値の数に比べて少ない極値の数を有すると共に、フロート１６の像に起因する極値において最大値を有する。また、最大値の極値における幅は、残りの極値における幅に比べて大きく、最大値を有する。

【0032】

この検討に従って、処理装置２３には、第３モジュール２３ｃ、第４モジュール２３ｄ、及び第５モジュール２３ｅが提供されることができる。

【0033】

第３モジュール２３ｃは、単色化処理された画像データ３５の少なくとも一部に平滑化処理を行うことによって、流路方向ＦＤに関する明度の分布を表す明度データ（例えば明度データ３４）を生成するように構成される。具体的には、平滑化処理を用いて明度データ３４を生成することは、単色化処理された画像データ３５に一次元又は二次元の平滑化処理を行って、平滑化処理された画像データを得ることを含むことができる。例示的な平滑化処理された画像データは、図６に示された明度データ３４であることができる。これ故に、例示的な明度データ３４は、平滑化処理された画像データから生成される。

【0034】

例示的な明度データ３４は、単色化処理された画像データ３５に平滑化処理を行うことによって生成される。具体的には、明度データ３４を生成することは、単色化処理された画像データ３５から流路方向ＦＤに関する明度値を格納する一次元のセル配列を生成することを含むことができる。更に、明度データ３４を生成することは、一次元セル配列における各セルに対して平滑化処理を行って明度データ３４を得ることを含むことができる。例示的な明度データ３４は、流路方向ＦＤの明度値を格納する一次元セル配列として表されることができる。

【0035】

第４モジュール２３ｄは、明度データ（例えば明度データ３４）における明度の極値を特定するように構成されることができる。極値の特定は、例えば１又は複数の極値の座標、及び該極値における流路方向ＦＤに関する幅（例えば、半値全幅又は底幅といった幅）の少なくとも一方を特定することを含む。

【0036】

明度の１又は複数の極値（例えば、極大値）の座標を特定することは、具体的には、明度データにおける流路方向ＦＤの明度値を格納する一次元セル配列において、例えば数値微分を求めること、及び数値微分の値によって表される関数のゼロ点を求めること、を含むことができる。

【0037】

極大値における流路方向ＦＤに関する幅を特定することは、具体的には、明度データにおける流路方向ＦＤの明度値を格納する一次元セル配列において、極大値に対応するセルを特定すること、該セルの両側のセルの並びにおいてある同じ又は近い明度の値を格納するそれぞれのセルを特定すること、及びこれらのセルの座標に基づき幅を特定すること、を含むことができる。図５及び図６では、例示的な幅は、極値の座標を通過する基準線（図面上において横軸に平行な線）に直交する直線と明度の特性線との２つの交点の間隔をとして求められる。

【0038】

第５モジュール２３ｅは、明度データ３４における極値に基づき、フロート１６の像のフロート位置ＦＬＰを特定するように構成される。

【0039】

具体的には、フロート位置ＦＬＰは、明度データ３４における明度の極値、具体的には極値の座標に関連付けられる。例えば、フロート位置ＦＬＰは、明度の最大値の座標であることができる。

【0040】

或いは、フロート位置ＦＬＰは、明度データ３４における極値、具体的には個々の極値に関連付けられるそれぞれの幅（例えば、半値全幅又は底幅といった幅）に基づいて特定されることができる。この場合には、フロート位置ＦＬＰは、例えば最大幅の極値に関連付けられる。例えば、フロート位置ＦＬＰは、明度データ３４における幅に対応する極値の座標、又は幅の中心座標といった座標であることができる。

【0041】

或いは、フロート位置ＦＬＰは、明度データ３４における極値、具体的には極値の座標及び極値における幅（例えば、半値全幅又は底幅といった幅）に基づいて特定されることができる。この場合には、フロート位置ＦＬＰは、明度データ３４における極値の座標と幅との両方に関連付けられる。フロート位置ＦＬＰは、明度データ３４におけるある極値の座標、又は幅の中心座標といった座標であることができる。

