CN101144986A - 光刻投影设备、气体吹扫方法、设备制造方法和吹扫气体提供系统 - Google Patents

光刻投影设备、气体吹扫方法、设备制造方法和吹扫气体提供系统 Download PDF

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Abstract

光刻投影设备包括支架，所述支架用于支撑图案形成装置，所述图案形成装置用于依照所期望的图案来使投影射束形成图案。所述设备具有用于保持衬底的衬底台，所述投影系统用于把已形成图案的射束投影到衬底的目标部分上。所述设备还具有吹扫气体提供系统，用于在光刻投影设备的部件表面附近提供吹扫气体。所述吹扫气体提供系统包括吹扫气体混合物生成器，用于生成包括至少一种吹扫气体和水分的吹扫气体混合物。所述吹扫气体混合物生成器具有用于向吹扫气体添加水分的补湿器，并且具有与所述吹扫气体混合物生成器相连并且用于在表面附近提供吹扫气体的吹扫气体混合物出口。

Description

光刻投影设备、气体吹扫方法、设备制造方法和吹扫气体提供系统
本申请是申请日为2004年7月21日，申请号为200480021018.4，发明名称为“光刻投影设备、气体吹扫方法、设备制造方法和吹扫气体提供系统”的中国发明专利申请的分案申请。
相关申请
此申请是2003年7月21日提出的第10/623,180号美国专利申请的部分继续申请。将上述申请的整体教示在此引入，以供参考。
背景技术
总体上讲，在使用期间，即使大多数设备在真空中操作，存在于光刻投影设备中的部件表面也会被污染。特别的是，在光刻投影设备中光学部件(诸如反射镜)的污染会对设备的性能产生不良影响，这是因为这种污染会影响光学部件的光学性质。
众所周知，可以通过吹扫光刻投影设备的空间来减少光刻投影设备的光学部件的污染，依照这种方法，这种部件被置于称为吹扫气体的超高纯度的气体中。所述吹扫气体可防止表面污染，例如烃的分子污染。
此方法的缺陷在于：吹扫气体会对光刻投影过程中使用的化学品的活性产生不良影响。由此，需要一种改进的吹扫气体，其不会对光刻过程中使用的化学品活性产生不利的影响。
发明内容
人们已经发现：在配有吹扫气体的环境中，某些类型的辐射敏感材料(抗蚀剂)、特别是对紫外线辐射和缩醛基(acetal-base)的感光性树脂很敏感的抗蚀剂无法起到适当的作用，并且发现这些抗蚀剂需要水分、例如水汽来显影。然而，在已知的光刻方法中使用的吹扫气体中不存在水分。由此，用于此类抗蚀剂的已知吹扫气体提供系统是不合适的。此外，吹扫气体可能对存在于光刻投影设备中的测量装置的性能产生影响，所述测量装置诸如是干涉测量仪器。人们已经发现：由于缺乏水分，吹扫气体影响折射率，并且由此还改变干涉测量的测量结果。此外，人们也已经发现：其中吹扫气体不接触液态水的装置(诸如在膜片接触器中)对于向吹扫气体添加水分十分有用。特别的是，由熔融的全氟化的热塑塑料构成的膜片接触器能够使处于高流速的吹扫气体湿润，同时不会产生万亿分之一以上的污染物。
本发明的一方面在于提供一种改进的光刻投影设备，并且特别是这样一种光刻投影设备，其中可以利用吹扫气体来减少污染，但是不会影响抗蚀剂的显影。
依照本发明的一个方面，一种光刻投影设备包括用于提供辐射的投影射束的照明器以及用于支撑图案形成装置的支架结构。所述图案形成装置用于依照所期望的图案使投影射束形成图案。衬底台用于保持衬底。投影系统用于把已形成图案的射束投影到衬底的目标部分上。至少一个吹扫气体提供系统用于向至少部分光刻投影设备提供吹扫气体。具有吹扫气体混合物生成器的至少一个吹扫气体提供系统包括补湿器，其用于向吹扫气体添加水分。所述吹扫气体混合物生成器用于生成吹扫气体混合物。所述吹扫气体混合物包括至少一种吹扫气体和水分。吹扫气体混合物出口与吹扫气体混合物生成器相连，并且用于向至少部分光刻投影设备提供吹扫气体混合物。由此，存在水分，并且化学品的活性、例如抗蚀剂的显影不会受到吹扫气体的影响。
依照本发明的另一方面，一种吹扫气体提供系统包括吹扫气体混合物生成器，所述吹扫气体混合物生成器包括补湿器，其用于向吹扫气体添加水分，所述吹扫气体混合物生成器用于生成吹扫气体混合物，所述吹扫气体混合物包括至少一种吹扫气体和水分；以及吹扫气体出口。在一个例子中，吹扫气体出口用于向至少部分光刻投影设备提供吹扫气体混合物。
在优选的实施例中，所述吹扫气体混合物提供系统包括吹扫气体源；水源以及具有用于向吹扫气体添加水分的补湿器的吹扫气体混合物生成器。作为选择，所述提供系统还包括水加热装置，如此使得水在进入补湿器的过程中或者在这之前被加热。
