EP4094852A1 - Verfahren zur reinigung und reinheitskontrolle - Google Patents

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Publication number
EP4094852A1
EP4094852A1 EP22173665.5A EP22173665A EP4094852A1 EP 4094852 A1 EP4094852 A1 EP 4094852A1 EP 22173665 A EP22173665 A EP 22173665A EP 4094852 A1 EP4094852 A1 EP 4094852A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cleaning
clean room
cleaned
particles
contamination
Prior art date
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Pending
Application number
EP22173665.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Axel MÜLLER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
OHB System AG
Original Assignee
OHB System AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by OHB System AG filed Critical OHB System AG
Publication of EP4094852A1 publication Critical patent/EP4094852A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B3/00—Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam
    • B08B3/02—Cleaning by the force of jets or sprays
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B15/00—Preventing escape of dirt or fumes from the area where they are produced; Collecting or removing dirt or fumes from that area
    • B08B15/02—Preventing escape of dirt or fumes from the area where they are produced; Collecting or removing dirt or fumes from that area using chambers or hoods covering the area
    • B08B15/026—Boxes for removal of dirt, e.g. for cleaning brakes, glove- boxes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B7/00—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass
    • B08B7/0021—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by liquid gases or supercritical fluids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B7/00—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass
    • B08B7/0035—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by radiant energy, e.g. UV, laser, light beam or the like
    • B08B7/0042—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by radiant energy, e.g. UV, laser, light beam or the like by laser
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B7/00—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass
    • B08B7/0035—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by radiant energy, e.g. UV, laser, light beam or the like
    • B08B7/005—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by radiant energy, e.g. UV, laser, light beam or the like by infrared radiation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
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    • B08B7/0064—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by temperature changes
    • B08B7/0092—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by temperature changes by cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C1/00—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
    • B24C1/003—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods using material which dissolves or changes phase after the treatment, e.g. ice, CO2
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B7/00—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass
    • B08B7/0035—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by radiant energy, e.g. UV, laser, light beam or the like
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B9/00—Cleaning hollow articles by methods or apparatus specially adapted thereto 
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C3/00—Abrasive blasting machines or devices; Plants
    • B24C3/32—Abrasive blasting machines or devices; Plants designed for abrasive blasting of particular work, e.g. the internal surfaces of cylinder blocks
    • B24C3/322—Abrasive blasting machines or devices; Plants designed for abrasive blasting of particular work, e.g. the internal surfaces of cylinder blocks for electrical components

Definitions

  • the invention relates to a method for cleaning and checking the cleanliness of objects to be cleaned in a clean room, with an object to be cleaned and examined being provided in a clean room, contamination particles removed from the object to be cleaned in the clean room by means of a cleaning device and counted by means of a particle counter will.
  • the invention relates to a cleaning and cleanliness control device for cleaning and cleanliness control of objects.
  • the cleanliness of an object to be used is of great importance in many projects, for example in space projects and in particular in optical communications or in optical payloads, in which the transmission of data takes place with the aid of light, for example.
  • Even the smallest particles (these can be in the range of a few ⁇ m) on a contamination-critical e.g. optical surface of an object can change the transmission of light or heat, for example.
  • the particles can, for example, cause scattered light on optics and interfaces or block the function of optical and mechanical, electrical and electronic sensors and mechanisms.
  • residues or particles that have to be removed due to their toxic properties are residues or particles that have to be removed due to their toxic properties. This could be, for example, asbestos residues, fire residues, aerosols or warfare agents that have settled on objects.
  • Another common cleaning method is cleaning with a gas jet, e.g. compressed air or nitrogen.
  • a gas jet e.g. compressed air or nitrogen.
  • the disadvantage here is that the gas jet usually only removes a certain class of particles, which is defined in particular by the size, the surface and the adhesive properties of the particles.
  • cleaning by means of a gas jet can have the effect that particles are rolled over the surface, which is often undesirable. Under certain circumstances, particles can even be detached from the object to be cleaned itself via the gas jet.
  • a method according to the invention for cleaning and checking the cleanliness of objects or components to be cleaned in a clean room comprises at least the following steps: First, an object to be cleaned and examined is made available in a clean room. Provision means that the object can already be in the clean room before the procedure or is placed in it at the beginning. In the case of larger objects, the clean room can also be set up around the object if necessary, in particular with mobile room components. In general and in the following, this can be an object of any kind. For example, it can be a sample, a pure substance or a mixture of substances, or a partially integrated or fully integrated or coated component or assembly or another such component, to name just a few possibilities. The only important thing is that it should be cleaned under clean room conditions. It has preferably already gone through some simpler pre-cleaning stages for this purpose. If necessary, the method according to the invention can also be preceded by a rough cleaning.
  • a "clean room” is a room that has an extremely low concentration of airborne particles. Particles and substances that float in the air are regarded as airborne or free-flying particles.
  • a clean room within the meaning of the invention has in particular an atmosphere or environment which is characterized in that a concentration of airborne particles or contamination is significantly lower than a cleanliness class to be achieved for a component.
  • a clean room according to the invention is in particular a sufficiently clean room and/or a sufficiently clean room to achieve a specific cleaning result for an object.
  • a clean room can particularly preferably be a room that is significantly cleaner than the cleaning result to be achieved for an object.
  • a clean room typically includes a specific air flow that contains as few contaminations or particles as possible and can also transport them away from the object.
  • the cleaning of an object is generally preferably carried out by carrying out a plurality of cleaning steps or cleaning cycles in order to ensure that all surfaces of an object have been cleaned.
  • a number of cleaning cycles can preferably be carried out in such a way that the dirt particles are actually, in particular physically, removed from the object.
  • There is one position in each cleaning step of the cleaning device preferably a position of an exit point from which a cleaning medium emerges from the cleaning device
  • one or more angles at which an object is radiated preferably fixed.
  • half cavities and cavities in an object can also be cleaned by setting different jet angles, which move several times over the same spot (comparable to the principle of a car wash). For example, a quantity of dirt particles can be gradually reduced or diluted at the same location.
  • the cleaning and cleanliness control device includes a flow device, which generates a globally directed quasi-laminar fluid flow, in particular a directed quasi-laminar air flow, in the clean room in order to carry loose dirt particles to the clean room air outlet, through which the exhaust air or exhaust gas flow can then flow. to transport.
  • a flow device which generates a globally directed quasi-laminar fluid flow, in particular a directed quasi-laminar air flow, in the clean room in order to carry loose dirt particles to the clean room air outlet, through which the exhaust air or exhaust gas flow can then flow. to transport.
  • an air flow can be blown in on one side of the clean room (preferably through a clean room air inlet) and sucked out on an opposite side of the clean room (preferably through the clean room air outlet), in order to generate the quasi-laminar flow in the clean room.
  • Another component is a cleaning device for removing dirt particles from an object to be cleaned.
  • the cleaning device can be designed in different ways.
  • the cleaning and purity control device includes a logging unit for storing the particle load profile and/or the result values.
  • the counted pollution particles are recorded and documented in a report, for example, which means that the data collection is always very transparent and comprehensible.
  • the dirt particles detected by means of the particle counter are preferably also detected in a particle size-resolved manner, ie for example as a function of time steps and size channels.
  • a particle size-resolved manner ie for example as a function of time steps and size channels.
  • the contamination particles are recorded for each cleaning step not only as a function of time, but also as a function of their size. For example, it can be recorded how many dirt particles with a size of up to 0.3 ⁇ m, up to 0.5 ⁇ m, ... etc. or up to 25.0 ⁇ m were counted.
  • the size channels themselves or the increments between the particle sizes can be selected individually depending on the object and the industry for which cleaning is carried out.
  • a termination criterion which is related to the occurrence of a desired cleaning success, as already described, e.g. B. be that no more pollution particles of a certain maximum size ("killer particles”) are detected (in the particle load profile), for example, that no detected pollution particle should be larger than 10 microns. This result can be issued from the recorded data as proof of purity, e.g. for documentation purposes.
  • Another termination criterion, which is related to the occurrence of a desired cleaning success, z. B. be that after a cleaning step, it is determined whether a certain concentration of contamination particles on an object surface has been reached and/or fallen below.
  • a certain limit of particles, in particular "killer particles”, per unit area of the object could be specified, whereby in the process (indirectly) the object surface is continuously monitored with regard to the particle concentration.
  • the number of contamination particles that have been cleaned off in a respective cleaning step and/or the sum of the contamination particles that have been cleaned off in cleaning steps that have already been carried out can be determined and/or displayed broken down according to different size classes.
  • a "local” (ie spatially resolved) evaluation e.g. B. by means of a “local cleaning evaluation unit”
  • a “global” (ie integrated or summed up over all locations on the object surface) evaluation e.g. B. by means of a "global cleaning evaluation unit”.
  • the terms "local” and “global” do not refer to the locations at which the evaluation units are arranged, but rather to their function, ie whether they are used for local or spatially resolved evaluation or for a global or integrated evaluation.
  • the method is particularly preferably a "scanning" cleaning method.
  • An initial contamination value can advantageously be assigned to certain parts of the object surface or individual object points, e.g. after a run or a cleaning step.
  • a cause investigation of contamination sources and also an evaluation of different cleaning methods can be recorded and/or documented by means of a tomographic cleaning. For example, as part of quality assurance, it can be checked whether a certain point or area of an object has a certain degree of contamination, e.g. a maximum permissible concentration of contamination particles.
  • a targeted cleaning of specific surfaces or sections of an object can preferably be carried out by means of the cleaning method, which can be advantageous with regard to components with different cleanliness requirements and/or with regard to a functionality of components.
  • certain (boundary) surfaces of an object should not be cleaned, in particular not exposed to a cleaning jet, for example to avoid uncontrolled distribution of contamination such as lubricants or to avoid particularly sensitive component areas such as coated mirrors, detector units but also to protect optical gap dimensions.
  • contamination such as lubricants or to avoid particularly sensitive component areas such as coated mirrors, detector units but also to protect optical gap dimensions.
  • only certain surfaces should be cleaned in a targeted manner, e.g. to prepare them for subsequent work steps such as gluing or coating.
  • the adjoining surfaces are irrelevant, and targeted cleaning can prevent any contamination that may be present on the adjoining surfaces from being redistributed in an uncontrolled manner.
  • the global cleaning evaluation unit detects a removal of contaminants from the entire surface of the object to be cleaned.
  • the determined e.g. B. counted by the particle counter, pollution particles over all locations on the object surface added up or integrated.
  • the contamination particles are added up, preferably depending on their size or separated according to size or size class. For example, all detected dirt particles up to a size of 0.3 ⁇ m are added up at the same time all contamination particles that are larger than 0.3 ⁇ m and smaller than 0.5 ⁇ m are added up, etc. This is preferably done for each individual cleaning step or cleaning run.
  • the coordinates of the cleaning jet and the coordinates of the object to be cleaned are put in relation.
  • the geometric data of the object or of the object to be cleaned (for example by camera recordings) can be added and/or a traversing path of the cleaning jet can also be used.
  • All data for example the control data for the cleaning device, the control data for the manipulator, the geometric data of the object can be combined in a suitable manner within the coordinate determination unit in order to determine the current cleaning location on the object.
  • An object preferably a test standard (ie a standard object which corresponds to a pattern specified as a standard of the object to be cleaned and checked later), can first be provided and cleaned in the clean room of the cleaning and cleanliness control device.
  • the component has a known surface structure or a known surface pattern, for example in the form of various drill holes of different sizes and designs (e.g. threaded holes, through holes), undercuts, etc.
  • the dirt particles removed by the cleaning and arriving at the clean room air outlet are recorded by the particle counter.
  • an object-specific decontamination event pattern for this (standard) object can be created as a function of time by means of the detection device and the evaluation unit.
  • a current pattern of decontamination events depending on time can again be created by means of the detection device.
  • the current decontamination event pattern can then be compared with the (possibly "normalized") object-specific decontamination event pattern or assigned to it. This assignment can be used to quickly determine when and where which dirt particles have been removed from the currently cleaned component.
  • a CO 2 snow jet emerging from the cleaning device is applied to a spot on the object that is currently to be cleaned.
  • compressed air is used to accelerate CO 2 snow crystals, which hit the surface of the object to be cleaned with great kinetic energy and push away the dirt particles as a result of the momentum transfer.
  • contamination particles can be detached from an object surface as a result of a conversion of CO 2 snow crystals into a gaseous state, in particular via thermal shock. The pollution particles are thus brought into a kind of floating state. Since the CO 2 snow is not stable under room conditions, on the one hand no CO 2 particles stick to the surface of the cleaned object and on the other hand no CO 2 particles are carried away to a clean room exit, so that they are not included in a particle count .
  • the nozzle arrangement of the cleaning device is preferably arranged at a distance of no more than 20 cm, particularly preferably no more than 15 cm and very particularly preferably no more than 10 cm from a surface of an object to be cleaned in order to achieve the best possible cleaning success.
  • chemical and microbiological contamination can advantageously also be removed from an object to be cleaned in addition to physical contamination.
  • a chemical contaminant could be decomposed directly with heat for removal.
  • a chemical contamination is only partially dissolved in a first step, e.g. if there is contamination with several layers on the object surface, an outer layer could be dissolved in the first step, with the dissolved contamination particles of this layer being removed in a subsequent cleaning step be removed from the object. If necessary, this procedure can be repeated for further layers of contamination located on the object.
  • the method according to the invention for cleaning and checking the cleanliness of objects to be cleaned is suitable for a wide variety of objects with different dimensions and can be used in various sectors (automotive industry, aerospace, etc.).
  • the size of an object to be cleaned can vary greatly.
  • the clean room has a floor area of preferably at least 0.25 m 2 , particularly preferably at least 1 m 2 and very particularly preferably at least 9 m 2 .
  • the invention is not limited to this and can be used equally profitably in much larger clean rooms, with a floor area being 1400 m 2 or more, for example, in order to accommodate e.g. B. to treat large rocket shells.
  • a floor area being 1400 m 2 or more, for example, in order to accommodate e.g. B. to treat large rocket shells.
  • a system check is preferably carried out by means of coincidence measurements, in which the cleanliness of an object that has already been cleaned by means of the cleaning and checking device is determined or verified again in a different way.
  • a coincidence measurement can preferably be carried out by means of a direct measurement of the contamination particles on the cleaned object with the aid of a particle stamp. This can be done, for example, by applying an adhesive tape to a surface of the cleaned object, with the adhesive tape being examined microscopically for dirt particles adhering to the adhesive tape after it has been removed from the surface of the object.
  • the turntable 16 and the cleaning device 3 are coupled electronically via a data bus DB to a control device 12 which is arranged in a computing unit 15 here.
  • the control device 12 controls the cleaning device 3 and, in coordination with this, also the turntable 16. It can thus be precisely controlled which area the cleaning device 3 can approach with its nozzle 10 or blast with the CO 2 snow jet 9 and how quickly and in which direction the Turntable 16 should rotate accordingly.
  • the turntable 16 is just one example for storing or positioning a component B.
  • the component B could z. B. also be positioned by means of a robot or stored on a lifting table or similar. A relative movement between the object B and the exit point 11 of the cleaning device 3, from which exit point 11 the cleaning jet 9 emerges, can thus be realized by the manipulator 16.
  • a flow device 18 is arranged on or in a side wall 22 in the clean room 2 .
  • the flow device 18 generates or blows a quasi-laminar fluid flow 4, here an air flow 4, which permanently surrounds the component B to be cleaned.
  • the quasi-laminar air flow 4 flows here horizontally from the side wall 22, in which the flow device 18 is arranged, to a side wall 22' lying opposite it.
  • the quasi-laminar air flow 4 could also flow vertically, for example from a ceiling 21 of the clean room 2 to a floor 20 of the clean room 2 .
  • the dirt particles P removed by the cleaning device 3 are taken up by the quasi-laminar air flow 4 and conveyed in an exhaust gas flow 7 to a clean room fluid outlet 5 , here a clean room air outlet 5 .
  • the air 23 emerging in turn at the clean room air outlet 5 is fed back to the flow device 18 via fluid channels 24 , here circulating air channels 24 , through a clean room fluid inlet 25 , here a clean room air inlet 25 , of the clean room 2 .
  • other filters such as a molecular filter or an activated carbon filter, could also be used to filter the air 23 entering the clean room 2 .
  • a detection device 19 with a particle counter 6 is located in or at the clean room air outlet 5.
  • the particle counter 6 counts the contamination particles P arriving at the clean room air outlet 5.
  • the detection device 19 is also electronically connected to the computing unit 15 here.
  • the detection device 19 uses the number of dirt particles P detected by the particle counter 6 to create a particle load profile 36, 37 as a function of time. These particle load profiles 36, 37 can then be output or displayed on a display 30 of a display unit 13 of the computing unit 15.
  • figure 2 shows an exemplary embodiment of a display on display 30 of display unit 13.
  • a particle load profile 36 in the form of three measurement diagrams 36', 36", 36′′′ can be seen in the display 30 at the bottom left Point in time t have been recorded, with time t being plotted on the x-axis and the number of detected dirt particles P on the y-axis assigned to a specific cleaning cycle.
  • Each measurement diagram 36′, 36′′, 36′′′′ shows two graphs that can each be assigned to a size channel k of the dirt particles P.
  • the top measurement diagram 36′ shows a graph G03, which shows the dirt particles P with a size of up to 0.3 ⁇ m as a function of time t, and a further graph G05, which shows the dirt particles P as a function of the time t that are greater than 0.3 ⁇ m and less than or equal to 0.5 ⁇ m.
  • the middle measurement diagram 36′′ shows the dirt particles P that are greater than 0.5 ⁇ m and less than or equal to 1 ⁇ m at a point in time t in a graph G1 and the dirt particles P that are greater than 1 ⁇ m and less than or equal to 5 ⁇ m , at a point in time t in a further graph G5.
  • the contamination particles P that are larger than 5 ⁇ m and less than or equal to 10 ⁇ m are displayed in a graph G10 at a point in time t and the contamination particles P that are larger than 10 ⁇ m and less than or equal to 25 ⁇ m are displayed a point in time t in a graph G25.
  • the individual graphs in the schematic representation in figure 2 in which only sections of a measurement interval are shown, do not have an approximately exponential course.
  • the individual graphs would typically have an approximately exponential course, as already described, in particular in relation to a complete measurement interval or an entire cleaning cycle.
  • larger particles are usually cleaned off more effectively than the (relatively) smaller particles are cleaned off. Accordingly, the (relatively) larger particles are regularly cleaned first, with the size of the cleaned particles then gradually decreasing (in the course of the same cleaning cycle or in successive cycles). Furthermore, relatively small particles can e.g. "get stuck" in cavities or undercuts of the object and thus be temporarily retained. Depending on the size of the particles, it can take several cleaning cycles until even very small particles, e.g. in size up to 0.3 ⁇ m, reach a value of zero or at least approach it.