【0042】

いずれの特定においても、可能な場合には、特定されたフロート位置ＦＬＰは、キャリブレーションのために実際の流量の値と対応付けられることができる。

【0043】

流量特定システム１５によれば、第３モジュール２３ｃの平滑化処理は、平滑化処理されたデータにおいて極値の数を減らすと共に、平滑化処理されたデータに残された個々の極値に明確な幅（例えば、半値全幅又は底幅）を提供する。

【0044】

この平滑化処理は、例えば移動平均を求める処理を含むことができる。一次元の５セルに対する平滑化処理のフィルタは、例えば（１／１０、１／５、２／５、１／５、１／１０）又は（１／５、１／５、１／５、１／５、１／５）であることができる。一次元の５セルに対する移動平均処理のフィルタは、例えば（１／５、１／５、１／５、１／５、１／５）であることができる。

【0045】

平滑化及び移動平均の処理サイズ幅の下限は、単色化処理された画像データ３５におけるマーク１４ｅの幅をセル数又はピクセル数に換算した値（デジタル画像２９上におけるマーク１４ｅのサイズ）に関連付けられる。これらの処理のサイズ幅の下限は、デジタル画像２９上におけるマーク１４ｅのサイズに等しい又はより大きい値であることができる。下限のサイズ幅は、例えば２ピクセルであることができる。

【0046】

平滑化及び移動平均の処理サイズ幅の上限は、単色化処理された画像データ３５におけるフロート１６の幅をセル数又はピクセル数に換算した値（デジタル画像２９上におけるフロート１６のサイズ）に関連付けられる。これらの処理サイズ幅の上限は、デジタル画像２９上におけるフロート１６のサイズに等しい又はより小さい値であることができる。上限のサイズ幅は、例えば１６ピクセルであることができる。

【0047】

これらの処理によれば、デジタル画像２９がフロート１６及びマーク１４ｅの両方の像を含む一方で、明度データ３４において、マーク１４ｅの像からの明度の寄与が低減される。

【0048】

平滑化処理及び移動平均処理は、フロート１６及びマーク１４ｅの両方の像を含むデジタル画像２９から、明度データ３４においてフロート１６の位置を明確にできる。また、デジタル画像２９において、フロート１６の像及びマーク１４ｅの像のそれぞれを検知する煩雑さを避けることができる。

【0049】

再び図５を参照すると、単色化処理された画像データ３５に関連付けられた明度特性３２が示される。明度特性３２における極値の位置は、既に説明したように、矢印（Ｐ１からＰ１１）によって示され、例示的な幅の位置としての半値全幅（ＨＷＨＭ）の位置が矢印（Ｑ１からＱ１１）によって示される。

【0050】

矢印ＦＬに示されるエリアが、デジタル画像２９におけるフロート位置ＦＬＰに対応する。このエリアに対応する極値（Ｐ４）は、最大の半値全幅（Ｑ４）を有する一方で、明度特性３２における最大値ではない。具体的には、明度特性３２は、フロート位置ＦＬＰ付近では、明度の極値の大きさと、この極値に関連付けられた盛り上がった部分の幅とによって特徴付けられる。

【0051】

この検討によれば、フロート位置ＦＬＰは、明度特性３２を明度データとして用いて明度特性３２における極値とその極値における幅とに基づき特定されることができる。極値の大きさと極値に関連付けられる幅の大きさとの両方を用いて、明度特性３２からフロート位置ＦＬＰを特定することができる。このような特定は、例えば、極値の大きさと極値の幅との積、極値を示す盛り上がった特性曲線の面積、極値と半値全幅とによって特定される三角形の面積、極値と盛り上がった特性曲線の底幅（ＢＷ）とによって特定される三角形の面積、二値化による線分の長さ（極値として盛り上がった特性曲線の幅）といった様々な指標を用いて行われることができる。また、極値に関連付けられる幅には、半値全幅（ＨＷＨＭ）の代わりに、個々の極値に関連付けられた盛り上がった部分特性線の底幅（ＢＷ）を用いることができる。また、二値化による線分の長さは、明度特性３２における最大値と最小値との間の中間値、例えば最大値と最小値との相加平均の値を基準に、明度特性３２を二値化することによって得られる。この例示的な二値化された明度特性３２は、値「１」（図５における黒側）を有する１又は複数の線分と、値「０」（図５における白側）を有する１又は複数の線分とを含む。値「１」の線分のうち最も長い線分が、フロート位置ＦＬＰを示す。