优选的是，用于吹扫气体提供系统和光刻保护设备的补湿器包括包含吹洗气流的第一区域以及含水的第二区域，其中第一和第二区域由透气膜片分离，所述透气膜片基本上能够抵抗液体侵入。更加优选的是，所述补湿器包含：
a)一束多个全氟化的透气热塑空心纤维膜片，具有第一末端和第二末端，其中所述膜片具有外表面和内表面，并且内表面包括腔管；
b)利用不透液体的全氟化的热塑密封件罐装(potted)的该纤维束的每一末端形成了具有环绕的全氟化的热塑壳体的单一末端结构，其中所述纤维末端对液体流开放；
c)所述壳体具有内壁和外壁，其中内壁确定内壁和空心纤维膜片之间的液体流量；
d)所述壳体具有与吹扫气体源相连的吹扫气体进口和吹扫气体混合物出口；并且
e)所述壳体具有与水源相连的进水口和出水口，其中吹扫气体进口与纤维束的第一末端相连并且吹扫气体混合物出口与纤维束的第二末端相连，或者所述进水口与纤维束的第一末端相连并且出水口与所述纤维束的第二末端相连，
并且其中所述吹扫气体混合物包括至少一种吹扫气体和水分。
依照本发明的另一方面，用于使吹扫气体湿润的方法包括使吹扫气体通过如上所述的补湿器持续足以使吹扫气体湿润的时间周期。依照特殊的实施例，把湿润的吹扫气体提供给至少一部分光刻投影设备。此方法包括通过把水分添加至吹扫气体来生成具有至少一种吹扫气体和水分的吹扫气体混合物，并且把吹扫气体混合物提供给至少一部分光刻投影设备，其中所述吹扫气体混合物包括吹扫气体和水分。由此，所述光刻投影设备中使用的化学品不会受吹扫气体的影响。
依照本发明的又一方面，一种设备制造方法包括提供至少部分由辐射敏感材料层覆盖的衬底；把如上所述的方法应用于至少一部分衬底；提供已形成图案的辐射投影射束；把已形成图案的辐射射束投影到辐射敏感材料层的目标部分上；并且在所述设备制造方法中使用的部件表面附近提供吹扫气体混合物。
将根据附图仅仅通过举例的方式来描述本发明的更多细节、方面和实施例。
附图说明
图1示意性地示出了根据本发明的光刻投影设备的实施例的例子。
图2示出了根据本发明的EUV照明系统和光刻投影设备的投影光学部件的侧视图。
图3示意性地示出了根据本发明的吹扫气体提供系统的例子的电路图。
图4示意性地示出了适用于图3例子中的补湿器设备。
图5是空心纤维膜片补湿器的图示，其更加适合用于图3的例子中。
图6示出了用于示例1的膜片接触器测试流形。
图7示出了用于特别清洁干燥空气(XCDA)的气体色层分离/火焰离子化检测器(GC/FID)的读数。
图8示出了已经通过补湿器的XCDA的GC/FID的读数，如示例1所描述的那样。
图9示出了XCDA的气体色层分离/脉冲火焰光度检测器(GC/PFPD)的读数。
图10示出了已经通过补湿器的用于XCDA的GC/PFPD，如示例1所描述的那样。
具体实施方式
本发明提供了用于使吹扫气体湿润的设备和方法。尽管这种湿润的吹扫气体在光刻系统中尤其有益，但是其用途不局限于这种系统。通过本发明的方法把水引入到系统中可以避免因引入水而使吹扫气体受污染的方法。
如此处采用的术语“图案形成装置”应该被广泛解释为涉及一种装置，所述装置可被使用以使入射的辐射射束具有形成图案的横截面，所述横截面对应于将于衬底目标部分中创建的图案。在此上下文中还使用了术语“光阀”。通常，所述图案将对应于设备中在所述目标部分被创建的一特定的功能层，诸如集成电路或者其它的设备(参见下文)。这种图案形成装置的例子是掩模。在光刻技术中，掩模的概念是公知的，并且它包括诸如复体(binary)、交替相移以及衰减相移之类的掩模类型，以及各种混合掩模类型。依照掩模上的图案，在辐射射束中放置这种掩模，可以使照射到掩模上的辐射有选择性的传输(在透射掩模的情况下)或者反射(在反射掩模的情况下)。在掩模的情况下，所述支架结构通常是掩模台，其确保所述掩模可以被保持在入射辐射射束中的期望位置，并且确保如果期望的话，它可以相对于所述射束被移动。