  • a measurement diagram that deviates from the usual contamination distribution can also result from the fact that there is a selective contamination process, so that when cleaning an object, a certain size class of particles is quantitatively preferred, e.g. residues as a result of sandblasting, flexing, grinding, etc. It must be taken into account Furthermore, that any pre-cleaning processes that may be carried out are usually selective with regard to the size of the cleaned-off particles, so that a certain pattern of residual dirt remains on an object.
  • a further possibility of representing a particle load profile 37 is shown by means of a measurement diagram 37 in the display 30 at the bottom in the middle.
  • the different size channels k of the dirt particles P are given in an upper column 37'. These start at a value of 0.3 ⁇ m and also end at one value of 25.0 ⁇ m.
  • the currently recorded contamination particles P are listed in the column 37'' below, associated with each size channel k.
  • contamination particles P were recorded, which have a maximum size of 0.3 ⁇ m.
  • the remaining contamination particles P recorded for each size channel k are between 0 and 19 contamination particles P here.
  • the local cleaning evaluation unit 8a detects local (spatially resolved) contamination on the component B to be cleaned in the clean room 2 .
  • the cleaning and control device 1 has a coordinate determination unit 17 .
  • the coordinate determination unit 17 is electronically connected here to a controller for the nozzle 10 and a controller for the turntable 16 and records their current spatial coordinates x, y, z.
  • the controller e.g. the control device 12 knows the geometric data of the component B, the manipulator 16 and the cleaning device 3 or its exit point 11.
  • the geometric data are stored in a memory (not shown here) in the computing unit 15.
  • the coordinate determination unit 17 transmits the recorded spatial coordinates x, y, z to the local cleaning evaluation unit 8a.
  • Information or data about the geometry of the component 2 to be cleaned on the turntable 16 can also be recorded by means of a camera 39 , which is installed here in the clean room 2 . This data can then also be used to determine the current Cleaning location, which corresponds to the impact point of the cleaning jet 9 or CO 2 - snow jet 9 on the component B, and to determine the corresponding coordinates.
  • figure 4 shows a flow chart for an embodiment of a method according to the invention, which is carried out with a cleaning and purity control device 1, as shown in figure 1 has been described can be performed.
  • a first method step 1 the component B to be cleaned and examined is placed in the clean room 2 with the quasi-laminar flow 4 .
  • monitoring software is started, which monitors the subsequent cleaning and stores corresponding data and logs them using the logging unit 40 .
  • This cleaning process then takes place in block III in order to clean component B.
  • This cleaning process can preferably, as shown here, be an iterative process that can include a number of steps or cleaning steps that are repeated if necessary.
  • step IIIa component B is subjected to a cleaning jet from cleaning device 3 and turntable 16, on which component B is arranged, begins to rotate in a manner coordinated with the movement of nozzle 10 of cleaning device 3.
  • a cleaning jet from cleaning device 3 and turntable 16, on which component B is arranged, begins to rotate in a manner coordinated with the movement of nozzle 10 of cleaning device 3.
  • all points on the surface of the object to be cleaned can be traversed according to a predefined trajectory. It would also be possible for the cleaning jet to be guided over the surface of a static object B in a predetermined manner.
  • the local evaluation of the cleaning success takes place in a method step IIIb by means of the local cleaning evaluation unit 8a.
  • step IIId can be carried out before cleaning step IIIa is repeated.
  • These can be used to determine exact setting parameters, such as parameters of the cleaning beam, a distance between of the nozzle and the surface of the object, an angle of impact of the cleaning jet on the object, use of a pulsed cleaning jet, etc., or in order to start targeted cleaning, for example at a targeted point on the component.
  • a preliminary test can be carried out for a specific object, taking into account in particular a geometry and/or a material of the object, for example to optimize the parameters of the cleaning jet and/or to optimize jet guidance so that a redistribution of dirt particles is minimized.
  • the setting parameters determined in this way can then be used in the renewed cleaning step lila.
  • step IIIc there is also a global evaluation of the cleaning by means of the global cleaning evaluation unit 8b. If desired, this method step IIIc can also be started earlier, for example during the cleaning, in order to obtain at least partial results, specific diagrams, etc.
  • the global cleaning evaluation unit 8b determines the contamination on the entire component B or the entire clean room 2.
  • the particle counter 6 is used to add up the contamination particles P recorded as a function of the time t depending on the size channel k .
  • Two examples are given in the display 30, which show an evaluation of the particle load profiles 36, 37 described above.
  • a further diagram 34 can be seen on the far right in the center of the display 30, which shows an evaluation of a particle load profile 36, 37 which is recorded by means of a global cleaning evaluation unit 8b.
  • the cleaning status or cleaning success per cleaning step Rn is displayed in this diagram 34 .
  • the individual cleaning steps Rn are plotted on the x-axis and the contamination particles P on the y-axis, which here corresponds to residual contamination on the object.
  • the cleanliness of the object could be specified here, for example, in the unit parts per million (ppm), which is a unit commonly used in space travel. This unit states how many dust particles of a certain size are present per square meter of the object's surface. For example, with a guide value of 300 ppm, it can be assumed that there are no longer any visible particles.
  • Squares are arranged in diagram 34, which represent a weighted sum S1, S2, S3 of the dirt particles P detected.
  • the contamination particles of all sizes and the entire cleaning time of a cleaning step were added up.
  • the accumulated contamination particles could each be multiplied by a weighting factor.
  • the weighted sums S1, S2, S3 represent or result from the area cleaned in the respective cleaning step.
  • the previously set values, from which a cleaning success E occurs are shown in the form of dashes.
  • the parameter E represents the required cleanliness criterion as the termination criterion for successful cleaning.
  • the weighted sums S1, S2, S3 for the three cleaning steps R1, R2, R3 carried out are above the value for a cleaning success E.
  • the cleaning success E can be set beforehand depending on the component B, the branch in which testing is carried out and any preliminary tests. If optional weighting factors are provided, with which the dirt particles P of the respective size ranges are added up, these can be set specifically beforehand, e.g. object-specifically.
  • a cleaning success E is changed or newly determined in an ongoing process. For example, after at least one, preferably two or more, cleaning cycles, a decay curve based on measured values from already performed cleaning steps are determined. It can preferably be determined on the basis of the decay curve how many dirt particles are cleaned off per cleaning cycle (still to be carried out). In addition, the costs and the time for a specific cleaning success E can be estimated. This will later be based on figure 3 still described.
  • a decay curve can flatten out significantly after a certain cleaning cycle. For example, an increase in the decay curve after a number of cleaning cycles can be so small that the cleaning success E that could be achieved with a further cleaning cycle is no longer economically justifiable in relation to the effort involved.
  • a cleaning success E in the case of a complex object such as a component with a cable harness on it, can be defined in that no more particles with a diameter greater than 10 ⁇ m are removed.
  • a decay curve can be determined in the ongoing cleaning process, in which case an increase in the decay curve, e.g. shortly before the cleaning success E is reached, can be a criterion for whether the original cleaning success E is retained, or whether the cleaning success E, preferably as part of a cost-benefit analysis, is re-determined, e.g. B. because further cleaning is associated with too much effort.
  • a cleaning success E can be modified in an ongoing process, preferably on the basis of a determined decay curve, in particular taking into account a slope of the decay curve.
  • a cleaning success E can correspond to a value of 300 ppm, for example, whereby an object with such a value could be described as “visibly clean”.
  • significantly stricter requirements can also be placed on a cleaning success E, e.g. a value of 120 ppm (corresponds to an object that is "visibly clean” using a magnifying glass and white light), a value of 30 ppm (e.g. with optical systems) or the requirement that no particles larger than 10 ⁇ m (diameter) are present in the particle exposure profile and/or no particles of a certain size (eg larger than 10 ⁇ m) are detached from an object by cleaning.
  • the definition of the cleaning success E via an exclusion criterion may be preferred, since in the case of complex surfaces or components, such as cable harnesses, the actual surface topography with regard to the reference surface (1 m 2 ) for specifying a ppm value can be very large (e.g. with a resolution in the ⁇ m range), so that the determination of the size distribution of the particles still removed can have a higher significance for a technical evaluation.
  • step IIIc the local check in the iterative loop can be carried out in order to carry out a further cleaning step lila, in which case the local check (step IIIb) can then be carried out first if necessary.
  • the display 30 is preferably freely configurable and so, for example, further or alternative graphs, input fields, etc. could also be displayed.
  • the diagram could also look like this figure 3 be of interest for determining a cleaning success E.
  • the decay curve A for the detected contamination particles P is shown here as a function of the cleaning steps Rn carried out up to now.
  • the contamination with pollution particles (PAC) is given in ppm along the y-axis.
  • the decay curve A shows the number of contamination particles determined with the help of the measurements from surfaces of the component that have already been cleaned. However, only contamination particles P larger (diameter) than 5 are ⁇ m.
  • the individual cleaning steps Rn are plotted along the x-axis. Furthermore, the value from which cleaning success E is assumed is also shown graphically. This corresponds to a contamination of dirt particles of approximately 50 ppm.
  • PAC ppm k 1 p 1 / m 3 ⁇ r 1 2 + k 2 p 2 / m 3 ⁇ r 2 2 + k 3 p 3 / m 3 ⁇ r 3 2 ... * 10 ⁇ ⁇ 6
  • the total pollution particles p1, p2, p3 per cubic meter m 3 are multiplied by a corresponding circular area ⁇ r 1 2 , ⁇ r 2 2 , ⁇ r 3 2 .
  • the radius of the circular area corresponds to half the size of a maximum contamination particle p per size channel k.
  • the radius r1 is therefore at a size of 0.15 ⁇ m.
  • This particle contamination in ppm is a measure of the degree of coverage of the object with particles or corresponds to an "obscuration factor" which represents a measure of a theoretically covered cohesive area with particles based on an area of 1 m 2 of an object.
  • the advantage of this particulate contamination output is that it is relative and thus independent of the size distribution of the contamination particles and independent of the form of the particulate contamination.
  • the output of an obscuration factor is desirable, since this is an established standard for classifying contamination that is regularly used, particularly in the areas of quality assurance and functionality simulations.
  • the particle contamination described above is also easily comparable with other particle contamination, for example in other clean rooms in which a similar cleaning process etc. is carried out.
  • a decay curve can also be extrapolated, at least in part.
  • the further course of a decay curve ie the particle contamination for each further cleaning cycle, can be approximately (pre-)calculated.
  • the contamination particles of certain or all size channels can also be added up and used in the formula described.
  • an approximately exponential progression of the decay curve can be assumed, since approximately the same percentage reduction in dirt particles on the object takes place in each cleaning step. Consequently, the particle load profile of a cleaning step to be carried out is largely dependent on the contamination particle concentration (residual contamination) still remaining on the object, which results in an approximated exponential curve.
  • a precalculation of a decay curve can be used for planning the cleaning process with regard to a cost-benefit analysis.
  • step IV If a cleaning success was achieved, it can be done in a further process step IV (see again figure 4 , now branch Y after step IIIc) to a final report creation. In this case, all of the recorded data can be logged in the logging device 40 .
  • the current cleaning step 31' is displayed here. In this case it is the third cleaning step.
  • the time 31" already used in the current cleaning step is given in seconds (here 20 seconds).
  • both the time 31′′′ required for the cleaning steps preceding the current cleaning step Rn and the total time 31'' required for the previous entire cleaning was required (here 42 seconds).
  • the project data such as name, date, etc. can be entered in a mask 33.
  • buttons 38', 38", 38′′′ are several selection buttons 38', 38", 38′′′ in a selection unit 38.
  • the program can be ended here 38', with another button 38 ⁇ a new cleaning can be started with the Button 38′′′ on the far right, the data recorded so far can be stored and logged, for example, with a logging unit 40.
  • This logging unit 40 is also arranged in the computing unit 15 here
  • buttons 38', 38", 38′′′ By means of an input unit 14, which is also connected here to the computing unit 15, the above-mentioned buttons 38', 38", 38′′′, for example, can be selected and the weighting or corresponding project data etc. can be entered.
  • step IIi an empty measurement takes place in step IIi.
  • the laminar flow 4 is switched on and the contamination particles P in the clean room 2 are recorded with the particle counter 6 .
  • the current contamination or cleanliness of the clean room 2 can be determined, i.e. an environmental status can be recorded.
  • a component with a known geometry for example in the form of a test standard, can then be introduced into the clean room 2 .
  • cleaning can be started and the dirt particles P that have been removed can be detected.
  • an "object-specific decontamination event pattern" can then be created using the determined contamination particles.
  • the detected dirt particles are displayed, preferably graphically, as a function of time.
  • a component that has the same geometry as the component before can be subjected to a cleaning process again and the removed ones Pollution particles P are detected.
  • a current pattern of decontamination events can also be created for this using the detected contamination particles.
  • the detected contamination particles are displayed as a function of time.
  • the current decontamination event pattern can then be compared in a further step IIiiii with the previously determined object-specific decontamination event pattern. This makes it possible to quickly determine at what time and at what location on the component how many dirt particles have been removed from the currently cleaned component.
  • These measurement data or findings obtained can then be useful, for example, for a more precise adjustment of the cleaning steps or a more precise evaluation of the measurement results.
  • the measurement data can be used as part of quality assurance, in that quality deviations from a standard are recorded for purchased components.
  • a cost-benefit analysis can be created with regard to the cleaning effort to be expected for a specific component.
  • a cleaning process can also be set based on the measured values in such a way that an object is released after cleaning for applications that are particularly critical in terms of contamination, e.g. operating rooms, i.e. it reliably meets special cleanliness requirements.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Reinigung und Reinheitskontrolle von zu reinigenden Objekten (B) in einem Reinraum (2), beschrieben, wobei das Verfahren zumindest die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellung eines zu reinigenden und zu untersuchenden Objekts (B) in einem Reinraum (2), Durchleitung eines gerichteten quasi-laminaren Fluidstroms (4) durch den Reinraum (2), um lose Verschmutzungspartikel (P) zu einem Reinraumfluidausgang (5) zu befördern, Abtragung von Verschmutzungspartikeln (P) von dem zu reinigenden Objekt (B) in dem Reinraum (2) mittels eines Reinigungsgeräts (3), Ermitteln von am Reinraumfluidausgang (5) ankommenden Verschmutzungspartikeln (P) und Erfassen zumindest eines Partikelbelastungsprofils (36, 37) in Abhängigkeit von der Zeit (t), Auswertung des zumindest einen Partikelbelastungsprofils (36, 37) mittels einer Auswerteeinheit (8) zur Ermittlung von Ergebniswerten betreffend einen Reinigungserfolg (E) und optional Protokollierung des zumindest einen Partikelbelastungsprofils (36, 37) und/oder der Ergebniswerte. Zudem wird eine Reinigungs- und Reinheitskontrollvorrichtung (1) zur Reinigung und Reinheitskontrolle von Objekten (B) beschrieben.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung und Reinheitskontrolle von zu reinigenden Objekten in einem Reinraum, wobei ein zu reinigendes und zu untersuchendes Objekt in einem Reinraum bereitgestellt wird, Verschmutzungspartikel von dem zu reinigenden Objekt in dem Reinraum mittels eines Reinigungsgeräts abgetragen und diese mittels eines Partikelzählers gezählt werden. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Reinigungs- und Reinheitskontrollvorrichtung zur Reinigung und Reinheitskontrolle von Objekten.
  • Bei vielen Projekten, beispielsweise bei Raumfahrtprojekten und im Besonderen bei optischen Kommunikationen bzw. bei optischen Nutzlasten, bei welchen die Übertragung von Daten beispielsweise mit Hilfe von Licht erfolgt, ist die Reinheit eines zu verwendenden Objekts von großer Bedeutung. Dabei können schon kleinste Partikel (diese können im Bereich von wenigen µm liegen) auf einer kontaminationskritischen z.B. optischen Oberfläche eines Objekts die Transmission von beispielsweise Licht oder Wärme verändern. Die Partikel können so bspw. ein Streulicht auf Optiken und Grenzflächen verursachen oder die Funktion von optischen und mechanischen, elektrischen und elektronischen Sensoren und Mechanismen blockieren.
  • Einen weiteren Aspekt, bei dem die Reinheit eine wichtige Rolle spielt, stellen Rückstände bzw. Partikel dar, die aufgrund ihrer toxischen Eigenschaften zu entfernen sind. Dies könnten bspw. Asbestrückstände, Brandrückstände, Aerosole oder Kampfstoffe sein, die sich auf Gegenständen niedergelegt haben.
  • Auch bei der zuvor erwähnten Raumfahrt kann die Reinheit verschiedenster Objekte aus anderen Gründen von großer Bedeutung sein. Bei einer Mondexkursion bspw. können Raumfahrtanzüge oder Untersuchungsgegenstände bei einer Außenmission von Mondstaub benetzt werden. Infolge der ungefilterten Strahlung auf dem Mond laden sich die zwischen 0,5 und 10 µm kleinen Partikel des Mondstaubs elektrostatisch auf. Dadurch kann der Mondstaub leicht an allen Objekten anhaften und kann so z.B. Schleusen passieren und in eine Basiseinheit gelangen. Da der Mond zudem keine Atmosphäre wie auf der Erde aufweist, sind die lunaren Staubkörnchen sehr scharfkantig. Durch die geringe Schwerkraft des Mondes können sich die scharfkantigen Staubpartikel lange in der Schwebe halten, wodurch die Partikel leicht eingeatmet werden und tief in die Atemwege und die Lunge sowie in die Augen eindringen können, wo sie sowohl akute als auch chronische Schäden anrichten können, z.B. in Form von Zell- und DNA-Schäden. Bei einem Aufbau von bewohnbaren Stationen auf dem Mond wäre daher in Reinigungsschleusen sicherzustellen, dass nach Außenexkursionen überprüfbar möglichst keine Staubpartikel von außen nach innen in die Stationen gelangen, wobei ggf. erst nach einer Überprüfung eine Schleusenfreigabe erfolgen könnte.
  • Um ein Objekt zu reinigen, werden häufig sogenannte Spülkabinette oder "rinsing cabinets" eingesetzt. Dabei wird ein zu reinigendes Bauteil in ein Spülkabinett eingebracht und mit einem flüssigen Spülmedium, z.B. Alkohol oder Wasser abgespritzt. Aufgrund der Größe der üblichen Kabinette sind diese Verfahren aber nur begrenzt umsetzbar, nämlich nur bei relativ kleinen Objekten. Zudem können nur Objekte gereinigt werden, die nicht sensitiv gegenüber dem verwendeten flüssigen Spülmedium, z.B. Wasser oder Alkohol sind.