【0052】

この検討に従って、処理装置２３には、以下のような第４モジュール２３ｄ及び第５モジュール２３ｅが提供されることができる。具体的には、第４モジュール２３ｄは、明度特性３２（明度データ）における明度の１又は複数の極値の座標、及び該極値における流路方向ＦＤに関する幅（例えば、半値全幅又は底幅といった幅）の両方を特定するように構成されることができる。また、第５モジュール２３ｅは、明度特性３２（明度データ）における極値、具体的には極値の大きさ及び該極値の幅に基づき、フロート位置ＦＬＰを特定するように構成される。

【0053】

可能な場合には、特定されたフロート位置ＦＬＰは、キャリブレーションのために実際の流量の値に対応付けられる。

【0054】

上記の説明によれば、図４に示されるような単色化処理された画像データ３５を第１モジュール２３ａを用いて生成する。次いで、第２モジュール２３ｂを用いて、単色化処理された画像データ３５から、図５に示されるような明度特性３２を明度データとして生成する。この後に、平滑化処理を用いることなく、第４モジュール２３ｄ及び第５モジュール２３ｅを用いて、フロート位置ＦＬＰを特定することができる。これらのモジュールによれば、明度特性３２を明度データとして用いてフロート１６の像を特定できる。

【0055】

図７は、本実施の形態に係る流量特定システムにおけるデジタル画像を示す図面である。デジタル画像２９は、流路方向ＦＤに関連付けられたＸ方向、及び流路方向ＦＤに交差する方向に関連付けられたＹ方向に配列されたピクセル配列３７を含むことができる。

【0056】

ピクセル配列３７のサイズは、撮像装置３３の撮像デバイス（例えば、画像センサ）の解像度に依存する。しかしながら、デジタル画像２９は、フロート１６の位置の検知のための処理に先立って、必要な場合には、撮像装置３３の解像度より少ないピクセル数に変換されていることができる。流量特定システム１５によれば、二次元のピクセル配列３７が、フロート位置ＦＬＰを特定するために利用される。

【0057】

明度データ３４を生成することは、デジタル画像２９においてＸ方向の少なくとも一つのピクセル列を選択すること、及びピクセル列の内のピクセルの明度を表す値を格納するそれぞれのセルの配列を生成すること、を含むことができる。

【0058】

また、撮像装置３３を流量計１３に位置合わせすること、具体的には撮像装置３３におけるＸ軸を流路方向ＦＤに位置合わせする。撮像装置３３におけるＸ軸と流路方向ＦＤとのズレは、デジタル画像２９上において補正可能である。

【0059】

例示的な補正手順を以下に説明する。図７に示されるように、表示器３１にデジタル画像２９を表示する。デジタル画像２９上において、画像処理のアシストを受けること（例えば、流路方向ＦＤを指すラインを画面に表示すること）によって、或いは目視によって、管１４の入路１４ａ及び出路１４ｂの位置を利用して、流路方向ＦＤを特定できる。また、流路方向ＦＤは、フロート１６の像と交差するように配置されることができる。さらに、画像処理のアシストを受けること（例えば、表示されたラインとフロート像との交差長の値を表示すること）によって、或いは目視によって、流路方向ＦＤとフロート１６の像との交差の長さがより大きくなるように流路方向ＦＤの位置を微調整することができる。

【0060】

マーク１４ｅの列のうち、フロート１６の位置より流路の上流側のマーク１４ｅ、例えば最上のマーク１４ｅ上又はその近傍の位置を表示器３１の表示上で選択して（例えば、クリックして）、第１位置ＰＳ１を特定することができる。また、マーク１４ｅの列のうち、フロート１６の位置より流路の下流側のマーク１４ｅ、例えば最下のマーク１４ｅ上又はその近傍の位置を表示器３１の表示上で選択して（例えば、クリックして）、第２位置ＰＳ２を特定することができる。

【0061】

図７において、流路方向ＦＤを示す一点鎖線は、第１位置ＰＳ１及び第２位置ＰＳ２を通過するように位置する。データ処理は、流路方向ＦＤを示す一点鎖線に交差するセル又はピクセル、或いは、加えてこれらに隣接する１又は複数のセル又はピクセルを含む領域に対して行われることができる。

