去离子水或高纯水的生产方法和装置制造方法及图纸

［发明专利技术领域］ 生产适用于半导体加工等领域使用的硼浓度降低了的去离子水或高纯水。 ［解决问题的方式］ 该装置包括一个装配有膜分离装置等等的初级去离子水处理单元，用于从经过预处理单元（１）生产的预处理后的水中得到去离子水，一个贮存该初级去离子水的水槽（９），和一个位于水槽（９）下游并装配有膜分离部件的次级去离子水生产部分，离子交换部件等等，用于从初级去离子水得到高纯水。在初级去离子水生产系统中，在两床离子交换去离子系统（３）的Ｋ（阳离子）柱中，硼选择性离子交换树脂设置在强酸阳离子交换树脂的上游。由于有这种硼选择性离子交换树脂，在很长的时期内可以稳定地降低两床离子交换去离子系统出水中硼的浓度。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种生产去离子水或高纯水的方法及装置。本专利技术还涉及一种其中硼浓度被大大降低的去离子水或高纯水的生产方法和生产装置。这种水可用于诸如电子工业如半导体加工工业或相关领域。专利技术的技术背景本专利技术用于生产电子工业使用的去离子水或高纯水。在这一领域中，除了对加工过程中使用的生产机械、气氛和试剂的清洁度有越来越高的严格要求以外，随着微电子设备电路密度的加大，对水(在某些情况下是超纯水)的纯度的要求也越来越高。用这种方式，保持并提高这些产品的产量。将来，这种对较高纯度水的需求将仍然存在。结果，现在人们做了许多努力除去细小颗粒、胶质和其它微量杂质，这些先前在早期的去离子水生产过程中是被忽略的。例如硼，在高纯水生产装置的进水如井水和河水中，它通常只有十几个ppb。因此，由于其含量远低于其它杂质，所以容易被忽略，不被列入的纯水生产系统的水质分析项目中。然而，随着水净化技术的发展，已经能够将杂质的含量降低到ppt的水平，但是现在认为硼也是一种采用传统的去离水和高纯水生产系统很难去除的杂质中的一种。现在参照附图说明图17展示的传统高纯水生产系统作为例子讨论硼的问题。在图17中，1是一个预处理单元，用于从进水如工业水中除去悬浮固体和某些有机物质。预处理后的水流过过滤水水槽2之后送入两床离子交换去离子系统(带除气型的两床)3，它包括一个阳离子交换树脂柱(K柱)31，除碳酸盐柱32和一个阴离子交换树脂柱(A柱)33，在这里去除离子态的杂质。4是一个除盐水水槽，用于在除去了离子态杂质之后贮存处理后的水。5是一和RO(反渗透)装置，它包含一个反渗透膜，用于除去处理后水中的杂质如残余的无机离子，有机物质和微小颗粒，其中大多数杂质离子已经被两床离子交换去离子系统了除去了。6是一个贮存经RO处理后水的水槽。7是一个真空除气器，用于从反渗透装置5流出的处理后水中除去溶解气体，如溶解氧和二氧化碳气。8是一个再生型的混床离子交换器，用于生产初级去离子水。将这种水输送到初级去离子水水槽9中。10是一个紫外氧化器，其中用紫外线照射来自水槽9的初级去离子水，以便氧化分解有机物并杀死初级去离子水中的细菌。11是一个非再生型的混床筒形深度处理器，它被设计用来从已经被纯化到高水平的去离子水中除去最后的痕量杂质离子。用一个带有超滤膜的超滤装置12从上述筒形深度处理器11的出水中除去微小颗粒。将生成的高纯水输送到使用地点13。然而，当在使用地点分析上述系统生产的高纯水的水质时，却发现与其它元素相比，硼(B)的浓度相当高，表1展示的是一典型的分析结果，从表1可以看到其它元素已经被降到小于等于10ppt的水平。表1 < >N.D.未测出这种硼泄漏(例如，在高纯水中硼浓度不低的事实)确实是意想不到的。换句话说，在上述传统的高纯水生产系统中，两床离子交换去离子系统3、RO装置5、再生型混床离子交换器8和筒形深度处理器11似乎是起到了除硼的作用，因此对硼能流出上述传统的高纯水生产系统而未被有效地去除，这一点是意想不到的。为了更仔细地研究在高纯水中硼浓度较高这一现象，本专利技术人在图17所示的使用地点13连续30监测传统高纯水生产系统所生产的高纯水浓度。发现不仅未能明显地去除硼，而且如图16所示，硼的浓度还随时间变化。此外，在每五天的固定穿透终点运行(在硅或氯开始泄漏之前，交换周期终止在五天固定的穿透终点上)之后，在离子交换器再生的条件下，测量两床离子交换去离子系统出水中的硼浓度，发现处理后水的电导率保持在很低的水平，如图15所示，硼在交换周期很早的阶段就泄漏了。