  • Eine weitere gängige Reinigungs-Methode ist die Reinigung mittels eines Gasstrahls, z.B. Druckluft oder Stickstoff. Der Nachteil hierbei ist aber, dass durch den Gasstrahl meist nur eine gewisse Klasse an Partikeln entfernt wird, die insbesondere über die Größe, die Oberfläche und die Hafteigenschaften der Partikel definiert ist. Weiterhin kann die Reinigung mittels eines Gasstrahls den Effekt haben, dass Teilchen bzw. Partikel über die Oberfläche gerollt werden, was häufig unerwünscht ist. Unter Umständen können über den Gasstrahl sogar Partikel vom zu reinigenden Objekt selbst abgelöst werden.
  • Ein weiterer Nachteil der oben genannten Reinigungs-Methoden ist zudem, dass es sehr aufwändig und kompliziert ist nachzuweisen, ob eine ausreichende Reinigung eines Objekts stattgefunden hat. Dazu sind in der Regel zeitaufwändige weitere Kontrollen nötig, die extra durchgeführt werden, um eine entsprechende Reinheit nachweisen zu können. Üblicherweise erfolgt ein solcher Nachweis lokal an einer besonderen Prüfstelle, teilweise unter Einsatz einer Probenahme, was wiederum das Risiko einer chemischen Kontamination birgt.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Alternative zu schaffen, welche die zuvor genannte Problematik adressiert.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Reinigung und Reinheitskontrolle nach Anspruch 1 sowie eine Reinigungs- und Reinheitskontrollvorrichtung nach Patentanspruch 9 gelöst.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Reinigung und Reinheitskontrolle von zu reinigenden Objekten bzw. Bauteilen in einem Reinraum umfasst zumindest die folgenden Schritte:
    Zunächst erfolgt eine Bereitstellung eines zu reinigenden und zu untersuchenden Objekts in einem Reinraum. Bereitstellung heißt, dass sich das Objekt bereits vor dem Verfahren im Reinraum befinden kann oder zu Beginn darin platziert wird. Bei größeren Objekten kann ggf. der Reinraum auch um das Objekt herum aufgebaut werden, insbesondere mit mobilen Raumkomponenten. Im Allgemeinen und im Folgenden kann es sich dabei um ein Objekt beliebiger Art handeln. So kann es beispielsweise eine Probe, ein Reinstoff oder ein Stoffgemisch sein, oder ein teilintegriertes oder vollintegriertes oder beschichtetes Bauteil bzw. eine Baugruppe oder eine andere derartige Komponente, um nur einige Möglichkeiten zu nennen. Wesentlich ist nur, dass es unter Reinraumbedingungen gereinigt werden soll. Vorzugsweise hat es hierfür schon einige einfachere Vorreinigungsstufen durchlaufen. Erforderlichenfalls kann dem erfindungsgemäßen Verfahren auch eine Grobreinigung vorangestellt sein.
  • Als "Reinraum" wird dabei ein Raum bezeichnet, der eine extrem geringe Konzentration luftgetragener Teilchen aufweist. Als luftgetragene bzw. frei flugfähige Teilchen werden Partikel und Stoffe angesehen, die in der Luft schweben. Ein Reinraum im Sinne der Erfindung weist insbesondere eine Atmosphäre bzw. Umgebung auf, die dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Konzentration luftgetragener Teilchen bzw. eine Kontamination signifikant geringer ist, als eine zu erreichende Reinheitsklasse eines Bauteils. Ein Reinraum gemäß der Erfindung ist insbesondere ein ausreichend reiner Raum und/oder ein ausreichend sauberer Raum, um ein bestimmtes Reinigungsergebnis bei einem Objekt zu erreichen. Besonders bevorzugt kann ein Reinraum ein Raum sein, der signifikant sauberer ist, als ein zu erreichendes Reinigungsergebnis eines Objekts. Typischerweise umfasst ein Reinraum eine bestimmte Luftführung, die möglichst wenig Kontaminationen bzw. Partikel enthält und solche auch vom Objekt wegbefördern kann. Rein beispielhaft sei auf die Normreihe DIN EN ISO 14644 für Reinräume verwiesen, da die Erfindung unter anderem in solchen Reinräumen anwendbar ist und wobei diese Norm dann durch die Erfindung eingehalten werden kann. Allerdings ist die Erfindung nicht auf derartige Reinräume beschränkt und kann auch in anderen Reinräumen außerhalb dieser Normreihe verwendet werden, insbesondere in einem Reinraum, der zumindest eines der vorgenannten Kriterien erfüllt.
  • Erfindungsgemäß wird ein "global" gerichteter quasi-laminarer Fluidstrom, insbesondere ein Luftstrom, durch den Reinraum, in welchem das Objekt bereitgestellt wird, durchgeleitet, um lose bzw. frei flugfähige, also z.B. abgetragene Verschmutzungspartikel zu einem Reinraumfluidausgang zu befördern. In der Beschreibung der Erfindung wird, ohne eine Beschränkung darauf, davon ausgegangen, dass es sich bei dem Fluid um (gefilterte) Raumluft handelt. Entsprechend werden ein Reinraumfluideingang bzw. -ausgang nachfolgend als Reinraumlufteingang bzw. -ausgang bezeichnet. Grundsätzlich könnte es sich bei dem Fluid jedoch auch um ein spezielles reines Gas oder ein Gasgemisch handeln.
  • Es wird angestrebt, eine laminare Strömung im Reinraumbereich zu erreichen bzw. zu erhalten. Aufgrund der Umgebungsbedingungen ist eine hundertprozentige laminare Strömung in der Realität jedoch meist nicht realisierbar, da es beispielsweise zu Verwirbelungen an Hindernissen wie Laborgeräten oder Ähnlichem kommen kann. Daher wird hier der gerichtete Fluidstrom bzw. Luftstrom im Reinraumbereich auch nur als "quasi-laminarer" Luftstrom bezeichnet, wobei es sich hierbei um einen möglichst turbulenzarmen Luftstrom handeln soll. Unter "Turbulenzen" sind Massenbewegungen der Luft bzw. von Partikeln in der Luft entgegen der Strömungsrichtung zu verstehen. Eine angestrebte Zielstellung lautet daher im Idealfall, ein turbulenzfreies Strömungsfeld mit einer niedrigen Reynoldszahl zu erreichen. "Global" bedeutet hierbei, dass der Luftstrom vorzugsweise durch den gesamten Reinraumbereich geleitet wird, z. B. von einem Reinraumlufteingang zu einem Reinraumluftausgang. Durch den quasi-laminaren Luftstrom können eine Partikelkonzentration in der Luft und damit Partikelablagerungen, bspw. Ablagerungen von Verschmutzungspartikeln auf einem Untersuchungsobjekt, reduziert werden.
  • Ein weiterer Schritt ist eine Abtragung von Verschmutzungspartikeln von dem zu reinigendem Objekt in dem Reinraum mittels eines Reinigungsgeräts, welches später noch näher erläutert wird. Durch die Abtragung der Verschmutzungspartikel liegen diese nicht mehr auf dem Objekt auf, sondern werden in eine Art Schwebzustand gebracht, wodurch sie von dem quasi-laminaren Luftstrom aufgenommen und zu einem Reinraumluftausgang getragen werden, durch den sie dann mit dem Abluft- bzw. Abgasstrom durch den Reinraumluftausgang aus dem Reinraum hinausbefördert werden.
  • Die Reinigung eines Objekts erfolgt dabei in der Regel vorzugsweise unter Durchführung von mehreren Reinigungsschritten bzw. Reinigungszyklen, um sicherzustellen, dass alle Oberflächen eines Objekts gereinigt worden sind. Bevorzugt können mehrere Reinigungszyklen so durchgeführt werden, dass die Verschmutzungspartikel tatsächlich, insbesondere physisch, von dem Objekt entfernt werden. In jedem Reinigungsschritt sind dabei eine Position des Reinigungsgeräts (bevorzugt eine Position eines Austrittorts, aus dem ein Reinigungsmedium aus dem Reinigungsgerät austritt) sowie ein oder mehrere Winkel, mit denen ein Objekt abgestrahlt wird, vorzugsweise festgelegt. Zudem können über eingestellte unterschiedliche Strahlwinkel, welche mehrfach über eine gleiche Stelle verfahren (vergleichbar mit dem Prinzip einer Autowaschanlage), so auch Halbkavitäten und Kavitäten in einem Objekt gereinigt werden. Beispielsweise kann darüber eine Quantität an Verschmutzungspartikeln an derselben Stelle stufenweise reduziert bzw. verdünnt werden.
  • Während einer Reinigung erfolgt ein Ermitteln von insbesondere von dem Objekt abgetragenen, am Reinraumluftausgang im Abluft- bzw. Abgasstrom mitgeführten Verschmutzungspartikeln. Unter "Ermitteln der Verschmutzungspartikel" ist dabei eine Messung zu verstehen, mit der ein für die Anzahl der Verschmutzungspartikel repräsentativer Wert gemessen wird. Vorzugsweise wird die Anzahl der Verschmutzungspartikel direkt, zum Beispiel mittels eines Partikelzählers, gezählt, weshalb im Folgenden auch, sofern nicht anders erwähnt ohne Beschränkung der Allgemeinheit, als Synonym für ermittelte Verschmutzungspartikel von gezählten oder erfassten Verschmutzungspartikeln die Rede ist.
  • Erfindungsgemäß wird mit Hilfe der ermittelten Verschmutzungspartikel zumindest ein Partikelbelastungsprofil in Abhängigkeit von der Zeit erfasst und z. B. über die Zeit aufgetragen bzw. vorzugsweise graphisch dargestellt.
  • Erfindungsgemäß erfolgt zudem eine Auswertung des zumindest einen Partikelbelastungsprofils mittels einer Auswerteeinheit zur Ermittlung von Ergebniswerten betreffend einen Reinigungserfolg, also den Fortschritt bzw. Ablauf der Reinigung und die aktuelle Reinheit des gereinigten Objekts.
  • Mittels des Partikelbelastungsprofils lässt sich somit leicht feststellen, wie sich die Verschmutzungspartikelkonzentration im Reinraum bzw. auf dem gereinigten Bauteil verhält. Insbesondere kann also (zumindest indirekt) festgestellt werden, wie viele Verschmutzungspartikel von dem zu reinigenden Objekt in einer bestimmten Zeit abgetragen worden sind. Unter Nutzung des Partikelbelastungsprofils kann dabei auch entschieden werden, insbesondere während des laufenden erfindungsgemäßen Verfahrens, ob noch weitere Reinigungsschritte folgen sollen oder ob das Objekt als ausreichend gereinigt gilt. Dazu erfolgt die Abtragung von Verschmutzungspartikeln vom Objekt mittels des Reinigungsgeräts vorzugsweise derart, insbesondere so wirksam, dass anhand der abgereinigten Partikel eine Sauberkeit bzw. ein Reinigungszustand des Objekts bestimmbar ist. Bevorzugt erfolgt die Abtragung so, dass durch das Abtragungsverfahren selbst keine Signatur in einem Partikelzähler bzw. Detektor verursacht wird.
  • Die "Ergebniswerte" stellen dabei Werte dar, die für einen Reinigungserfolg charakteristisch sind. Es kann sich dabei um Werte von vorgegebenen Parametern handeln, mit denen vorab ein "Reinigungserfolg" definiert wurde. Ein Ergebniswert kann bspw. eine Anzahl an erfassten Verschmutzungspartikeln pro Zeit, eine Gesamtzahl an erfassten Verschmutzungspartikeln während eines kompletten letzten Reinigungsschrittes (d. h. des letzten Durchlaufs bei einer iterativen Reinigung mit mehreren Reinigungsschritten), ein bestimmter Gradient der erfassten Verschmutzungspartikel pro Zeit oder ein Wert eines anderen Parameters sein, welcher Informationen über den noch verbleibenden Verschmutzungsgrad enthalten kann. Ein Ergebniswert könnte auch so definiert sein, dass eine bestimmte Partikelgröße im Partikelbelastungsprofil ausgeschlossen ist, d.h. dass im Partikelbelastungsprofil keine Partikel (mehr) auftreten, deren Größe z.B. mehr als 10 µm beträgt.
  • Der Reinigungserfolg bzw. ab welchem Ergebniswert von einem Reinigungserfolg ausgegangen wird, unterscheidet sich dabei je nach Branche, für die eine Reinigung und Reinheitskontrolle durchgeführt wird, und dem zu reinigenden Objekt. Zur Festlegung des Reinigungserfolgs können - je nach Anwendungszweck unterschiedlich große - "Killerpartikel" definiert werden, d.h. Partikel, die beim Überschreiten einer kritischen Größe Fehlfunktionen bzw. einen Ausfall eines Systems verursachen. In der Automobilbranche beispielsweise sind "Killerpartikel" häufig definiert als Partikel, die größer als 50 µm sind. In der Luft-und Raumfahrt sind "Killerpartikel" häufig als Partikel mit einer Größe von mehr als 10 µm definiert. Im Bereich der Elektronik können "Killerpartikel" z.B. Partikel mit einer Größe von mehr als 1 µm sein, wobei im Bereich der Halbleitertechnologie eine Größe von "Killerpartikeln" im Nanometerbereich liegen kann. Entsprechend kann ein Reinigungserfolg zumindest mittelbar darüber definiert sein, dass im Partikelbelastungsprofil, insbesondere für eine bestimmte Zeitspanne bzw. dauerhaft, keine "Killerpartikel" auftreten.
  • Optional kann auch eine Protokollierung, d. h. eine Speicherung gemäß einem definierten Protokoll, des zumindest einen Partikelbelastungsprofils und/oder der Ergebniswerte erfolgen. Somit kann auch noch zu einem späteren Zeitpunkt der Reinigungserfolg zu jedem Reinigungsschritt verfolgt und nachvollzogen werden. Damit eignet sich das Verfahren zur Reinigung und Reinheitskontrolle auch zur Qualitätskontrolle von Objekten, z.B. beim Wareneingang, um spezifizierte Werte einer Oberflächensauberkeit zu protokollieren.
  • Es soll an dieser Stelle darauf hingewiesen werden, dass die zeitliche Abfolge und Reihenfolge der oben genannten Verfahrensschritte zur Reinigung und Reinheitskontrolle von zu reinigenden Objekten in einem Reinraum variieren und an das jeweilige Verfahren individuell angepasst werden können. So kann beispielsweise auch der global gerichtete laminare Luftstrom den Reinraum bereits durchströmen, wenn ein zu untersuchendes Objekt im Reinraum platziert wird.
  • Die entsprechende erfindungsgemäße Reinigungs- und Reinheitskontrollvorrichtung zur Reinigung und Reinheitskontrolle von Objekten umfasst zumindest die im Folgenden beschriebenen Komponenten:
    Zunächst wird ein Reinraum zur Bereitstellung des zu reinigenden und zu untersuchenden Objekts benötigt, wobei der Reinraum einen Reinraumfluidausgang, insbesondere einen Reinraumluftausgang, für einen Abluft- bzw. Abgasstrom aus dem Reinraum aufweist.
  • Zudem umfasst die Reinigungs- und Reinheitskontrollvorrichtung eine Beströmungsvorrichtung, welche einen global gerichteten quasi-laminaren Fluidstrom, insbesondere einen gerichteten quasi-laminaren Luftstrom, im Reinraum erzeugt, um lose Verschmutzungspartikel zu dem Reinraumluftausgang, durch welchen dann der Abluft- bzw. Abgasstrom abfließen kann, zu befördern.
  • Vorzugsweise kann mittels der Beströmungsvorrichtung ein Luftstrom dabei auf einer Seite des Reinraums eingeblasen werden (bevorzugt durch einen Reinraumlufteingang) und auf einer gegenüberliegenden Seite des Reinraums abgesaugt (bevorzugt durch den Reinraumluftausgang) werden, um so die quasi-laminare Strömung im Reinraum zu erzeugen. Eine weitere Komponente stellt ein Reinigungsgerät zum Abtragen von Verschmutzungspartikeln von einem zu reinigenden Objekt dar. Das Reinigungsgerät kann dabei unterschiedlich ausgebildet sein.
  • Zudem umfasst die Reinigungs- und Reinheitskontrollvorrichtung eine Detektionseinrichtung, zur Erfassung eines Partikelbelastungsprofils in Abhängigkeit von der Zeit. Das heißt, dass hierbei zum einen die im Abluft- bzw. Abgasstrom befindlichen Verschmutzungspartikel ermittelt bzw. erfasst werden und zum anderen die Zeit, zu der sie ermittelt bzw. erfasst worden sind. Die Detektionseinrichtung umfasst vorzugsweise einen Partikelzähler, wobei der Partikelzähler bevorzugt im oder am Abluft- bzw. Abgasstrom des Reinraums positioniert sein kann.
  • Zur Auswertung des Partikelbelastungsprofils und zur Ermittlung von Ergebniswerten betreffend einen Reinigungserfolg weist die Reinigungs- und Reinheitskontrollvorrichtung erfindungsgemäß eine Auswerteeinheit auf.
  • Optional umfasst die Reinigungs- und Reinheitskontrollvorrichtung eine Protokolliereinheit zur Speicherung des Partikelbelastungsprofils und/oder der Ergebniswerte. Dabei werden die gezählten Verschmutzungspartikel beispielsweise in einem Bericht erfasst und dokumentiert, wodurch die Datenerhebung stets sehr transparent und nachvollziehbar gestaltet ist.
  • Mittels der Reinigungs- und Kontrollvorrichtung können also schnell und einfach unerwünschte Verschmutzungspartikel von einem Objekt abgetragen bzw. entfernt werden. Zeitgleich kann dabei die Reinheit des zu reinigenden Objekts bzw. des gereinigten Objekts bei jedem Reinigungsschritt kontrolliert werden.
  • Ein Großteil der zuvor genannten Komponenten der Auswerteeinheit, z. B. einer Analyseeinheit etc., können ganz oder teilweise in Form von Softwaremodulen in einem Prozessor einer geeignet aufgebauten Steuereinrichtung einer Reinigungs- und Kontrollvorrichtung realisiert werden. Eine weitgehend softwaremäßige Realisierung hat den Vorteil, dass Steuereinrichtungen jederzeit auf einfache Weise durch ein Software-Update aktualisiert werden können. Insofern wird die Aufgabe auch durch ein entsprechendes Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm gelöst, welches direkt in eine Speichereinrichtung einer Steuereinrichtung einer Reinigungs- und Reinheitskontrollvorrichtung, insbesondere einer Auswerteeinheit, ladbar ist, mit Programmabschnitten, um alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen, wenn das Programm in der Steuereinrichtung ausgeführt wird. Ein solches Computerprogrammprodukt kann neben dem Computerprogramm gegebenenfalls zusätzliche Bestandteile wie z. B. eine Dokumentation und/oder zusätzliche Komponenten, auch Hardware-Komponenten, wie z.B. Hardware-Schlüssel (Dongles etc.) zur Nutzung der Software, umfassen.