【0062】

図７を参照すると、第１位置ＰＳ１及び第２位置ＰＳ２は、マーク１４ｅの位置に置かれている。位置ＰＳ１及び位置ＰＳ２の距離（デジタル画像２９上における距離）は、流量計１３の目盛りに関連付けられる。具体的には、第１位置ＰＳ１及び第２位置ＰＳ２の距離をマーク１４ｅの間隔の数によって除算すると、マーク１４ｅの間隔が、デジタル画像２９を用いて特定される。デジタル画像２９上における第１位置ＰＳ１及び第２位置ＰＳ２の座標に基づき、図５及び図６の縦軸の座標を規定することができる。

【0063】

処理装置２３は、図３に示されるように、第６モジュール２３ｆを含むことができる。第６モジュール２３ｆは、表示器３１に表示された画像データ３５の表示上の第１位置ＰＳ１及び第２位置ＰＳ２の座標入力を入力装置１９を介して受けるように構成される。入力装置１９は、キーボード、マウス、表示器３１の画面を指示するタッチペン、マイクといった音響入力デバイス、デジタイザー、等の様々な入力デバイスを含むことができる。例えば、タッチペンは、表示器３１のデジタル画像２９の表示上において第１位置ＰＳ１及び第２位置ＰＳ２として指定されるべき場所をタッチにより指定できる。或いは、第１位置ＰＳ１及び第２位置ＰＳ２の座標、並びにマーク１４ｅの間隔の数は、キーボード及び／又はマウスを介して入力されることができる。

【0064】

流量特定システム１５によれば、第１位置ＰＳ１及び第２位置ＰＳ２は、第１位置ＰＳ１と第２位置ＰＳ２とを結ぶ線分がフロート１６の像と交差するように選択される。処理装置２３は、この線分を表示器３１に表示することができる。これにより、オペレータは、明度データ３４が生成されるべきライン、具体的には第１位置ＰＳ１の座標と第２位置ＰＳ２の座標とを結ぶ線分、を視覚的に認識できる。このように、流量特定システム１５は、一枚の画像２７から、フロート１６の位置を特定することができる。

【0065】

再び図１を参照すると、少なくとも１枚の画像２７は、一連の時系列画像２７ｓｑを更に含むことができる。処理装置２３は、人手の介在なしに、時系列画像２７ｓｑの各々においてフロート位置ＦＬＰ（図５及び図６）を特定することができ、このための繰り返しのモジュールを含むことができる。記憶装置２１は、時系列画像２７ｓｑの各々におけるフロート位置ＦＬＰのデータ（図１に示されるデータ３６）を格納することができる。

【0066】

処理装置２３は、第７モジュール２３ｇを含むことができる。第７モジュール２３ｇは、時系列画像２７ｓｑの各々におけるフロート位置ＦＬＰが第１範囲（例えば、流量特定システム１５の環境における流量変動の限界値）内にあるか否かに係る判定を行うように構成されることができる。また、第７モジュール２３ｇは、この判定が、第１範囲にフロート位置ＦＬＰがないことを示す場合に、アラート信号を生成し、この判定が第１範囲にフロート位置ＦＬＰがあることを示す場合、他の処理、例えば時系列画像２７ｓｑ内の次の画像の処理を行う、ように構成されることができる。流量特定システム１５によれば、継続的に流量のモニタを行うことができる。

【0067】

継続的に流量のモニタは、表示器３１に、時系列のデータとして表又はグラフの形式で表示されることができる。

【0068】

処理装置２３は、第８モジュール２３ｈを含むことができる。第８モジュール２３ｈは、時系列画像２７ｓｑの各々におけるフロート位置ＦＬＰが第１範囲より狭い第２範囲（例えば、流量特定システム１５の環境において流量の揺らぎを越える値）内にあるか否かの判定を行うように構成されることができる。また、第８モジュール２３ｈは、この判定が第２範囲にフロート位置ＦＬＰがないことを示す場合に第１範囲又は第２範囲の中心値に対するフロート位置ＦＬＰの座標の大小判定（中心値を基準に大きいか、或いは小さいかの判定）を行い、大小判定の結果を示す予備アラート信号を生成するように構成されることができる。記憶装置２１は、第１範囲及び第２範囲に係るデータ４０を格納することができる。また、第８モジュール２３ｈは、この判定が第２範囲にフロート位置ＦＬＰがあることを示す場合に、他の処理、例えば時系列画像２７ｓｑ内の次の画像の処理を行う、ように構成されることができる。