在位于两床离子交换去离子系统下游的再生型混床离子交换器和筒形深度处理器中都观察到了许多相同的现象(硼离子泄漏)。这种新的观察结果与至今为止的传统认识，是相抵触的，根据传统的认识，假设其它的阴离子不存在，具有高吸附容量的强碱阴离子交换树脂能够有效地去除硼。此外，过去没有进行这种观察的原因是有依据的，如上所述，硼没有带来任何实际问题，因此，几乎注意不到高纯水生产系统生产的去离子水中含有微量的硼。如图15所示，当装有强碱阴离子交换树脂的阴离子交换柱再生之后，硼浓度马上降低到极其低的水平，可以推测这就是为什么以前没有做上述本专利技术人的观察的原因。即使在采用强碱阳离子交换树脂的传统方法中，也只是在再生树脂之后很短的时期内可以有效地去除硼，因此，通过使用大量的这种类型的树脂(延长再生之间的时间)或频繁进行再生，有可能将硼的浓度维持在低浓度上。然而，从经济观点来看，这些措施不适于商业应用。如果半导体加工装置和类似设备使用了没有完全去除硼的高纯水，由于水中硼浓度不稳定，会带来各种各样的有害影响。例如，当打算在基质上形成一个n沟道(n channel)晶体管时，该晶体管的阈值电压取决于基质中的硼浓度，因此，存在着最终产品半导体仪器的性能被严重损害的可能性。而且，随着近些年来电路集成化的水平不断提高，已经出现了加工微型n沟道MOS晶体管的特殊要求。在这些情况下，从防止MOS晶体管击穿的观点来看，需要严格控制沿基质深度方向上硼的浓度，但如果所使用的水的硼浓度是不稳定的，那么不可能进行这种控制。因此，现在充分降低用于冲洗微电子仪器等设备的高纯水中的硼浓度已经被摆在越来越重要的位置上了。本专利技术的内容鉴于传统的离子交换去离子技术固有的上述问题，本专利技术设想提供一种硼浓度被大大降低的去离子水或高纯水的生产方法和生产装置。本专利技术的另一个目的是提供一种去离子水或高纯水的生产方法和生产装置，其中无需增加再生离子交换器的再生周期数量，或在非再生离子交换器中增加更换离子交换树脂的频率，便可将硼浓度持续维持在低的水平。本专利技术的再一个目的是提供一种去离子水或高纯水的生产方法和生产装置，其中对半导体加工工业和相关领域来说，硼浓度被降低到足够低的水平。实现本专利技术这些目的和目标的特点和优点列举在所附权利要求书中。根据第一专利技术，在生产去离子水或高纯水的方法中，包括去除悬浮固体的预处理，从预处理后的水中除去离子和非离子物质的顺流净化处理，在顺流净化处理的某一阶段使预处理后的水与硼选择性离子交换树脂(boron selective ion exchange resin)相接触的除去硼。用在第一专利技术的硼选择性离子交换树脂可以是任何选择除去硼的离子交换树脂，典型的例子是含有多元醇基团作为宫能团的AMBERLITE(商标名称Rohm和Haas公司)IRA-743T以及DIAION CRB02(三菱化成社制)。根据本专利技术，必要条件是使用硼选择性离子交换树脂。如果使用先前被认为具有出色的硼吸附容量和交换容量的传统的强碱阴离子交换树脂，那么如上所述，大量的硼会出乎意外地在早期泄漏，因此不能实现本专利技术的目的。上文提到的术语“预处理”可以是包括絮凝/沉淀、过滤、串联絮凝/过滤、活性炭吸附、膜法去除浊度等等在内的任何处理。上文提到的术语“净化处理”可以是包括离子交换、反渗透、电再生离子交换等等在内的任何处理。短语“预处理后的水与硼选择性离子交换树脂相接触”是指这样一个过程，其中预处理后的水流过装有硼选择性离子交换树脂的离子交换柱，不过其它的离子交换树脂可以在柱内与硼选择性树脂相混合，或者相对于硼选择树脂成层排列。第二专利技术涉及用于实现上述方法的生产去离子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种去离子水或高纯水生产方法，其中对进水进行预处理以除去悬浮固体，借助于净化处理从该预处理后的水中除去离子的和非离子物质，其特征在于： 在净化处理过程的某一阶段，使上述预处理后的水与硼选择性离子交换树脂相接触，除去上述预处理水中所含的硼。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：田辺円，金子栄，神藤郁夫，
申请(专利权)人：奥加诺株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]