  • Zum Transport zur Steuereinrichtung und/oder zur Speicherung an oder in der Steuereinrichtung kann ein computerlesbares Medium, beispielsweise ein Memorystick, eine Festplatte oder ein sonstiger transportabler oder fest eingebauter Datenträger dienen, auf welchem die von einer Rechnereinheit der Steuereinrichtung einlesbaren und ausführbaren Programmabschnitte des Computerprogramms gespeichert sind. Die Rechnereinheit kann z. B. hierzu einen oder mehrere zusammenarbeitende Mikroprozessoren oder dergleichen aufweisen.
  • Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, wobei die Ansprüche einer Anspruchskategorie auch analog zu den Ansprüchen und Beschreibungsteilen zu einer anderen Anspruchskategorie weitergebildet sein können und insbesondere auch einzelne Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele bzw. Varianten zu neuen Ausführungsbeispielen bzw. Varianten kombiniert werden können.
  • Bei einer entsprechenden Reinigung und Reinheitskontrolle eines zu reinigenden Objekts bzw. eines Bauteils werden die mittels des Partikelzählers erfassten Verschmutzungspartikel vorzugsweise auch partikelgrößenaufgelöst erfasst, also beispielsweise als Funktion von Zeitschritten und Größenkanälen. D. h die Verschmutzungspartikel werden für jeden Reinigungsschritt nicht nur in Abhängigkeit von der Zeit, sondern auch in Abhängigkeit von ihrer Größe erfasst. So kann beispielsweise erfasst werden, wie viele Verschmutzungspartikel der Größe bis 0,3 µm, bis 0,5 µm, ... usw. oder bis 25,0 µm gezählt wurden. Die Größenkanäle selbst bzw. die Schrittweiten zwischen den Partikelgrößen können dabei individuell in Abhängigkeit von dem Objekt und der Branche, für welche eine Reinigung durchgeführt wird, gewählt werden.
  • Die partikelgrößenaufgelöste Erfassung der Verschmutzungspartikel kann hinsichtlich verschiedener Kriterien ausgewertet werden.
  • So repräsentiert z. B. die Größenverteilung der abgetragenen Verschmutzungspartikel im Allgemeinen eine Art e-Funktion, insbesondere einen näherungsweise exponentiellen Verlauf. Das heißt, es wird eine sehr große Anzahl von sehr kleinen Verschmutzungspartikeln erfasst und mit zunehmender Partikelgröße wird die Anzahl der erfassten Verschmutzungspartikel immer geringer. Zeigt sich also z. B. nach mehreren Reinigungsschritten eine saturierende Partikelmessung (d. h., wenn bspw. bei jedem Reinigungsschritt immer eine selbe Anzahl an Verschmutzungspartikeln abgetragen wird und die Größenverteilung der abgetragenen Verschmutzungspartikel keine angenäherte e-Funktion darstellt), kann dies ein Signal dafür sein, dass Partikel des Objekts selbst abgetragen werden. Beispielsweise kann es bei der Reinigung von Objekten aus gesintertem Material mittels einer abrasiven Reinigung zu einer Ablösung von Granulat kommen, was zu einem konstanten Abreinigungsverlauf führen kann, wobei z.B. überwiegend gleichgroße Partikel abgetragen werden.
  • Es kann aber auch ein Zeichen für eine fehlerhafte Vorreinigung eines Objekts sein, wobei es in der Folge dazu kommen kann, dass in dem beschriebenen Verfahren zur Reinigung und Reinheitskontrolle zunächst (noch) nicht entfernte Verunreinigungsschichten vom Objekt abgetragen werden, so dass die Größenverteilung ggf. erst zu einem späteren Zeitpunkt einen angenäherten exponentiellen Verlauf hat. In beiden Fällen ist die Reinigung abzubrechen und eventuelle Vortests sind durchzuführen. Ein Vortest könnte z.B. darin bestehen, dass gezielt eine lokale Reinigung einer definierten Stelle (Spot) des Objekts erfolgt, wobei der zeitliche Verlauf des Reinigungsergebnisses zeitlich erfasst wird. Zusätzlich könnte dieselbe Stelle mit weiteren Verfahren, z.B. mittels Mikroskopie, näher analysiert werden, beispielswiese während und/oder nach der lokalen Reinigung.
  • Die Auswertung des Partikelbelastungsprofils kann also somit nicht nur zur Ermittlung von Ergebniswerten dienen, sondern auch als Kontrolle, dass ein Objekt durch eine Reinigung nicht beschädigt wird oder aber, ob bestimmte Einstellparameter, wie beispielsweise ein Strahlwinkel, eine Strahlstärke des Reinigungsgeräts, etc. korrekt eingestellt sind.
  • Vorzugsweise wird die Reinigung eines Objekts bei einer Erreichung eines festgelegten Abbruchkriteriums gestoppt bzw. abgebrochen.
  • Ein bevorzugtes Abbruchkriterium kann natürlich die Erreichung des gewünschten Reinigungserfolgs sein. Insbesondere kann ein Abbruchkriterium sein, dass ein bestimmter Ergebniswert im Partikelbelastungsprofil ermittelt bzw. festgestellt wird.
  • Ein Abbruchkriterium, welches mit dem Eintritt eines gewünschten Reinigungserfolgs zusammenhängt, kann wie schon beschrieben z. B. sein, dass keine Verschmutzungspartikel einer bestimmten maximalen Größenordnung ("Killerpartikel") mehr erfasst werden (im Partikelbelastungsprofil), beispielsweise, dass kein erfasster Verschmutzungspartikel mehr größer als 10 µm sein sollte. Dieses Ergebnis kann aus den erfassten Daten als Reinheitsnachweis ausgestellt werden, z.B. zu Dokumentationszwecken.
  • Ein weiteres Abbruchkriterium, welches mit dem Eintritt eines gewünschten Reinigungserfolgs zusammenhängt, kann z. B. sein, dass nach einem Reinigungsschritt ermittelt wird, ob eine bestimmte Konzentration an Verschmutzungspartikeln auf einer Objektoberfläche erreicht und/oder unterschritten ist. Beispielsweise könnte ein bestimmter Grenzwert an Partikeln, insbesondere "Killerpartikeln", pro Flächeneinheit des Objekts vorgegeben sein, wobei im Verfahren (indirekt) die Objektoberfläche hinsichtlich der Partikelkonzentration kontinuierlich überwacht wird. Dazu kann vorzugsweise die Anzahl an Verschmutzungspartikeln, die in einem jeweiligen Reinigungsschritt abgereinigt wurden, und/oder die Summe der Verschmutzungspartikel, die in bereits durchgeführten Reinigungsschritten abgereinigt wurden, aufgetrennt nach unterschiedlichen Größenklassen bestimmt und/oder dargestellt werden.
  • Vorzugsweise kann sich das Verfahren die Tatsache zu Nutze machen, dass eine Korrelation zwischen dem Partikelbelastungsprofil eines Reinigungsschritts und einer Verschmutzungspartikelkonzentration auf einem Objekt besteht. Insbesondere kann das Partikelbelastungsprofil in Korrelation mit einem noch verbleibenden Verschmutzungsgrad eines Objekts stehen. Beispielsweise könnte ein Abbruchkriterium sein, dass kein Partikel mit einem Durchmesser einer bestimmten Größe, z.B. größer als 25 µm, mehr auf einem Objekt vorhanden ist. Vorzugsweise kann in dem Verfahren ein solcher Nachweis (indirekt) darüber erbracht werden, dass ein zugeordneter Größenkanal im Partikelbelastungsprofil leer bleibt (am Ende eines Reinigungsschritts). Bevorzugt kann ein Abbruchkriterium dann sein, dass auf einer definierten Fläche des Objekts und/oder auf der gesamten Objektoberfläche kein (durch die Reinigung ablösbarer) Partikel einer bestimmten Größe mehr vorhanden ist. Diese Art der Reinigung kann deshalb auch als "Reinigung gegen Null" bezeichnet werden.
  • Vorteilhafterweise kann in demselben Verfahren eine Reinigung eines Objekts erfolgen und auch ein Nachweis über eine gewünschte bzw. bestimmte Reinigung generiert werden. Insbesondere kann über ein geeignetes Abbruchkriterium eine (indirekte) Verifikation einer ausreichend gründlichen Reinigung (als Reinigungserfolg) erzeugt werden. Weiter vorteilhaft kann bei einer "Reinigung gegen Null" in Bezug auf einen bestimmten Größenkanal mittels einer rückwärts gerichteten Extrapolation eine Konzentration der betreffenden Partikel auf einem Objekt für die vorherigen Reinigungsschritte bestimmt werden, insbesondere auch eine Ausgangsverschmutzung des Objekts mit Partikeln dieser Größe.
  • Weiterhin könnte in dem Verfahren ein Abgleich zwischen einem Partikelbelastungsprofil eines bestimmten Reinigungsschritts (als Istwert) und einem dem Reinigungsschritt zugeordneten "Soll-Partikelbelastungsprofil" (als Sollwert) erfolgen, z.B. nach jedem Reinigungsschritt. Beispielsweise könnten derartige "Soll-Partikelbelastungsprofile" objektspezifisch und für eine Anzahl von Reinigungszyklen in Vortests ermittelt werden. Vorzugsweise kann dann auf Grundlage eines Partikelbelastungsprofils eines bestimmten Reinigungszyklus und einem Abgleich mit einem zugeordneten Sollwert eine verbleibende Verschmutzung auf einem Objekt zumindest näherungsweise bestimmt werden (als Ergebniswert und/oder Abbruchkriterium).
  • Vorzugsweise kann eine zuvor beschrieben (indirekte) Bestimmung einer Sauberkeit des Objekts durch Verfahren zur direkten Ermittlung einer Objektsauberkeit ergänzt, insbesondere validiert, werden. Beispielsweise können auf einem zu reinigenden Objekt Prüfflächen ("witness plates") angeordnet sein, die nach einer Anzahl von Reinigungsschritten auf Restschmutz hin bewertet werden, z.B. mittels spülenden oder mikroskopischen Verfahren. Als weiteres (direktes) Nachweisverfahren könnte z.B. das Streulichtverhalten von auf die Objektoberfläche auftreffenden Laserstrahlen genutzt werden. Weiterhin könnte eine Objektoberfläche bzw. zumindest einige Teile, wie z.B. eine Kluft im Bauteil, abgesaugt werden, wobei dann ein abgesaugtes Medium auf Verschmutzungspartikel hin untersucht wird.
  • In Ausnahmefällen kann es auch sein, dass aus irgendwelchen Gründen der eigentlich gewünschte Reinigungserfolg nicht erreicht wird. Für diese Fälle kann vorzugsweise zusätzlich auch als ein weiteres Abbruchkriterium die Durchführung einer bestimmten maximalen Anzahl an Reinigungsschritten vorgesehen sein.
  • Ebenso kann aber auch das Erreichen einer Anzahl von Reinigungsschritten als Abbruchkriterium verwendet werden, wenn aufgrund der Erfahrung bekannt ist, dass für das jeweilige Objekt mit einer jeweils verwendeten Reinigungs-Methode nach dieser Anzahl von Reinigungsschritten mit einer ausreichenden Sicherheit das gewünschte Reinigungsergebnis erreicht wird.
  • Die Anzahl der Reinigungsschritte kann in den jeweiligen Fällen vorzugsweise basierend auf Erfahrungswerten eingestellt werden.
  • Um zu bewerten, ob ein Reinigungserfolg eingetreten ist, werden die von der Auswerteinheit ermittelten Ergebniswerte benötigt. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird hierbei eine "lokale" (d. h. ortsaufgelöste) Auswertung, z. B. mittels einer "Lokalreinigungs-Auswerteeinheit", und eine "globale" (d. h. über alle Orte auf der Objektoberfläche integrierte bzw. aufsummierte) Auswertung, z. B. mittels einer "Globalreinigungs-Auswerteeinheit", durchgeführt. Die Begriffe "lokal" und "global" beziehen sich dabei jedoch nicht auf die Orte, an denen die Auswerteeinheiten angeordnet sind, sondern auf deren Funktion, d. h. ob sie für die lokale bzw. ortsaufgelöste Auswertung dienen oder für eine globale bzw. integrierende Auswertung.
  • Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Verfahren um ein "scannendes" Reinigungsverfahren. Das bedeutet, dass ein Objekt im durchströmten Raum abgerastert oder flächig gereinigt wird, wobei der Reinigungserfolg in Echtzeit (live) dargestellt wird, so dass eine örtliche Zuordnung von abgetragenen Partikeln bzw. von einer Kontamination in Bezug auf die Objektoberfläche möglich ist. Hieraus entsteht z.B. die Möglichkeit eine Art "Reinheitstomographie" des Objekts zu betreiben. Vorteilhafterweise kann z.B. nach einem Durchlauf bzw. einem Reinigungsschritt bestimmten Teilen der Objektoberfläche bzw. einzelnen Objektpunkten ein Ausgangsverschmutzungswert zugeordnet werden. Weiter vorteilhaft kann mittels einer Tomographischen Reinigung eine Ursachenerforschung von Kontaminationsquellen und auch eine Bewertung von unterschiedlichen Reinigungsverfahren erfasst und/oder dokumentiert werden. Beispielsweise kann im Rahmen einer Qualitätssicherung geprüft werden, ob eine bestimmte Stelle bzw. Fläche eines Objekts einen gewissen Grad an Verunreinigung hat, z.B. eine maximal zulässige Verschmutzungspartikelkonzentration.
  • Vorzugsweise kann mittels des Reinigungsverfahrens eine gezielte Reinigung von bestimmten Flächen oder Abschnitten eines Objekts erfolgen, was vorteilhaft im Hinblick auf Bauteile mit unterschiedlichen Reinheitsansprüchen und/oder hinsichtlich einer Funktionalität von Bauteilen sein kann. Es kann z.B. erforderlich sein, dass bestimmte (Grenz-)Flächen eines Objekts nicht gereinigt werden sollen, insbesondere nicht mit einem Reinigungsstrahl beaufschlagt werden, beispielsweise um eine unkontrollierte Verteilung einer Kontamination wie z.B. Schmiermittel zu vermeiden oder um besonders empfindliche Bauteilbereiche wie beschichtete Spiegel, Detektoreinheiten aber auch optische Spaltmaße zu schützen. Es wäre auch möglich, dass nur bestimmte Flächen gezielt gereinigt werden sollen, um diese z.B. für nachfolgende Arbeitsschritte wie Kleben oder Beschichten vorzubereiten. In diesem Fall sind die angrenzenden Flächen ohne Bedeutung, wobei durch die gezielte Reinigung verhindert werden kann, dass eine möglicherweise auf den angrenzenden Flächen vorhandene Kontamination unkontrolliert umverteilt wird.
  • Die Globalreinigungs-Auswerteeinheit erfasst dementsprechend eine Abreinigung von Verunreinigungen auf der gesamten zu reinigenden Oberfläche des Objekts. Bei dieser Form der Auswertung werden die ermittelten, z. B. mittels des Partikelzählers gezählten, Verschmutzungspartikel über alle Orte auf der Objektoberfläche aufsummiert bzw. integriert. Hierbei werden die Verschmutzungspartikel, vorzugsweise in Abhängigkeit von ihrer Größe bzw. nach Größen oder Größenklassen getrennt, aufsummiert. Beispielsweise werden alle erfassten Verschmutzungspartikel bis zu einer Größe von 0,3 µm aufsummiert, zugleich werden alle Verschmutzungspartikel, die größer als 0,3 µm und kleiner gleich 0,5 µm sind, aufsummiert usw. Dies erfolgt bevorzugt für jeden einzelnen Reinigungsschritt bzw. Reinigungsdurchlauf.
  • Die Lokalreinigungs-Auswerteeinheit erfasst bzw. bestimmt hingegen bevorzugt mittels einer geeigneten Koordinatenbestimmungseinheit eine Abreinigung (ortsaufgelöste Reinigungsauswertung) von Verunreinigungen auf einem zu reinigenden Objekt in einem jeweils aktuell gereinigten lokalen Bereich. D. h es wird angegeben, wie viele Verschmutzungspartikel auf einer bestimmten Fläche an einem bestimmten Ort auf einem gereinigten Objekt sind bzw. von dieser abgetragen worden sind.
  • Die Koordinatenbestimmungseinheit ermittelt bzw. bestimmt dabei vorzugsweise die aktuell zu reinigende Stelle bzw. den "aktuellen Reinigungsort" des im Reinraum befindlichen Objekts. Ein aktueller Reinigungsort beschreibt dabei den Auftreffpunkt des Reinigungsstrahls auf das zu reinigende Objekt. Durch die Ortsbestimmung der aktuell gereinigten Stelle bzw. aktuell gereinigten Oberfläche eines Objekts und die Zählung der Verschmutzungspartikel können unter Berücksichtigung der Strömungsgeschwindigkeit der quasi-laminaren Strömung (zur Bestimmung der Zeitverzögerung zwischen Abtragung der Verschmutzungspartikel und dem Zählen dieser abgetragenen Verschmutzungspartikel am Reinraumluftausgang) die lokalen Verunreinigungen auf einem zu reinigenden Objekt bzw. einem gereinigten Objekt bestimmt (worunter auch eine ausreichende gute Schätzung zu verstehen ist) werden.
  • Weist die quasi-laminare Strömung im Reinraum z. B. (wie bevorzugt) eine Strömungsgeschwindigkeit von ca. 0,4 m/s auf, würde ein Verschmutzungspartikel, der von einem Objekt abgetragen wurde und ca. 2 m bis zu einem Reinraumluftausgang mittels der laminaren Strömung getragen wird, hierfür ca. 5 Sek. benötigen. Es muss also nur diese Zeitspanne als Offset zwischen dem Zeitpunkt des Abreinigens der Verschmutzungspartikel von einem bestimmten Reinigungsort und dem Zeitpunkt der Bestimmung der Verschmutzungspartikelanzahl berücksichtigt werden, um so festzustellen, von welchem Reinigungsort auf dem Objekt wie viel Verschmutzungspartikel stammen. Für ein besonders aussagekräftiges bzw. genaues Resultat kann vorzugsweise ein gepulster Reinigungsstrahl verwendet werden. Zur Bestimmung eines geeigneten zeitlichen Offsetwerts zwischen Reinigungsprozess und Messwerterfassung oder zur sonstigen Zuordnung der Messzeiten zu den jeweiligen Reinigungsorten auf dem zu reinigenden Objekt werden später noch Beispiele gegeben.