【0069】

記憶装置２１は、少なくとも１つの流量レシピのデータ３８を格納することができる。処理装置２３は、第９モジュール２３ｉを含むことができる。第９モジュール２３ｉは、時系列画像２７ｓｑのフロート位置ＦＬＰを記憶装置２１の流量レシピのデータ３８及び第１範囲のデータ４０と比較するように構成されることができる。

【0070】

図８は、本実施の形態に係る流量管理システムの処理装置のハードウエア構成を示すブロック図である。処理装置２３のための例示的なコンピュータ２０は、中央処理装置（ＣＰＵ）４１、メモリ４２、入出力ポート４３、及びネットワークポート４４を含むことができ、必要な場合には、入力デバイス４５及びディスプレイ４６を含むことができる。メモリ４２は、中央処理装置４１に通信可能に結合される。入出力ポート４３は、中央処理装置４１に通信可能に結合される。入出力ポート４３は、撮像装置に結合されて、画像２７を受信することができる。ネットワークポート４４は、中央処理装置４１に通信可能に結合されると共に（外部）ネットワークに接続される。入力デバイス４５は、中央処理装置４１に通信可能に結合される。ディスプレイ４６は、中央処理装置４１及びメモリ４２に通信可能に結合される。処理装置２３に所望の動作を引き起こすプログラム命令が、メモリ４２に格納され、或いはネットワークからネットワークポート４４を介して提供される。プログラム命令は、中央処理装置４１によって実行されて、処理装置２３に所望の動作を引き起こす。図８に示された例示的なコンピュータ２０では、中央処理装置（ＣＰＵ）４１、メモリ４２、入出力ポート４３、入力デバイス４５、及びディスプレイ４６は、バスというよりは、インターネット又はイントラネットといったネットワークを介して相互に通信可能なように結合されることができる。このネットワークは、無線又は有線、並びにこれらの両方の通信路を含むことができる。これに従って「通信可能に結合される」及び「相互に通信可能に結合される」は、当該コンピュータ２０に含まれる通信路を介することなく行われてもよい。

【0071】

図９は、本実施の形態に係る流量計の流量を特定する方法における主要なステップを含むフローチャートである。引き続く説明において、可能な場合には、理解の容易のために、既に使用された参照符号を使用する。流量計の流量を特定する方法１００は、流量特定システム１５及び流量管理システム１１、具体的には、処理装置２３のモジュール、を用いて実行されることができ、しかしながら、これに限定されない。まず、流量特定システム１５、流量管理システム１１及び半導体製造装置１８が準備されることができる。

【0072】

方法１００は、単独に或いは他のステップと一緒にステップＳ１０１を含むことができる。ステップＳ１０１では、流量計１３におけるフロート１６の像を含む少なくとも１枚の画像２７を撮像装置３３から受けることができる。

【0073】

方法１００は、単独に或いは他のステップと一緒にステップＳ１０２を含むことができる。ステップＳ１０２では、画像２７のデジタル画像２９内の少なくとも一部の領域であって流体１２の流路方向ＦＤにフロート１６の像データを横切るように特定された領域（例えば、ＲＥＦ領域）のデータから、単色化処理された画像データ３５を生成する。

【0074】

方法１００は、単独に或いは他のステップと一緒にステップＳ１０３を含むことができる。ステップＳ１０３では、単色化処理された画像データ３５から、流量計１３の流路方向に関する明度の分布を表す明度データ（例えば、明度データ３４）を生成する。

【0075】

方法１００は、単独に或いは他のステップと一緒にステップＳ１０４を含むことができる。ステップＳ１０４では、明度データ３４における明度の１又は複数の極値を特定することができ、及び／又は、明度データ３４における明度の極値における流路方向ＦＤのそれぞれの幅を特定することができる。