  • Die Koordinatenbestimmungseinheit kann unterschiedlich ausgebildet sein. Die Koordinatenbestimmungseinheit kann dabei getrennt von der Steuereinrichtung ausgebildet sein. Die Koordinatenbestimmungseinheit kann vorzugsweise aber auch ein Teil der Steuereinrichtung sein bzw. in dieser integriert sein.
  • Um einen aktuellen Reinigungsort auf dem Objekt zu bestimmen, werden die Koordinaten des Reinigungsstrahls sowie die Koordinaten des zu reinigenden Objekts in Relation gestellt. Dazu können die Geometriedaten des Objekts bzw. des zu reinigenden Objekts (beispielsweise durch Kameraaufnahmen) hinzugenommen werden und/oder es kann ein Verfahrweg des Reinigungsstrahls mit genutzt werden.
  • Vorzugsweise werden zur lokalen Auswertung des aktuellen Reinigungsorts auf einem aktuell gereinigten Objekt Raumkoordinaten einer aktuellen Objektposition des zu reinigenden Objekts, Geometriedaten der Oberfläche des Objekts und Raumkoordinaten einer aktuellen Geräteposition des Reinigungsgeräts verwendet. Mithilfe dieser Daten kann der Auftreffpunkt des Reinigungsstrahls des Reinigungsgeräts bzw. der aktuelle Reinigungsort ermittelt werden.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur Reinigung und Reinheitskontrolle eines zu reinigenden Objekts wird vorzugsweise mittels einer Steuereinrichtung das Reinigungsgerät automatisch gesteuert. Hierdurch kann beispielsweise eine zu reinigende Stelle eines Objekts genau angesteuert bzw. anvisiert werden, wobei die Position bzw. die aktuellen Koordinaten des Reinigungsgeräts mittels der Koordinatenbestimmungseinheit bestimmt werden können. Die Koordinaten können dann, vorzugsweise von der Steuereinrichtung, an die Lokalreinigungs-Auswerteeinheit übersendet werden, die die Daten entsprechend auswertet.
  • Zur Bestimmung der benötigten Geometriedaten des Objekts kann die Koordinatenbestimmungseinheit beispielsweise ein Koordinatenmessgerät umfassen, das z. B. über Röntgenstrahlung, Lasertracker und/oder taktile Sensoren eine Geometrie bzw. Oberfläche des Objekts abtastet und so entsprechende Koordinaten erfasst, und/oder eine oder mehrere Kameras oder andere optische Messsysteme, welche die Geometrie bzw. die Oberflächen eines Objekts im Reinraum erfassen können.
  • Vorzugsweise kann das Objekt zudem während der Reinigung im Reinraum mittels eines Manipulators gelagert werden. Ein Manipulator beschreibt dabei eine Vorrichtung zur Halterung und/oder zum Bewegen von Objekten im Reinraum. Der Manipulator wird dabei bevorzugt mittels der oben genannten Steuereinrichtung, vorzugsweise in Korrelation zur Steuerung des Reinigungsgeräts, automatisch gesteuert. So können beispielsweise in Abhängigkeit von der aktuellen Reinigung mittels des Reinigungsgeräts die Drehrichtung, Drehgeschwindigkeit etc. des Manipulators eingestellt werden. Dadurch können alle Punkte der zu reinigenden Oberfläche des Objekts gemäß einer vordefinierten Trajektorie abgefahren werden.
  • Der Manipulator kann dabei auf unterschiedliche Weise ausgebildet sein. Bevorzugt ist der Manipulator als ein Roboter ausgebildet, besonders bevorzugt als ein Drehteller. Ein Manipulator kann vorzugsweise dazu ausgebildet sein, um Objekte unterschiedlicher Größe während der Reinigung zu lagern, z.B. Objekte im Zentimeterbereich bis hin zu dreidimensionalen Strukturen mit einem Rauminhalt von mehreren Kubikmetern. Je nach Objekt kann es auch erforderlich sein, dass ein Reinigungsgerät, insbesondere ein daraus austretender Reinigungsstrahl, zur Reinigung manuell durch einen Operator gegenüber dem Objekt bewegt wird. Alternativ oder zusätzlich kann auch das Objekt zur Reinigung manuell gegenüber einem (ortsfesten) Reinigungsgerät bewegt werden, z.B. eine ortsfeste Reinigungsdüse.
  • Sofern das Objekt bei einer manuellen Reinigung durch eine Person bzw. einen Operator händisch oder mittels einer Zange oder Ähnlichem gehalten und entsprechend gedreht bzw. ausgerichtet wird, kann ebenfalls eine Bestimmung des aktuellen Reinigungsortes möglich sein, beispielsweise mithilfe eines Kamerasystems oder dergleichen. Dabei könnten beispielsweise auch optische Marker auf der Zange angebracht sein, die mittels der Koordinatenbestimmungseinheit ausgelesen werden können. Somit könnte auch bei einer manuellen Führung des Objekts dessen aktuelle Position indirekt bestimmt werden.
  • Die lokale Auswertung kann also unter anderem erfolgen, indem die Koordinatenbestimmungseinheit die Koordinaten einer aktuellen Geräteposition des Reinigungsgeräts und/oder die aktuellen Koordinaten eines Manipulators oder die einer manuellen Führung des Objekts erfasst. Beispielsweise könnte es bei sehr großen Objekten der Fall sein, dass das Objekt selbst im Reinraum während des Verfahren nicht bewegt wird, wobei dann mittels der Koordinatenbestimmungseinheit nur die Koordinaten einer aktuellen Geräteposition des Reinigungsgeräts erfasst werden, wobei die Koordination des (statischen) Objekts bekannt sind und zur lokalen Auswertung verwendet werden.
  • Sämtliche Daten, beispielsweise die Steuerdaten für das Reinigungsgerät, die Steuerdaten für den Manipulator, die Geometriedaten des Objekts können innerhalb der Koordinatenbestimmungseinheit in geeigneter Weise kombiniert werden, um jeweils den aktuellen Reinigungsort auf dem Objekt zu bestimmen.
  • Eine bevorzugte Variante, die Zeit der Messung von Verschmutzungspartikeln dem jeweiligen Reinigungsort zuzuordnen, von dem die Verschmutzungspartikel abgereinigt wurden, und gegebenenfalls der Ermittlung eines geeigneten Offsetwerts zwischen Reinigungsprozess und Messwerterfassung, besteht in der Synchronisierung (bzw. Zuordnung) einer zeitlichen Reinigungsabfolge und einer Auswertung eines zuvor erfassten Partikelbelastungsprofils. Hierzu werden vorzugsweise ein objektspezifisches Dekontaminationsereignismuster und ein aktuelles Dekontaminationsereignismuster erstellt und einander zugeordnet.
  • Dabei kann zunächst ein Objekt, bevorzugt ein Prüfnormal (d.h. ein Norm-Objekt, welches einem als Norm vorgegebenen Muster des später zu reinigenden und zu überprüfenden Objekts entspricht), in dem Reinraum der Reinigungs- und Reinheitskontrollvorrichtung bereitgestellt und gereinigt werden. Das Bauteil weist dabei eine bekannte Oberflächenstruktur bzw. ein bekanntes Oberflächenmuster, beispielsweise in Form von diversen Bohrlöchern unterschiedlicher Größen und Ausführungen (z. B. Gewindebohrungen, Durchgangsbohrungen), Hinterschneidungen etc., auf. Die durch die Reinigung abgetragenen und am Reinraumluftausgang ankommenden Verschmutzungspartikel werden mittels des Partikelzählers erfasst. Auf Basis der erfassten Verschmutzungspartikel kann mittels der Detektionseinrichtung und der Auswerteeinheit ein objektspezifisches Dekontaminationsereignismuster für dieses (Norm-)Objekt in Abhängigkeit von der Zeit erstellt werden. Aufgrund der bekannten Geometrie des Objekts können so bestimmte "Ereignisse" des objektspezifischen Dekontaminationsereignismusters, wie beispielsweise Messspitzen bei den erfassten Verschmutzungspartikeln, einem spezifischen Ort auf dem Bauteil zugeordnet werden. Z. B. könnten zwei hintereinander folgende Erhöhungen in der Verschmutzungspartikelanzahl auf zwei nebeneinanderliegende Bohrlöcher des Bauteilereignismusters verweisen. Hierdurch ist es möglich festzustellen, welcher Reinigungsort wann gereinigt worden ist und wie viele Verschmutzungspartikel an diesem Ort abgetragen worden sind. Es kann vorteilhaft sein, wenn das Norm-Objekt mittels einer gepulsten Reinigung gereinigt wird, um die Zuordnung von "Ereignissen" zeitlich aufzufächern. Beispielsweise könnte die Reinigung mittels eines gepulsten Reinigungsstrahls erfolgen, wobei auch eine Kombination von gepulstem Betrieb und Dauerbetrieb möglich ist.
  • Um ein "normiertes" objektspezifisches Dekontaminationsereignismuster zu erstellen, können auch vorzugsweise mehrere Objekte, welche die gleiche Geometrie aufweisen, in verschiedenen Reinigungsdurchläufen gereinigt werden. Anhand der erfassten Verschmutzungspartikel wird für diese Bauteile ein gemeinsames objektspezifisches Dekontaminationsereignismuster erstellt bzw. ein Mittel aus den einzelnen objektspezifischen Dekontaminationsereignismustern gebildet. Somit können eventuelle Messungenauigkeiten, Messausreißer etc. ausgeglichen werden.
  • Wird nun erneut ein Bauteil mit der gleichen Geometrie gereinigt, so kann wieder mittels der Detektionseinrichtung ein aktuelles Dekontaminationsereignismuster in Abhängigkeit von der Zeit erstellt werden. Das aktuelle Dekontaminationsereignismuster kann daraufhin mit dem (ggf. "normierten") objektspezifischen Dekontaminationsereignismuster verglichen bzw. diesem zugeordnet werden. Durch diese Zuordnung kann schnell festgestellt werden, wann wo welche Verschmutzungspartikel auf dem aktuell gereinigten Bauteil abgetragen worden sind.
  • In Abhängigkeit von der Beschaffenheit eines zu reinigenden Objekts, dem zu erzielenden Reinigungserfolg etc. kann eine Reinigung mittels des Reinigungsgeräts, wie bereits kurz erläutert, auf unterschiedliche Weise erfolgen.
  • Vorzugsweise wird bei einer Reinigung des Objekts eine aktuell zu reinigende Stelle des Objekts mit einem CO2-Schneestrahl, austretend aus dem Reinigungsgerät, beaufschlagt. Dabei werden mittels Druckluft CO2-Schneekristalle beschleunigt, welche mit großer kinetischer Energie auf Oberflächen des zu reinigenden Objekts treffen und die Verschmutzungspartikel durch den Impulsübertrag wegstoßen. Alternativ oder zusätzlich können Verschmutzungspartikel in Folge einer Umwandlung von CO2-Schneekristallen in einen gasförmigen Zustand von einer Objektoberfläche abgelöst werden, insbesondere über Thermoschock. Die Verschmutzungspartikel werden also in eine Art Schwebzustand gebracht. Da der CO2-Schnee bei Raumbedingungen nicht stabil ist, bleiben zum einen auf der Oberfläche des gereinigten Objekts keine CO2-Partikel haften und zum anderen werden keine CO2-Partikel zu einem Reinraumausgang fortgetragen, so dass sie bei einer Partikelzählung nicht miterfasst werden.
  • Besondere Vorteile können sich daraus ergeben, dass eine Größe der einzelnen CO2-Flocken eingestellt werden kann, beispielsweise ein Durchmesser von nur wenigen Mikrometern, wobei eine sehr präzise Reinigung von bestimmten Oberflächenteilen eines Objekts möglich ist. Da ein CO2-Strahl üblicherweise keinen echten (physischen) Kontakt zum Objekt hat, kann eine vergleichsweise schonende Reinigung des Objekts erfolgen.
  • Vorteilhafterweise lassen sich mittels einer CO2-Reinigung auch ansonsten nur schwer zu reinigende Oberflächen reinigen, z.B. integrierte Kabelbäume auf einer Hardware, beschichtete Oberflächen, schwarze absorbierende Flächen, elektronische Bauteile und bestückte Platinen. Die CO2-Reinigung kann auch zur Sterilisation von Bauteilen, Werkzeug und Transport- bzw. Lagerbehältnissen genutzt werden, insbesondere zur Reinigung von strukturierten Oberflächen wie Glas oder Kohlefaser oder für eine großflächige Strahlreinigung. Besonders vorteilhaft können mittels einer CO2-Reinigung auch Textilien, insbesondere textile Oberflächen im Allgemeinen, gereinigt werden. In dem beschriebenen Verfahren ist es durch den geführten CO2-Strahl möglich, besonders sensitive Oberflächen eines Objekts vor dem CO2-Strahl zu schützen, ggf. durch zusätzliche Beaufschlagung mit einem Inertgas.
  • Die Reinigung des Objekts mit einem CO2-Schneestrahl in Kombination mit der beschriebenen Auswertung eines zugehörigen Partikelbelastungsprofils kann mit Vorteil für eine finale Reinigung eines Objekts eingesetzt werden, da das Verfahren eine Verifikation des Reinigungserfolgs beinhaltet. Allerdings kann das beschriebene Verfahren auch zur Vorbehandlung eines Objekts dienen, z.B. zur Vorbereitung von weiteren Prozessen wie Kleben, Lackieren, Schweißen oder einer Oberflächenveredelung.
  • Um eine zu reinigende Stelle eines Objekts mittels eines Reinigungsstrahls des Reinigungsgeräts der Reinigungs- und Reinheitskontrollvorrichtung zu erreichen, weist das Reinigungsgerät bevorzugt eine Düsenanordnung umfassend zumindest eine Düse auf. Dies eignet sich vor allem bei einer Reinigung mittels eines CO2-Schneestrahls. Dabei weist die zumindest eine Düse bevorzugt einen Strahlspot von maximal 5 mm2, besonders bevorzugt von maximal 3,5 mm2 und ganz besonders bevorzugt von maximal 2 mm2 auf.
  • Bevorzugt ist die Düsenanordnung des Reinigungsgeräts im Abstand von maximal 20 cm, besonders bevorzugt maximal 15 cm und ganz besonders bevorzugt maximal 10 cm von einer zu reinigenden Oberfläche eines Objekts angeordnet, um so einen bestmöglichen Reinigungserfolg zu erzielen.
  • Des Weiteren umfasst die Düsenanordnung zudem oder stattdessen eine Düsenreihe, bei der mehrere Düsen nebeneinander angeordnet sind, bevorzugt maximal 36 Düsen nebeneinander, besonders bevorzugt maximal 30 Düsen und ganz besonders bevorzugt maximal 25 Düsen. Je nach Anzahl der Düsen kann so die Größe eines abgestrahlten Bereichs (bei gleichbleibender Position der Düse) auf einem zu reinigenden Objekt angepasst werden.
  • Anstelle eines CO2-Schneestrahls oder zusätzlich kann eine aktuell zu reinigende Stelle des Objekts mit einer anderen, vorzugsweise punktförmigen, Strahlungsquelle, wie beispielsweise einem Laserstrahl oder Infrarotstrahl, austretend aus dem Reinigungsgerät, beaufschlagt werden. Es wäre grundsätzlich auch möglich, den CO2-Schneestrahl so einzustellen, dass darüber ein im Wesentlichen punktförmiger Bereich eines Objekts abgestrahlt wird.
  • Bei einer Reinigung mittels eines Laserstrahls kann der Laser beispielsweise durch Auswahl einer Linse mit einer entsprechenden Brennweite in Abhängigkeit von einem zu reinigenden Objekt eingestellt werden. Durch diese Art der Reinigung können bspw. an der Reinigungsstelle des Objekts u. a. auch chemische Verunreinigungen verdampfen, z.B. Schmierstoffe als Kohlenwasserstofffilme oder andere Fertigungsrückstände. Besonders bevorzugt können auch (verdampfte) chemische Verunreinigungen in dem Verfahren erfasst und mittels einer Auswerteeinheit ausgewertet werden, insbesondere so, dass eine örtliche Zuordnung von chemischen Verunreinigungen in Bezug auf die Objektoberfläche möglich ist.
  • Somit können mittels des Verfahrens, insbesondere über zumindest einen CO2-Schnee-strahl und/oder einen Laserstrahl, vorteilhafterweise neben physikalischen Verunreinigungen auch chemische sowie mikrobiologische Verunreinigungen auf einem zu reinigenden Objekt entfernt werden. Beispielsweise könnte eine chemische Verunreinigung direkt mittels Wärme zersetzt werden zur Entfernung. Es wäre auch möglich, dass eine chemische Verunreinigung in einem ersten Schritt nur angelöst wird, z.B. sofern sich auf der Objektoberfläche eine Verunreinigung mit mehreren Schichten befindet, könnte im ersten Schritt eine außenliegende Schicht angelöst werden, wobei in einem nachfolgenden Reinigungsschritt die angelösten Verschmutzungspartikel dieser Schicht vom Objekt entfernt werden. Erforderlichenfalls kann dieses Vorgehen für weitere auf dem Objekt befindliche Verunreinigungsschichten wiederholt werden.
  • Mit dem Verfahren lässt sich auch ein flächiges Abreinigung von chemischen Verunreinigung erfassen. Beispielsweise könnte eine größere Objektoberfläche von einer Chemikalie, wie z.B. einem Desinfektionsmittel gereinigt werden, wobei dann eine etwas gröber skalierte "Reinheitstomographie" anstatt einzelner Partikel möglich ist.
  • Alternativ oder zusätzlich kann ein Objekt zur Entfernung von physikalischen, chemischen und/oder mikrobiologischen Verunreinigungen von der Oberfläche mit überkritischem Kohlenstoffdioxid beaufschlagt werden, insbesondere über das Reinigungsgerät. Da CO2 in einem superkritischen Zustand eine chemische Löslichkeit für organische Verbindungen hat, können in dem Reinigungsverfahren (bei geeigneten Parametern) auch chemische und/oder mikrobiologische Verunreinigung entfernt werden. Vorteilhafterweise treten diese abgelösten Verunreinigungen in den Gasstrom im Reinraum ein und können mittels des beschriebenen Verfahrens, insbesondere ortsaufgelöst, erfasst werden. Bevorzugt kann das Verfahren zur Reinigung und Reinheitskontrolle zur Ermittlung von Verunreinigungen, insbesondere von chemischen und/oder mikrobiologischen Verunreinigung, eine Analyse von Spurengasen beinhalten, wobei vorzugsweise die Detektionseinrichtung eine entsprechende Spurengas-Analytik aufweist.