【0076】

方法１００は、単独に或いは他のステップと一緒にステップＳ１０５を含むことができる。ステップＳ１０５では、極値、具体的には極値の大きさ及び／又は極値における幅、に基づきフロート位置ＦＬＰを特定する。フロート位置ＦＬＰを特定することは、例えば、最大値を示す極値の座標をフロート位置ＦＬＰとして特定することを含むことができ、又は極値のうち最大幅を示す極値の位置をフロート位置ＦＬＰとして特定することを含むことができる。また、特定は、極値と幅との積、極値を示すピークの特性曲線の面積、極値と半値全幅とによって特定される三角形の面積、極値とピークの底幅（ＢＷ）とによって特定される三角形の面積、二値化による線分の長さ（極値として盛り上がった特性曲線の幅）といった様々な指標を用いて行われることができる。

【0077】

この方法１００によれば、流量計１３の管１４内の流体１２の流れの中にあるフロート１６のフロート位置ＦＬＰを、非接触で且つ人の判断を伴うことなく、特定することができる。また、方法１００及び流量特定システム１５には、ニューラルネットワークの学習のための大量のデータが不要である。さらに、方法１００及び流量特定システム１５は、ニューラルネットワークの計算のような重い処理をハードウエアに要求しない。

【0078】

この方法１００では、１又は複数の極値を特定することは、明度データ３４における極値及び極値それぞれにおける流体１２の流路方向ＦＤの幅を特定することを含むことができる。また、極値の大きさに基づき極値の位置をフロート位置ＦＬＰとして特定することは、明度データ３４における明度の１又は複数の極値と該極値におけるそれぞれの幅（流路方向ＦＤに関する幅）を特定することを含むことができる。これによれば、極値の大きさ及び幅の大きさに基づき極値の位置をフロート位置ＦＬＰとして特定する。

【0079】

図３に示された処理装置２３のモジュールを中央処理装置４１に実行させることができる命令を含むプログラムは、例えば記憶装置２１に格納されることができる。また、図８に示された方法１００の主要なステップを中央処理装置４１に実行させることができる命令を含むプログラムは、例えばネットワークポート４４を介して伝送されて処理装置２３に適用されることができる。このプログラムによれば、流量計１３の管１４内の流体１２の流れの中にあるフロート１６のフロート位置ＦＬＰを、非接触で、且つ人の判断を伴うことなく特定することができる。

【0080】

流量管理システム１１及び流量特定システム１５を用いて、半導体装置を製造することができる。具体的には、流量管理システム１１及び流量特定システム１５を用いて、流量の安定を監視しながら、半導体処理装置１７によって半導体装置を製造することができる。

【0081】

以上説明したように、本実施の形態によれば、非接触でフロート位置の高精度な特定を可能にする流量特定システム、流量管理システム、流量を特定する方法、及びプログラムが提供されることができる。

【0082】

本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。そして、それらはすべて、本発明の技術思想に含まれるものである。

【符号の説明】

【0083】

１１・・・流量管理システム、１２・・・流体、１３・・・流量計、１４・・・管、１４ａ・・・入路、１４ｂ・・・出路、１４ｃ・・・計測管、１４ｅ・・・マーク、１５・・・流量特定システム、１６・・・フロート、１６ａ、１６ｂ・・・バルブ、１７・・・半導体処理装置、１７ｃ・・・処理容器、１８・・・半導体製造装置、１９・・・入力装置、２０・・・コンピュータ、２１・・・記憶装置、２３・・・処理装置、２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅ、２３ｆ、２３ｇ、２３ｈ、２３ｉ・・・モジュール、２７・・・画像、２７ｓｑ・・・時系列画像、２９・・・デジタル画像、３１・・・表示器、３２・・・明度特性、３３・・・撮像装置、３４・・・明度データ、３５・・・画像データ、３７・・・ピクセル配列、４１・・・中央処理装置、４２・・・メモリ、４３・・・入出力ポート、４４・・・ネットワークポート、４５・・・入力デバイス、４６・・・ディスプレイ、１００・・・方法、ＦＤ・・・流路方向、ＦＬ・・・矢印（フロート幅）、ＦＬＰ・・・フロート位置、ＰＳ１・・・第１位置、ＰＳ２・・・第２位置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】