  • Die Verschmutzungspartikel auf einem zu reinigenden Bauteil werden also vorzugsweise durch die Beaufschlagung mit einem Reinigungsstrahl vom Bauteil gelöst, in Schwebe gebracht und können so mittels des quasi-laminaren Luftstroms zum Reinraumausgang befördert werden. Aufgrund der Beschaffenheit des Reinigungsstrahls (CO2-Schneestrahl, Strahlungsquelle), werden etwaige Partikel des Reinigungsstrahls bzw. Partikel des überkritischen CO2 nicht zum Reinraumausgang befördert und werden so durch den Partikelzähler nicht miterfasst. Es werden also nur die tatsächlichen Verschmutzungspartikel erfasst.
  • Zur Erfassung eines Partikelbelastungsprofils in Abhängigkeit von der Zeit umfasst die Reinigungs- und Reinheitskontrollvorrichtung, wie bereits beschrieben, eine Detektionseinrichtung. Vorzugsweise umfasst die Detektionseinrichtung dazu zumindest einen Partikelzähler bzw. Detektor. Der Partikelzähler kann zumindest jeweils einen, vorzugsweise jeweils zwei oder mehr, Partikeldetektoren und/oder Partikelsensoren umfassen. Bevorzugt können die einzelnen Detektoren bzw. Sensoren zur Ausbildung des Partikelzählers zusammenwirken, insbesondere so, dass die Messwerte der einzelnen Detektoren und/oder Sensoren zu einem kombinierten (Gesamt-)Messwert zusammengefasst werden, auf dessen Grundlage die Verschmutzungspartikel ermittelt werden. Beispielsweise können mehrere Partikeldetektoren in einem Array (Array Detektor) oder einem Grid angeordnet werden und darüber einen Partikelzähler bilden. Das Zusammenfassen einer Mehrzahl von Partikeldetektoren und/oder Partikelsensoren ist z.B. vorteilhaft bei der Reinigung von großflächigen Objekten.
  • Alternativ oder zusätzlich kann ein Partikelzähler ein Massenspektrometer und/oder einen Gaschromatographen aufweisen. Weiterhin kann der Partikelzähler alternativ oder ergänzend ein Streulichtverfahren zur Ermittlung von Verschmutzungspartikeln nutzen. Die Auswahl des geeigneten Partikelzählers erfolgt dabei unter anderem in Abhängigkeit von der Art der zu erfassenden Verschmutzungspartikel und der Reinigungsart (Laser, CO2-Strahl, etc.), mit welcher die Verschmutzungspartikel abgetragen worden sind. Ungeachtet der genauen Ausgestaltung eines Partikelzählers ist dieser vorzugsweise so ausgebildet, dass ein (Gesamt-)Messwert bereitgestellt wird, in den ggf. (Teil-)Messwerte von Unterkomponenten des Partikelzählers einfließen, wobei auf Grundlage des (Gesamt-)Messwerts die Verschmutzungspartikel ermittelt werden können.
  • Wie eingangs erwähnt, eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren zur Reinigung und Reinheitskontrolle von zu reinigenden Objekten für vielerlei Objekte mit unterschiedlichen Ausmaßen bzw. kann in verschiedenen Branchen (Automobilindustrie, Luft-und Raumfahrt etc.) seine Anwendung finden. Die Größe eines zu reinigenden Objekts kann dabei sehr variieren. Um ein entsprechendes Objekt im Reinraum mittels eines zuvor beschriebenen Reinigungsgeräts komfortabel zu reinigen, weist der Reinraum eine Grundfläche von bevorzugt mindestens 0,25 m2, besonders bevorzugt mindestens 1 m2 und ganz besonders bevorzugt mindestens 9 m2 auf. Allerdings ist die Erfindung nicht darauf beschränkt und kann gleichermaßen gewinnbringend auch in deutlich größeren Reinräumen Anwendung finden, wobei eine Grundfläche z.B. 1400 m2 oder mehr sein kann, um z. B. große Raketenhalbschalen zu behandeln. Somit können auch relativ große Objekte komfortabel im Reinraum gereinigt werden.
  • Bei Bedarf kann die Reinigungs- und Kontrollvorrichtung auch einer Systemkontrolle unterzogen werden. Solch eine Systemkontrolle kann beispielsweise nach einer Einrichtung einer Reinigungs- und Kontrollvorrichtung erfolgen, um diese zu verifizieren. Sie kann aber beispielsweise auch nach einer gewissen Zeit, z. B. alle zwei Jahre oder nach einem Ablauf einer gewissen Anzahl an Reinigungsdurchläufen, wiederholt werden, um die Systemgenauigkeit zu überprüfen. Solch eine Kontrolle kann z. B. auch nach Bedarf durchgeführt werden, bspw. wenn es im Reinraum zu Veränderungen kommt, zum Beispiel, weil Komponenten, wie ein Drehteller des Reinigungsgeräts, ausgetauscht worden sind. Solch eine Kontrolle wird bevorzugt durch Untersuchungen an verschiedenen Oberflächen des gereinigten Objekts durchgeführt.
  • Vorzugsweise erfolgt eine Systemkontrolle mittels Koinzidenzmessungen, in denen die Reinheit eines mittels der Reinigungs-und Kontrollvorrichtung bereits gereinigten Objekts noch einmal auf andere Weise festgestellt bzw. verifiziert wird. Hierbei gibt es unterschiedliche Möglichkeiten, um bspw. die ermittelte Reinheit eines Objekts nachzuweisen:
    Vorzugsweise kann eine Koinzidenzmessung mittels einer direkten Messung der Verschmutzungspartikel auf dem gereinigten Objekt mit Hilfe eines Partikelstempels durchgeführt werden. Dies kann beispielsweise durch das Aufbringen eines Klebebands auf einer Oberfläche des gereinigten Objekts erfolgen, wobei das Klebeband nach Abzug von der Oberfläche des Objekts mikroskopisch auf am Klebeband anhaftende Verschmutzungspartikel untersucht wird.
  • Alternativ oder zusätzlich kann eine Koinzidenzmessung vorzugsweise auch mittels eines Nachweis-Objekts auf einer Hardware erfolgen. Dazu kann eine Referenzoberfläche während einer Reinigung auf der Oberfläche eines Objekts befestigt werden. Nach den einzelnen Reinigungsschritten kann über die Referenzoberfläche sowohl eine Umverteilung von Partikeln als auch eine Abnahme von Partikeln auf das gesamte Objekt bezogen erfasst werden. Die Referenzoberfläche wird hierbei nicht mitgereinigt. Das Nachweis-Objekt bzw. die Referenzoberfläche kann dabei beispielsweise eine einfache Glasplatte umfassen. Vorzugsweise ist das Nachweis-Objekt aber aus dem Material gefertigt, aus dem auch das zu reinigende Objekt gefertigt ist.
  • Bei einer weiteren bevorzugten Koinzidenzmessung wird das gereinigte Objekt wie bisher üblich in einem Spülkabinett angeordnet. Danach wird beispielsweise mittels Wasser oder Alkohol das Bauteil abgespritzt. Das Wasser bzw. der Alkohol wird anschließend mittels entsprechender Filter auf etwaige Verschmutzungspartikel untersucht.
  • Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert. Dabei sind in den verschiedenen Figuren gleiche Komponenten mit identischen Bezugsziffern versehen. Die Figuren sind in der Regel nicht maßstäblich. Es zeigen grob schematisch:
    • Figur 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Reinigungs- und Reinheitskontrollvorrichtung,
    • Figur 2 eine Anzeige auf einem Display eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Reinigungs- und Reinheitskontrollvorrichtung aus Figur 1,
    • Figur 3 ein Messdiagramm, das eine mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Figur 1 erfasste Abklingkurve für Verschmutzungspartikel pro Reinigungsschritt sowie einen Ergebniswert für einen Reinigungserfolg zeigt,
    • Figur 4 ein Flussdiagramm für ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
    • Figur 5 ein Flussdiagramm für ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Figur 1 zeigt einen Reinraum 2 einer Reinigungs- und Reinheitskontrollvorrichtung 1, in dem ein zu reinigendes Objekt B, hier konkret ein Bauteil B, welches getestet wird, angeordnet ist. Oberhalb des Bauteils B ist hier an einer Decke 21 des Reinraums 2 ein Reinigungsgerät 3 positioniert. Das Reinigungsgerät 3 weist dabei eine Düse 10 auf, aus der aus einem Austrittsort 11 ein CO2-Schneestrahl 9 austritt und eine passend positionierte Oberfläche O des Bauteils B trifft und abstrahlt.
  • Trifft der CO2-Schneestrahl 9 die Oberfläche O des Bauteils B, so werden etwaige Verschmutzungspartikel P von der abgestrahlten Oberfläche O abgelöst bzw. abgetragen.
  • Das Bauteil B ist dabei auf einem Manipulator 16, hier einem Drehteller 16, gelagert.
  • Der Drehteller 16 sowie das Reinigungsgerät 3 sind über einen Datenbus DB elektronisch mit einer Steuereinrichtung 12 gekoppelt, welche hier in einer Recheneinheit 15 angeordnet ist. Die Steuereinrichtung 12 steuert das Reinigungsgerät 3 sowie in Koordination dazu auch den Drehteller 16. Somit kann genau gesteuert werden, welchen Bereich das Reinigungsgerät 3 mit seiner Düse 10 anfahren bzw. mit dem CO2-Schneestrahl 9 abstrahlen und wie schnell und in welcher Richtung der Drehteller 16 entsprechend rotieren soll.
  • Der Drehteller 16 ist hier nur ein Beispiel, um ein Bauteil B zu lagern bzw. zu positionieren. Das Bauteil B könnte z. B. auch mittels eines Roboters positioniert werden oder auf einem Hubtisch o.Ä. gelagert werden. Durch den Manipulator 16 kann so eine Relativbewegung zwischen Objekt B und dem Austrittsort 11 des Reinigungsgeräts 3, aus welchem Austrittsort 11 der Reinigungsstrahl 9 austritt, realisiert werden.
  • Im Reinraum 2 ist hier an bzw. in einer Seitenwand 22 eine Beströmungsvorrichtung 18 angeordnet. Die Beströmungsvorrichtung 18 erzeugt bzw. bläst einen quasi-laminaren Fluidstrom 4, hier einen Luftstrom 4, welcher das zu reinigende Bauteil B permanent umgibt. Der quasi-laminare Luftstrom 4 strömt hier horizontal von der Seitenwand 22, in der die Beströmungsvorrichtung 18 angeordnet ist, zu einer ihr gegenüberliegenden Seitenwand 22'. Der quasi-laminare Luftstrom 4 könnte aber je nach Anordnung der Beströmungsvorrichtung 18 auch vertikal beispielsweise von einer Decke 21 des Reinraums 2 ausgehend zu einem Boden 20 des Reinraums 2 strömen.
  • Die durch das Reinigungsgerät 3 abgetragenen Verschmutzungspartikel P werden von dem quasi-laminaren Luftstrom 4 aufgenommen und in einem Abgasstrom 7 zu einem Reinraumfluidausgang 5, hier ein Reinraumluftausgang 5 befördert. Die wiederum am Reinraumluftausgang 5 austretende Luft 23 wird über Fluidkanäle 24, hier Umluftkanäle 24, durch einen Reinraumfluideingang 25, hier einen Reinraumlufteingang 25, des Reinraums 2 der Beströmungsvorrichtung 18 zurückgeführt. Am Reinraumlufteingang 25 befindet sich dazu ein Partikelfilter 27, welcher die enthaltenen Verschmutzungspartikel P aus dem Fluid 23, hier der Luft 23, herausfiltert. Es könnten aber auch noch weitere Filter, wie beispielsweise ein molekularer Filter oder aber auch ein Aktivkohlefilter, verwendet werden, um die in den Reinraum 2 eintretende Luft 23 zu filtern.
  • In bzw. an dem Reinraumluftausgang 5 befindet sich hier eine Detektionseinrichtung 19 mit einem Partikelzähler 6. Der Partikelzähler 6 zählt die am Reinraumluftausgang 5 ankommenden Verschmutzungspartikel P. Die Detektionseinrichtung 19 ist hier ebenfalls elektronisch mit der Recheneinheit 15 verbunden.
  • Die Detektionseinrichtung 19 erstellt mittels der vom Partikelzähler 6 erfassten Anzahl von Verschmutzungspartikeln P ein Partikelbelastungsprofil 36, 37 in Abhängigkeit von der Zeit. Diese Partikelbelastungsprofile 36, 37 können dann in einem Display 30 einer Anzeigeeinheit 13 der Recheneinheit 15 ausgegeben bzw. angezeigt werden.
  • Figur 2 zeigt dazu ein Ausführungsbeispiel einer Anzeige auf dem Display 30 der Anzeigeeinheit 13.
  • Hierbei ist in der Anzeige 30 links unten ein Partikelbelastungsprofil 36 in Form von drei Messdiagrammen 36', 36", 36‴ zu erkennen. Die Messdiagramme 36', 36", 36‴ zeigen hierbei die Verschmutzungspartikel P, die mittels des Partikelzählers 6 zu einem Zeitpunkt t erfasst worden sind, wobei auf der x-Achse die Zeit t aufgetragen ist und auf der y-Achse die Anzahl der erfassten Verschmutzungspartikel P. Die Messdiagramme 36', 36", 36'" zeigen jeweils auszugsweise ein Messintervall, das z.B. einem bestimmten Reinigungszyklus zugeordnet ist. Jedes Messdiagramm 36', 36", 36'" zeigt dabei zwei Graphen, die jeweils einem Größenkanal k der Verschmutzungspartikel P zugeordnet werden können.
  • Das oberste Messdiagramm 36' zeigt dabei zum einen einen Graphen G03 an, der die Verschmutzungspartikel P mit einer Größe von bis zu 0,3 µm in Abhängigkeit von der Zeit t zeigt, und einen weiteren Graphen G05, der die Verschmutzungspartikel P in Abhängigkeit von der Zeit t zeigt, die größer als 0,3 µm und kleiner gleich 0,5 µm sind.
  • Im mittleren Messdiagramm 36" werden hingegen die Verschmutzungspartikel P, die größer als 0,5 µm und kleiner gleich 1 µm sind, zu einem Zeitpunkt t in einem Graphen G1 angezeigt und die Verschmutzungspartikel P, die größer als 1 µm und kleiner gleich 5 µm sind, zu einem Zeitpunkt t in einem weiteren Graphen G5.
  • Im untersten Messdiagramm 36‴ werden hingegen die Verschmutzungspartikel P, die größer als 5 µm und kleiner gleich 10 µm sind, zu einem Zeitpunkt t in einem Graphen G10 angezeigt und die Verschmutzungspartikel P, die größer als 10 µm und kleiner gleich 25 µm sind, zu einem Zeitpunkt t in einem Graphen G25. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die einzelnen Graphen in der schematischen Darstellung in Figur 2, in der nur Ausschnitte eines Messintervalls gezeigt sind, keinen annähernd exponentiellen Verlauf haben. Bei einem realen Messdiagramm 36', 36", 36‴ hätten die einzelnen Graphen, wie schon beschrieben, insbesondere bezogen auf ein vollständiges Messintervall bzw. einen gesamten Reinigungszyklus, typischerweise einen näherungsweise exponentiellen Verlauf.
  • Die drei Messdiagramme 36', 36", 36‴ zeigen weitestgehend, dass die Anzahl der Verschmutzungspartikel P desto größer ist, je kleiner die Verschmutzungspartikelgröße ist. Die Anzahl der Verschmutzungspartikel P nimmt jedoch im Laufe der Zeit t ab, d. h. im Laufe eines Reinigungsschritts. Der besseren Darstellbarkeit wegen sind in den Messdiagrammen 36', 36", 36‴ jeweils nur Ausschnitte aus den Reinigungszyklen gezeigt, so dass in einigen Fällen die Anzahl der Verschmutzungspartikel P über die Zeit stagniert, wobei der Rückgang der Verschmutzungspartikel P hier noch nicht sichtbar ist.
  • Bei den Messdiagrammen 36", 36'" ist im Zeitraum t0 bis t4 bzw. t2 die Anzahl der jeweils größeren Partikel höher, als die Anzahl der jeweils kleineren Partikeln. Grundsätzlich besteht bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Reinigung und Reinheitskontrolle eine Kontaminationsverteilung, die kleinere Partikel wahrscheinlicher macht als größere Partikel.
  • Allerdings verläuft bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Abreinigung von größeren Partikeln üblicherweise effektiver als die Abreinigung der (relativ) kleineren Partikel. Entsprechend werden regelmäßig zunächst die (relativ) größeren Partikel abgereinigt, wobei dann (im Laufe desselben Reinigungszyklus oder in aufeinanderfolgenden Zyklen) die Größe der abgereinigten Partikel sukzessive abnimmt. Weiterhin können relativ kleine Partikel z.B. in Kavitäten bzw. Hinterschneidungen des Objekts "feststecken" und dadurch vorübergehend zurückgehalten werden. Je nach Größe der Partikel kann es mehrere Reinigungszyklen dauern, bis auch sehr kleine Partikel, z.B. in der Größe bis 0,3 µm, einen Wert von null erreichen bzw. sich diesem zumindest annähern.
  • Ein von der üblichen Kontaminationsverteilung abweichendes Messdiagramm kann sich auch daraus ergeben, dass ein selektiver Verunreinigungsprozess vorliegt, so dass bei der Reinigung eines Objekts eine gewisse Größenklasse von Partikeln quantitativ bevorzugt ist, z.B. Rückstände in Folge von Sandstrahlen, Flexen, Schleifen etc. Zu beachten ist weiterhin, dass ggf. durchgeführte Vorreinigungsverfahren üblicherweise selektiv im Hinblick auf die Größe der abgereinigten Partikel sind, so dass ein bestimmtes Muster an Restschmutz auf einem Objekt verbleibt.
  • Da die Messdiagramme 36', 36", 36‴ die Verschmutzungspartikel P zu einem Zeitpunkt t anzeigen, ändern sich die Messwerte und Graphen mit Ablauf des jeweiligen Reinigungsschritts bzw. des jeweiligen Reinigungszyklus.
  • Eine weitere Möglichkeit, ein Partikelbelastungsprofil 37 darzustellen, wird mittels eines Messdiagramms 37 in der Anzeige des Displays 30 unten mittig gezeigt. Hierbei werden in einer oberen Spalte 37' die verschiedenen Größenkanäle k der Verschmutzungspartikel P angegeben. Diese beginnen bei einem Wert von 0,3 µm und enden ebenfalls bei einem Wert von 25,0 µm. In der darunterliegenden Spalte 37" sind die aktuell erfassten Verschmutzungspartikel P zugehörig zu jedem Größenkanal k aufgelistet.
  • Hierbei wurden 173 Verschmutzungspartikel P erfasst, welche eine Größe von maximal 0,3 µm aufweisen. Die restlichen erfassten Verschmutzungspartikel P je Größenkanal k liegen hier bei einer Größenordnung zwischen 0 und 19 Verschmutzungspartikeln P.
  • Mittels einer Auswerteeinheit 8, welche hier ebenfalls in der Recheneinheit 15 (siehe Figur 1) angeordnet ist, können die zuvor beschriebenen Partikelbelastungsprofile 36, 37 ausgewertet werden.
  • Dabei weist die Auswerteeinheit 8 eine Lokalreinigungs-Auswerteeinheit 8a und eine Globalreinigungs-Auswerteeinheit 8b auf.
  • Die Lokalreinigungs-Auswerteeinheit 8a erfasst dabei lokale (ortsaufgelöste) Verunreinigungen auf dem zu reinigenden Bauteil B im Reinraum 2. Um diese zu erfassen, weist die Reinigungs- und Kontrollvorrichtung 1 eine Koordinatenbestimmungseinheit 17 auf. Die Koordinatenbestimmungseinheit 17 ist hier elektronisch mit einer Steuerung der Düse 10 und einer Steuerung des Drehtellers 16 verbunden und nimmt deren aktuelle Raumkoordinaten x, y, z auf. Zudem kennt die Steuerung, z.B. die Steuereinrichtung 12, die geometrischen Daten des Bauteils B, des Manipulators 16 und des Reinigungsgeräts 3 bzw. dessen Austrittsorts 11. Die geometrischen Daten sind in einem Speicher (hier nicht dargestellt) in der Recheneinheit 15 hinterlegt. Die aufgenommenen Raumkoordinaten x, y, z übermittelt die Koordinatenbestimmungseinheit 17 an die Lokalreinigungs-Auswerteeinheit 8a.
  • Die Koordinatenbestimmungseinheit 17 ist hier ein Teil der Steuereinrichtung 12 und ist somit auch in der Recheneinheit 15 in Form eines Softwaremoduls in der Recheneinheit 15 realisiert. Unter Nutzung der erfassten Raumkoordinaten x, y, z des Drehtellers 16 und der Düse 10 sowie deren bekannten geometrischen Daten kann so der aktuelle Reinigungsort des Bauteils B bestimmt werden. In Verbindung mit einem erfassten Partikelbelastungsprofil 36, 37 lassen sich so die lokalen Verunreinigungen auf dem Bauteil B ermitteln und darstellen.
  • Auch mittels einer Kamera 39, welche hier im Reinraum 2 angebracht ist, können Informationen bzw. Daten über die Geometrie des zu reinigenden Bauteils 2 auf dem Drehteller 16 aufgenommen werden. Diese Daten können dann ebenfalls dazu dienen, den aktuellen Reinigungsort, welcher dem Auftreffort des Reinigungsstrahls 9 bzw. CO2- Schneestrahls 9 auf dem Bauteil B entspricht, und die entsprechenden Koordinaten zu ermitteln.
  • Figur 4 zeigt ein Flussdiagramm für ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens, welches mit einer Reinigungs- und Reinheitskontrollvorrichtung 1, wie sie in Figur 1 beschrieben worden ist, durchgeführt werden kann.
  • Hierzu wird zunächst in einem ersten Verfahrensschritt l das zu reinigende und zu untersuchende Bauteil B im Reinraum 2 mit der quasi-laminaren Strömung 4 platziert.
  • In einem nächsten Schritt II wird eine Monitoring-Software gestartet, die die folgende Reinigung überwacht und entsprechende Daten speichert und mittels der Protokolliereinheit 40 protokolliert.
  • Im Block III erfolgt dann der eigentliche Reinigungsprozess, um das Bauteil B zu reinigen. Dieser Reinigungsprozess kann bevorzugt, wie hier dargestellt, ein iterativer Prozess sein, der mehrere Schritte bzw. Reinigungsschritte umfassen kann, die bei Bedarf wiederholt werden.
  • Dazu wird in Schritt lila das Bauteil B mit einem Reinigungsstrahl des Reinigungsgeräts 3 beaufschlagt und der Drehteller 16, auf welchem das Bauteil B angeordnet ist, beginnt sich koordiniert zur Bewegung der Düse 10 des Reinigungsgeräts 3 zu drehen. Dadurch können alle Punkte der zu reinigenden Oberfläche des Objekts gemäß einer vordefinierten Trajektorie abgefahren werden. Es wäre auch möglich, dass der Reinigungsstrahl in vorbestimmter Weise über die Oberfläche eines statischen Objekts B geführt wird.
  • Daraufhin und/oder parallel zur Reinigung erfolgt in einem Verfahrensschritt IIIb die lokale Auswertung des Reinigungserfolgs mittels der Lokalreinigungs-Auswerteeinheit 8a.
  • Abhängig vom Ergebnis der lokalen Auswertung kann ein Rücksprung erfolgen (siehe Abzweig N), um den Reinigungsschritt lila zu wiederholen. Wenn beispielsweise noch eine sehr hohe Kontamination an Verschmutzungspartikeln vorliegt, können (optional) im Schritt IIId entsprechend geeignete weitere Vorversuche durchgeführt werden, bevor der Reinigungsschritt lila wiederholt wird. Diese können zur Bestimmung von exakten Einstellparametern dienen, wie beispielsweise Parameter des Reinigungsstrahls, ein Abstand zwischen der Düse und der Objektoberfläche, ein Auftreffwinkel des Reinigungsstrahls auf dem Objekt, eine Verwendung eines gepulsten Reinigungsstrahls etc. oder, um eine gezielte Reinigung beispielsweise einer gezielten Stelle des Bauteils zu starten. Ein Vorversuch kann für ein bestimmtes Objekt durchgeführt werden, wobei insbesondere eine Geometrie und/oder ein Material des Objekts berücksichtigt werden, um z.B. die Parameter des Reinigungsstrahls zu optimieren und/oder um eine Strahlführung zu optimieren, so dass eine Umverteilung von Schmutzpartikeln minimiert wird. Die so bestimmten Einstellparameter können dann im erneuten Reinigungsschritt lila verwendet werden.
  • Konnte eine ausreichende lokale Reinigung auf der Oberfläche des Bauteils festgestellt werden (siehe Abzweig Y), so erfolgt in einem Schritt IIIc noch eine globale Auswertung der Reinigung mittels der Globalreinigungs-Auswerteeinheit 8b. Sofern dies gewünscht ist, kann mit diesem Verfahrensschritt IIIc auch schon früher begonnen werden, beispielsweise während der Reinigung, um zumindest Teilergebnisse, bestimmte Diagramme etc. zu erhalten.
  • Im Gegensatz zur oben beschriebenen Lokalreinigungs-Auswerteeinheit 8a bestimmt die Globalreinigungs-Auswerteeinheit 8b die Verunreinigungen auf dem gesamten Bauteil B bzw. des gesamten Reinraums 2. Dazu werden mittels des Partikelzählers 6 die in Abhängigkeit von der Zeit t erfassten Verschmutzungspartikel P je nach Größenkanal k aufsummiert. In der Anzeige 30 sind dazu zwei Beispiele angegeben, welche eine Auswertung der zuvor beschriebenen Partikelbelastungsprofile 36, 37 zeigen.
  • In der Mitte der Anzeige 30 (siehe Figur 2) ist dazu ein Balkendiagramm 35 angezeigt. Entlang der x- Achse sind die Größenkanäle k der erfassten Verschmutzungspartikel P aufgetragen. Entlang der Y-Achse ist die Summe der erfassten Verschmutzungspartikel P aufgetragen. Jeder Balken gibt also die Summe der erfassten Verschmutzungspartikel ΣP zu einem aktuellen Zeitpunkt pro Größenkanal k an. Die Größenkanäle k entsprechen dabei den bereits beschriebenen Größenkanälen k der Partikelbelastungsprofile 36, 37. Auch hier ist zu erkennen, dass die Summe der Verschmutzungspartikel ΣP (hier ca. 3300 Partikel) für Verschmutzungspartikel P, die eine Größe von bis zu 0,3 µm aufweisen, die Summe der Verschmutzungspartikel P, die eine größere Partikelgröße aufweisen, stark übersteigt. Wählt ein Benutzer bspw. durch Anklicken das Diagramm 35 bzw. einzelne Balken aus, so können bei Bedarf auch die zugehörigen Zeitverläufe (hier nicht dargestellt) in der Anzeige 30 angezeigt werden.
  • Ganz rechts in der Mitte der Anzeige 30 ist ein weiteres Diagramm 34 zu erkennen, welches eine Auswertung eines Partikelbelastungsprofils 36, 37 zeigt, das mittels einer Globalreinigungs-Auswerteeinheit 8b erfasst ist. In diesem Diagramm 34 wird der Reinigungsstatus bzw. Reinigungserfolg pro Reinigungsschritt Rn angezeigt. Auf der x-Achse sind dazu die einzelnen Reinigungsschritte Rn aufgetragen und auf der y-Achse die Verschmutzungspartikel P, was hier einer Restverschmutzung auf dem Objekt entspricht. Der Reinheitszustand des Objekts könnte hier z.B. in der Einheit parts per million (ppm) angegeben sein, was eine in der Raumfahrt gebräuchliche Einheit ist. Diese Einheit besagt, wie viele Staubpartikel einer bestimmten Größe pro Quadratmeter der Objektoberfläche vorhanden sind. Beispielsweise ist bei einem Richtwert von 300 ppm davon auszugehen, dass keine sichtbaren Partikel mehr vorhanden sind.
  • Im Diagramm 34 sind Vierecke angeordnet, welche eine gewichtete Summe S1, S2, S3 der erfassten Verschmutzungspartikel P darstellen. Dabei wurden die Verschmutzungspartikel über alle Größen und die gesamte Reinigungszeit eines Reinigungsschritts aufsummiert. Optional könnten die aufsummierten Verschmutzungspartikel jeweils mit einem Gewichtungsfaktor multipliziert werden. Die gewichteten Summe S1, S2, S3 repräsentieren bzw. ergeben sich aus der im jeweiligen Reinigungsschritt abgereinigten Fläche. Zudem sind in Form von Strichen die zuvor eingestellten Werte, ab denen ein Reinigungserfolg E eintritt, dargestellt. Der Parameter E stellt hier das geforderte Sauberkeitskriterium als das Abbruchkriterium für die erfolgreiche Reinigung dar.
  • Die gewichteten Summen S1, S2, S3 liegen dabei für die drei durchgeführten Reinigungsschritte R1, R2, R3 oberhalb des Werts für einen Reinigungserfolg E. Es ist jedoch zu erkennen, dass die Summe der erfassten Verschmutzungspartikel P mit jedem Reinigungsschritt Rn abnimmt und sich die Werte entsprechend einem Reinigungserfolg E annähern. Der Reinigungserfolg E kann zuvor in Abhängigkeit von dem Bauteil B, der Branche, in welcher getestet wird, und etwaigen Vortests eingestellt werden. Sofern optional Gewichtungsfaktoren vorgesehen sind, mit denen die Verschmutzungspartikel P der jeweiligen Größenbereiche aufsummiert werden, können diese zuvor spezifisch, z.B. objektspezifisch, eingestellt werden.
  • Es ist auch möglich, dass ein Reinigungserfolg E in einem laufenden Verfahren geändert bzw. neu bestimmt wird. Beispielsweise kann nach zumindest einem, bevorzugt zwei oder mehr, Reinigungszyklen eine Abklingkurve basierend auf Messwerten von bereits durchgeführten Reinigungsschritten ermittelt werden. Vorzugsweise kann auf Grundlage der Abklingkurve bestimmt werden, wie viele Verschmutzungspartikel pro (noch durchzuführendem) Reinigungszyklus abgereinigt werden. Darüber sind die Kosten und die Zeit für einen bestimmten Reinigungserfolg E abschätzbar. Dies wird später anhand von Figur 3 noch beschrieben.
  • Da eine Partikelkontamination, d.h. die Anzahl an abgereinigten Partikeln in Relation zur Anzahl der Reinigungszyklen, häufig einen angenäherten exponentiellen Verlauf hat, kann sich eine Abklingkurve ab einem bestimmten Reinigungszyklus deutlich abflachen. Beispielsweise kann eine Steigung der Abklingkurve nach einer Anzahl von Reinigungszyklen so gering sein, dass der Reinigungserfolg E, der mit einem weiteren Reinigungszyklus erzielbar wäre, gegenüber dem damit verbundenen Aufwand wirtschaftlich nicht mehr vertretbar ist.
  • Beispielsweise kann vor Beginn des Reinigungsverfahrens ein Reinigungserfolg E bei einem komplexen Objekt, wie ein Bauteil mit einem darauf befindlichen Kabelbaum, dadurch definiert sein, dass keine Partikel mit einem Durchmesser größer als 10 µm mehr abgetragen werden. Dann kann im laufenden Reinigungsverfahren, wie zuvor beschrieben, eine Abklingkurve bestimmt werden, wobei dann eine Steigung der Abklingkurve, z.B. kurz vor dem Erreichen des Reinigungserfolgs E, ein Kriterium dafür sein, ob der ursprüngliche Reinigungserfolg E beibehalten wird, oder ob der Reinigungserfolg E, vorzugsweise im Rahmen einer Kosten-Nutzen-Analyse, neu bestimmt wird, z. B. weil eine weitere Reinigung mit zu großem Aufwand verbunden ist. Entsprechend kann in einem laufenden Verfahren ein Reinigungserfolg E modifiziert werden, vorzugsweise auf Grundlage einer ermittelten Abklingkurve, insbesondere unter Berücksichtigung einer Steigung der Abklingkurve.
  • Ein Reinigungserfolg E kann - je nach Branche - z.B. einem Wert von 300 ppm entsprechen, wobei ein Objekt bei einem solchen Wert als "sichtbar sauber" bezeichnet werden könnte. Allerdings können auch deutlich strengere Anforderungen an einen Reinigungserfolg E gestellt sein, z.B. ein Wert von 120 ppm (entspricht einem Objekt, das "sichtbar sauber" ist unter Verwendung von Vergrößerungsglas und Weißlicht), ein Wert von 30 ppm (z.B. bei optischen Systemen) oder die Anforderung, dass keine Partikel größer als 10 µm (Durchmesser) mehr im Partikelbelastungsprofil vorhanden sind und/oder keine Partikel einer bestimmten Größe (z.B. größer als 10 µm) mehr abgelöst werden von einem Objekt durch die Reinigung.
  • Je nach Objekt kann die Definition des Reinigungserfolgs E über ein Ausschlusskriterium (z.B. keine Partikel einer bestimmten Größe) bevorzugt sein, da bei komplexen Oberflächen bzw. Komponenten, wie z.B. Kabelbäume, die tatsächliche Oberflächentopographie hinsichtlich der Bezugsoberfläche (1 m2) für die Angabe eines ppm-Werts sehr groß werden kann (z.B. bei einer Auflösung im µm Bereich), so dass die Bestimmung der Größenverteilung der noch abgetragenen Partikel eine höhere Aussagekraft für eine technische Bewertung haben kann.
  • Aus dem Diagramm 34 ist also ersichtlich, dass eine effektive Reinigung des Objekts erfolgt ist, wobei der vorbestimmte Reinigungserfolg E in den Reinigungsschritten R1 bis R3 noch nicht eingetreten ist. In dem hier gezeigten Fall kann anhand der bereits erfolgten Reinigungsschritte (R1 bis R3) und des bekannten Zeitaufwands eine (Zwischen-)Entscheidung getroffen werden, insbesondere eine Kosten-Nutzen-Analyse, so dass die Reinigung des Objekts ggf. schon vor dem Erreichen des vorbestimmten Reinigungserfolgs E unterbrochen wird. Die Entscheidung darüber kann vorzugsweise durch die Steuereinrichtung getroffen werden. Weiterhin könnte in der Steuereinrichtung ein "minimaler" Reinigungserfolg hinterlegt sein, der im Verfahren unbedingt erreicht werden muss, wobei nach Erreichen dieses Werts die Entscheidung über die Forstsetzung der Reinigung auf Basis einer Kosten-Nutzen-Analyse erfolgt, z.B. unter Berücksichtigung einer Abklingkurve.
  • Sofern der eingestellte Reinigungserfolg E erreicht werden soll, dann würde, wie in Figur 4 ersichtlich, ein Rücksprung (siehe Abzweig N hinter Schritt IIIc) in der iterativen Schleife erfolgen, um einen weiteren Reinigungsschritt lila durchzuführen, wobei dann gegebenenfalls wieder zunächst die lokale Überprüfung (Schritt IIIb) erfolgen kann.
  • Die Anzeige 30 ist vorzugsweise frei konfigurierbar und so könnten beispielsweise auch weitere oder alternative Graphen, Eingabefelder etc. angezeigt werden.
  • So könnte bspw. auch das Diagramm aus Figur 3 von Interesse für die Ermittlung eines Reinigungserfolgs E sein. Hier wird die Abklingkurve A für die erfassten Verschmutzungspartikel P in Abhängigkeit von den bisher durchgeführten Reinigungsschritten Rn gezeigt.
  • Entlang der y-Achse ist dabei die Kontamination an Verschmutzungspartikeln (PAC) in ppm angegeben. Die Abklingkurve A zeigt hier die mit Hilfe der Messungen ermittelte Anzahl der Verschmutzungspartikel von bereits gereinigten Flächen des Bauteils an. Dabei werden jedoch nur Verschmutzungspartikel P in Betracht gezogen, die größer (Durchmesser) als 5 µm sind. Entlang der x-Achse sind die einzelnen Reinigungsschritte Rn aufgetragen. Des Weiteren ist graphisch auch der Wert, ab dem von einem Reinigungserfolg E ausgegangen wird, eingezeichnet. Dies entspricht hierbei ca. einer Kontamination an Verschmutzungspartikeln von 50 ppm.
  • Mittels der untenstehenden Formel kann die Partikelkontamination für die Abklingkurven in ppm (parts per million) des zu reinigenden Bauteils B ermittelt werden. PAC ppm = k 1 p 1 / m 3 πr 1 2 + k 2 p 2 / m 3 πr 2 2 + k 3 p 3 / m 3 πr 3 2 … * 10 ∧ − 6
    Figure imgb0001
  • Dabei werden für jeden Größenkanal k1, k2, k3 die aufsummierten Verschmutzungspartikel p1, p2, p3 pro Kubikmeter m3 mit einer entsprechenden Kreisfläche πr1 2, πr2 2, πr3 2 multipliziert. Der Radius der Kreisfläche entspricht hierbei der Hälfte der Größe eines maximalen Verschmutzungspartikels p je Größenkanal k. Bei einem Größenkanal k1 von 0 bis 0,3 µm liegt der Radius r1 also bei einer Größe von 0,15 µm.
  • Die entsprechenden Ergebnisse für jeden Größenkanal k1, k2, k3 werden aufsummiert und ergeben die Partikelkontamination in ppm auf einem zu reinigenden Bauteil B für die bis dahin durchgeführten Reinigungsschritte. Diese Partikelkontamination in ppm ist ein Maß eines Bedeckungsgrads des Objekts mit Partikeln bzw. entspricht also einem "Obscuration Faktor", der ein Maß für eine theoretisch mit Partikeln bedeckte zusammenhängende Fläche bezogen auf eine Fläche von 1 m2 eines Objekts darstellt. Der Vorteil dieser Partikelkontaminations-Ausgabe ist, dass diese relativ ist und somit unabhängig von der Größenverteilung der Verschmutzungspartikel und unabhängig von der Form der Partikelverschmutzung. Im Übrigen ist die Ausgabe eines Obscuration Faktors wünschenswert, da es sich dabei um einen etablierten Standard zur Klassifizierung von Kontaminationen handelt, auf den insbesondere im Bereich Qualitätssicherung und Funktionalitätssimulationen regelmäßig zurückgegriffen wird. Dadurch ist die oben beschriebene Partikelkontamination auch leicht vergleichbar mit anderen Partikelkontaminationen, bspw. in anderen Reinräumen, in denen eine ähnliche Reinigung etc. durchgeführt wird.
  • Es ist zu erkennen, dass die Abklingkurve A in Figur 3 und der zuvor eingestellte Wert für einen Reinigungserfolg E sich bei dem vierten Reinigungsschritt R4 überschneiden. Das heißt, dass hier nach dem vierten Reinigungsschritt R4 ein Reinigungserfolg E für das Bauteil B erzielt und auch dokumentiert worden ist.
  • Anders als in Figur 3 gezeigt, kann eine Abklingkurve zumindest teilweise auch extrapoliert werden. Beispielsweise kann auf Grundlage der Messwerte von zwei bereits durchgeführten Reinigungszyklen der weitere Verlauf einer Abklingkurve, d.h. die Partikelkontamination für jeden weiteren Reinigungszyklus, näherungsweise (voraus-)berechnet werden. Dazu können (anders als in Figur 3) auch die Verschmutzungspartikel bestimmter oder aller Größenkanäle aufsummiert werden und in die beschriebene Formel eingesetzt werden. Bei der Extrapolation ist von einem näherungsweisen exponentiellen Verlauf der Abklingkurve auszugehen, da in jedem Reinigungsschritt in etwa dieselbe prozentuale Reduktion von Verschmutzungspartikeln auf dem Objekt erfolgt. Folglich ist das Partikelbelastungsprofil eines durchzuführenden Reinigungsschritts maßgeblich von der noch auf dem Objekt verbliebenen Verschmutzungspartikelkonzentration (Restverschmutzung) abhängig, was einen angenäherten exponentiellen Verlauf bedingt. Vorteilhafterweise kann eine Vorausberechnung einer Abklingkurve für eine Planung des Reinigungsverfahrens im Hinblick auf eine Kosten-Nutzen-Analyse genutzt werden.
  • Wurde ein Reinigungserfolg erzielt, so kann es in einem weiteren Verfahrensschritt IV (siehe wieder Figur 4, nun Abzweig Y hinter Schritt IIIc) zu einer abschließenden Berichterstellung kommen. Hierbei können sämtliche erfasste Daten in der Protokolliereinrichtung 40 protokolliert werden.
  • In der Anzeige 30 (siehe Figur 2) sind außerdem noch weitere Diagramme und Eingabefelder zu erkennen. In einem Abschnitt 31 links oben in der Anzeige 30 wird hier zum einen der aktuelle Reinigungsschritt 31' angezeigt. In diesem Fall handelt es sich um den dritten Reinigungsschritt. Zum anderen wird die im aktuellen Reinigungsschritt schon angewendete Zeit 31" in Sekunden angegeben (hier 20 Sek). Zudem wird sowohl die Zeit 31‴ angegeben, die für die dem aktuellen Reinigungsschritt Rn vorhergehenden Reinigungsschritte benötigt wurde, als auch die Gesamtzeit 31ʺʺ, die für die bisherige gesamte Reinigung benötigt wurde (hier 42 Sek).
  • In der Mitte oben in der Anzeige 30 ist ein Schaubild 32, das symbolisiert, ob ein vordefinierter Reinigungserfolg E eingetreten ist oder nicht. In diesem Fall symbolisiert das Schaubild 32, dass noch kein Reinigungserfolg E eingetreten ist.
  • Rechts neben diesem Schaubild 32, können hier in einer Maske 33 die Projektdaten wie Name, Datum etc. eingegeben werden.
  • Rechts unten in der Anzeige des Displays 30 befinden sich in einer Auswahleinheit 38 mehrere Auswahlbuttons 38', 38", 38‴. Zum einen kann hier das Programm beendet 38' werden, mit einem weiteren Button 38ʺ kann eine neue Reinigung gestartet werden, mit dem Button 38‴ ganz rechts außen können die bisher aufgenommen Daten gespeichert und beispielsweise mit einer Protokolliereinheit 40 protokolliert werden. Diese Protokolliereinheit 40 ist hier ebenfalls in der Recheneinheit 15 angeordnet
  • Mittels einer Eingabeeinheit 14, die hier auch mit der Recheneinheit 15 verbunden ist, können so beispielsweise die oben genannten Buttons 38', 38", 38‴ ausgewählt werden und die Gewichtung oder entsprechende Projektdaten etc. eingegeben werden.
  • Wie oben erwähnt können auch gezielte Vorversuche oder Testmessungen durchgeführt werden, bevor das eigentlich zu reinigende Bauteil gereinigt wird.
  • Dazu zeigt Figur 5 Unterschritte, die nach einem Starten der Software der Reinigungs-und Kontrollvorrichtung in Schritt II durchgeführt werden können.
  • Zunächst erfolgt eine Leermessung in Schritt IIi. Das heißt, es befindet sich kein Bauteil B oder dergleichen im Reinraum 2. Die laminare Strömung 4 ist eingeschaltet und die Verschmutzungspartikel P im Reinraum 2 werden mit dem Partikelzähler 6 erfasst. So kann eine aktuelle Verschmutzung bzw. Reinheit des Reinraums 2 festgestellt werden, d.h. es kann ein Umgebungsstatus erfasst werden. Daraufhin kann in einem weiteren Schritt IIii ein Bauteil mit einer bekannten Geometrie, beispielsweise in Form einer Prüfnormalen, in den Reinraum 2 eingebracht werden. Danach kann eine Reinigung gestartet und die abgetragenen Verschmutzungspartikel P können erfasst werden. Unter Nutzung der ermittelten Verschmutzungspartikel kann dann - wie bereits oben beschrieben - ein "objektspezifisches Dekontaminationsereignismuster" erstellt werden. Hierbei werden, vorzugsweise graphisch, die erfassten Verschmutzungspartikel in Abhängigkeit von der Zeit dargestellt.
  • Aufgrund der bekannten Geometrie der Prüfnormalen können beispielsweise bestimmte Anstiege in der Anzahl der erfassten Verschmutzungspartikel einem Reinigungsort auf der Prüfnormalen zugeordnet werden.
  • Daraufhin kann in einem Schritt IIiii erneut ein Bauteil, welches dieselbe Geometrie wie das Bauteil zuvor aufweist, einem Reinigungsprozess unterzogen werden und die abgetragenen Verschmutzungspartikel P werden erfasst. Mittels der erfassten Verschmutzungspartikel kann auch hierfür ein aktuelles Dekontaminationsereignismuster erstellt werden. Hierbei werden wieder, vorzugsweise graphisch, die erfassten Verschmutzungspartikel in Anhängigkeit von der Zeit dargestellt.
  • Das aktuelle Dekontaminationsereignismuster kann dann in einem weiteren Schritt IIiiii mit dem zuvor ermittelten objektspezifischen Dekontaminationsereignismuster verglichen werden. Hierdurch kann schnell festgestellt werden, zu welcher Zeit und an welchem Ort des Bauteils wie viele Verschmutzungspartikel auf dem aktuell gereinigten Bauteil abgetragen worden sind. Diese gewonnenen Messdaten bzw. Erkenntnisse können dann beispielsweise für eine genauere Einstellung der Reinigungsschritte oder einer genaueren Auswertung der Messergebnisse von Nutzen sein. Beispielsweise können die Messdaten im Rahmen einer Qualitätssicherung eingesetzt werden, indem bei zugekauften Bauteilen Qualitätsabweichungen von einem Standard erfasst werden. Weiterhin kann auf Grundlage der Messwerte eine Kosten-Nutzen-Analyse hinsichtlich des zu erwartenden Reinigungsaufwands eines bestimmten Bauteils erstellt werden. Auch kann anhand der Messwerte ein Reinigungsverfahren so eingestellt werden, dass ein Objekt nach erfolgter Reinigung für besonders kontaminationskritische Anwendungen, z.B. OP-Säle, freigegeben ist, d.h. besondere Anforderungen an die Sauberkeit zuverlässig erfüllt.
  • Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei den vorhergehend detailliert beschriebenen Vorrichtungen lediglich um Ausführungsbeispiele handelt, welche vom Fachmann in verschiedenster Weise modifiziert werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Weiterhin schließt die Verwendung der unbestimmten Artikel "ein" bzw. "eine" nicht aus, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können. Ebenso schließen die Begriffe "Einheit" und "Modul" nicht aus, dass diese auch aus mehreren, gegebenenfalls auch räumlich getrennten, Untereinheiten bestehen.
    • Bezugszeichenliste
    • 1 Reinigungs- und Reinheitskontrollvorrichtung
    • 2 Reinraum
    • 3 Reinigungsgerät
    • 4 quasi-laminarer Fluidstrom / quasi-laminarer Luftstrom
    • 5 Reinraumfluidausgang / Reinraumluftausgang
    • 6 Partikelzähler
    • 7 Abgasstrom
    • 8 Auswerteeinheit
    • 8a Lokalreinigungs-Auswerteeinheit
    • 8b Globalreinigungs-Auswerteeinheit
    • 9 CO2-Schneestrahl
    • 10 Düse
    • 11 Austrittsort Reinigungsgerät
    • 12 Steuereinrichtung
    • 13 Anzeigeeinheit
    • 14 Eingabeeinheit
    • 15 Recheneinheit
    • 16 Manipulator/ Drehteller
    • 17 Koordinatenbestimmungseinheit
    • 18 Beströmungsvorrichtung
    • 19 Detektionseinrichtung
    • 20 Boden
    • 21 Decke
    • 22, 22' Seitenwände
    • 23 Fluid / Luft
    • 24 Fluidkanäle / Umluftkanäle
    • 25 Reinraumfluideingang / Reinraumlufteingang
    • 27 Partikelfilter
    • 30 Anzeige
    • 31 Abschnitt
    • 31' aktueller Reinigungsschritt
    • 31ʺ aktuelle Zeit
    • 31‴ Zeit für den letzten Reinigungsschritt
    • 31ʺʺ Gesamtzeit
    • 32 Schaubild
    • 33 Maske
    • 34 Diagramm
    • 35 Balkendiagramm
    • 36, 37 Partikelbelastungsprofil
    • 36', 36ʺ, 36‴ Messdiagrammen
    • 37', 37ʺ Spalten
    • 38 Auswahleinheit
    • 38', 38ʺ, 38‴ Auswahlbuttons
    • 39 Kamera
    • 40 Protokolliereinheit
    • A Abklingkurve
    • B Objekt/ Bauteil
    • k Größenkanal
    • DB Datenbus
    • E Reinigungserfolg
    • O Oberfläche
    • P Verschmutzungspartikel
    • Rn Reinigungsschritt
    • R1, R2, R3 Reinigungsschritte
    • S1, S2, S3 gewichtete Summe
    • t Zeit
    • x, y, z Raumkoordinaten
    • G 03 - G 25 Graphen
    • ΣP Summe der erfassten Verschmutzungspartikel
    • I- IV; IIi - IIiiii; IIIa- IIId Verfahrensschritte

Claims (14)

  1. Verfahren zur Reinigung und Reinheitskontrolle von zu reinigenden Objekten (B) in einem Reinraum (2), umfassend zumindest die folgenden Schritte:
    - Bereitstellung eines zu reinigenden und zu untersuchenden Objekts (B) in einem Reinraum (2),
    - Durchleitung eines gerichteten quasi-laminaren Fluidstroms (4) durch den Reinraum (2), um lose Verschmutzungspartikel (P) zu einem Reinraumfluidausgang (5) zu befördern,
    - Abtragung von Verschmutzungspartikeln (P) von dem zu reinigenden Objekt (B) in dem Reinraum (2) mittels eines Reinigungsgeräts (3),
    - Ermitteln von am Reinraumfluidausgang (5) ankommenden Verschmutzungspartikeln (P) und Erfassen zumindest eines Partikelbelastungsprofils (36, 37) in Abhängigkeit von der Zeit (t),
    - Auswertung des zumindest einen Partikelbelastungsprofils (36, 37) mittels einer Auswerteeinheit (8) zur Ermittlung von Ergebniswerten betreffend einen Reinigungserfolg (E),
    - optional Protokollierung des zumindest einen Partikelbelastungsprofils (36, 37) und/oder der Ergebniswerte.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Verschmutzungspartikel (P) partikelgrößenaufgelöst erfasst werden.
  3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine lokale Auswertung, bei der eine Abreinigung von Verunreinigungen auf einem zu reinigenden Objekt (B) in einem lokalen Bereich erfasst wird, und eine globale Auswertung, bei der eine Abreinigung von Verunreinigungen auf dem gesamten zu reinigenden Objekt (B) erfasst wird, durchgeführt werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei zur globalen Auswertung zumindest pro Größenkanal (K) die mittels eines Partikelzählers (6) gezählten Verschmutzungspartikel (P) aufsummiert werden.
  5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei zur lokalen Auswertung eines aktuellen Reinigungsorts auf einem aktuell gereinigten Objekt Raumkoordinaten (x, y, z) einer aktuellen Objektposition des zu reinigenden Objekts (B) und einer aktuellen Geräteposition (11) des Reinigungsgeräts (3) verwendet werden.
  6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei zur Synchronisierung einer zeitlichen Reinigungsabfolge und/oder einer Auswertung des Partikelbelastungsprofils (36, 37) ein objektspezifisches Dekontaminationsereignismuster und ein aktuelles Dekontaminationsereignismuster erstellt und einander zugeordnet werden.
  7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Reinigungsgerät (3) mittels einer Steuereinrichtung (12) automatisch gesteuert wird und/oder wobei das Reinigungsgerät (3) manuell gesteuert wird und/oder wobei das Objekt (B) im Reinraum (2) mittels eines Manipulators (16) gelagert wird, welcher mittels der Steuereinrichtung (12) automatisch gesteuert wird und/oder wobei das Objekt (B) im Reinraum (2) manuell gelagert wird.
  8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei zur Reinigung eines Objekts (B) eine aktuell zu reinigende Stelle des Objekts (B) mit einem CO2-Schneestrahl (9) und/oder mit überkritischem CO2 und/oder mit einer Strahlungsquelle beaufschlagt wird.
  9. Reinigungs- und Reinheitskontrollvorrichtung (1) zur Reinigung und Reinheitskontrolle von Objekten (B), zumindest umfassend:
    - einen Reinraum (2) zur Bereitstellung des zu reinigenden und zu untersuchenden Objekts (B), wobei der Reinraum (2) einen Reinraumfluidausgang (5) aufweist,
    - eine Beströmungsvorrichtung (18), welche einen gerichteten quasi-laminaren Fluidstrom (4) im Reinraum (2) erzeugt, um lose Verschmutzungspartikel (P) zu dem Reinraumfluidausgang (5) zu befördern,
    - ein Reinigungsgerät (3) zum Abtragen von Verschmutzungspartikeln (P) von einem zu reinigenden Objekt (B),
    - eine Detektionseinrichtung (19), vorzugsweise mit einem Partikelzähler (6), zur Erfassung eines Partikelbelastungsprofils (36, 37) in Abhängigkeit von der Zeit (t),
    - eine Auswerteeinheit (8) zur Auswertung des Partikelbelastungsprofils (36, 37) und zur Ermittlung von Ergebniswerten betreffend einen Reinigungserfolg (E),
    - optional eine Protokolliereinheit (40) zur Speicherung des Partikelbelastungsprofils (36, 37) und/oder der Ergebniswerte.
  10. Reinigungs- und Reinheitskontrollvorrichtung nach Anspruch 9, wobei das Reinigungsgerät (3) zumindest eine Düsenanordnung, umfassend zumindest eine Düse (10), bevorzugt mit einem Strahlspot (11) von maximal 5 mm2, besonders bevorzugt von maximal 3,5 mm2 und ganz besonders bevorzugt von maximal 2 mm2, aufweist.
  11. Reinigungs- und Reinheitskontrollvorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Düsenanordnung des Reinigungsgeräts (3) maximal 20 cm, bevorzugt maximal 15 cm und besonders bevorzugt maximal 10 cm von einer zu reinigenden Oberfläche eines Objekts (B) angeordnet ist und/oder wobei die Düsenanordnung eine Düsenreihe umfasst, bei der bevorzugt maximal 36 Düsen (10) nebeneinander angeordnet sind, besonders bevorzugt maximal 30 Düsen (10) und ganz besonders bevorzugt maximal 25 Düsen (10).
  12. Reinigungs- und Reinheitskontrollvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 9 bis 11, wobei der Reinraum (2) eine Grundfläche von mindestens 0,25 m2, bevorzugt von mindestens 1 m2 und besonders bevorzugt von mindestens 9 m2 aufweist.
  13. Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm, welches direkt in eine Speichereinrichtung einer Steuereinrichtung (12) einer Reinigungs- und Reinheitskontrollvorrichtung (1) ladbar ist, mit Programmabschnitten, um alle Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 auszuführen, wenn das Computerprogramm in der Steuereinrichtung (12) der Reinigungs- und Reinheitskontrollvorrichtung ausgeführt wird.
  14. Computerlesbares Medium, auf welchem von einer Rechnereinheit einlesbare und ausführbare Programmabschnitte gespeichert sind, um alle Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 auszuführen, wenn die Programmabschnitte von der Rechnereinheit ausgeführt werden.
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