这种图案形成装置的另一个例子是可编程反射镜阵列。这种阵列的一个例子是具有粘弹性控制层和反射面的矩阵可编址表面。这种设备背后的基本原理在于：例如，所述反射面的被编址区域将入射光反射作为衍射光，而未编址区域将入射光反射作为非衍射光。使用适当的过滤器，可以从反射射束中滤出非衍射光，只剩下衍射光。以这样的方式，所述射束依照矩阵可编址表面的编址图案而成为有图案的。可编程反射镜阵列的可替代实施例采用微小反射镜矩阵排列，通过施加适当的定位电场、或者通过采用压电致动器，每个微小反射镜均绕一轴单独地逐个倾斜。同样，所述反射镜是矩阵可编址的，如此使得已编址的反射镜将依照不同的方向把入射辐射射束反射至未编址反射镜。以这样的方式，所述反射射束依照矩阵可编址反射镜的编址图案而形成图案。所要求的矩阵编址可以使用适当的电子设备来执行。在此处所描述的两种情况中，所述图案形成装置可以包括一个或多个可编程反射镜阵列。例如可以从美国专利5,296,891和5,523,193以及PCT公开WO 98/38597和WO 98/33096中看到有关此处所提及的反射镜阵列的更多信息。在可编程反射镜阵列的情况下，所述支架结构可以具体化为框架或者台，例如，根据需要，其可以被固定或者是可移动的。
图案形成装置的另一个例子是可编程LCD阵列。在美国专利5,229,872中给出了这种构造的例子。如上所述，所述支架结构在此情况下可以被具体化为框架或者台，例如，根据需要，其可以被固定或者是可移动的。
为了简明，在某些地方，此文本的其余部分特别集中于涉及诸如掩模和掩模台之类的光刻设备的例子上。然而，在此处所述的湿润的吹扫气体生成器的较宽语境下，应该可以看出在这种实例中讨论的通用原理。
例如，在集成电路(IC)的制造中可以使用光刻投影设备。在这种情况下，所述图案形成装置可以生成对应于所述IC的单层的电路图案，并且此图案可以在衬底(硅晶片)上的目标部分(例如包括一个或多个冲模)上成像，其中所述衬底已经被涂有一层辐射敏感材料(抗蚀剂)。总体上讲，单个晶片往往包含相邻目标部分的整个网络，所述目标部分经由所述投影系统一次一个地被连续照射。在采用由掩模台上的掩模生成图案的现有设备中，在两个不同类型的机器之间会产生差别。在一种类型的光刻投影设备中，通过立即使整个掩模图案在所述目标部分上曝光来照射每一目标部分。通常把这种设备称为晶片分节器(stepper)。在通常被称为步进扫描设备的可替代的设备中，通过沿给定参考方向(“扫描”方向)在投影射束下渐进地扫描所述掩模图案、同时平行于或者反平行于此方向来同步扫描衬底台，以此来照射每一目标部分。总体上讲，由于所述投影系统将具有放大因数M(通常<1)，所以扫描衬底台的速度V将是因数M的倍数，其中所述掩模台将以此来被扫描。关于此处描述的光刻设备的更多信息例如可以从美国专利6,046,792中看到。
在使用光刻投影设备的已知制造工艺中，图案(例如在一掩模中)被成像在衬底上，所述衬底至少部分地被一层辐射敏感材料(抗蚀剂)覆盖。在此成像步骤之前，所述衬底可以经历各种的工序，例如打底准备，抗蚀剂涂敷以及软烘焙。曝光以后，所述衬底可以经历其它工序，例如后曝光烘焙(PEB)，显影，硬烘焙以及已成像图案的测量/检查。把此工艺阵列用作为使器件的单层形成图案的基础，所述器件例如是IC。然后，这种已形成图案的层可以经历各种工艺，诸如蚀刻、离子注入(掺杂)、金属化、氧化、化学一机械抛光等等，所有这些工艺都用于完成单个层。如果要求若干层，那么将为每一新层重复所述整个工序或者其变型。重要的是：确保各种堆积层的重叠(并置)尽可能准确。为此目的，在晶片上的一个或多个位置处提供小型参考标记，由此定义晶片上坐标系的原点。使用与衬底驾持器定位装置(以下称为“对准系统”)相组合的光学和电子设备，每当必须把新的层并置于现有层上时，可以再定位所述标记，并且可以用作对准参考。最后，在所述衬底(晶片)上提供一器件阵列。然后，通过诸如切割或者锯割之类的技术把这些器件彼此分离，其中，可以把单个器件安装在与插脚等等相连的载体上。例如，可以从由Peter van Zant、McGrawHill出版公司于1997年出版的书“Microchip Fabrication：APractical Guide to Semiconductor Processing”(第三版，ISBN0-07-067250-4)获得有关这些工艺的进一步信息。
为了简单起见，把所述投影系统以下称为“透镜”。然而，此术语应该被广泛解释为包含各种类型的投影系统，例如包括折射光学器件、反射光学器件和反折射光学系统。所述辐射系统还可以包括依照用于引导、成形或者控制辐射投影射束的任何设计类型来操作的部件，并且以下把这种部件共同地或者单独地称为“透镜”。此外，所述光刻设备可以是具有两个或更多衬底台(和/或两个或更多掩模台)的类型。在这种“多个台”设备中，可以在并行或准备步骤中使用额外的台，其中所述步骤可以在一个或多个台上进行，同时一个或多个其它台可用于曝光。例如在第5,969,441号美国专利和WO 98/40791中描述了双级光刻设备。
尽管在此文本中特别提及了在制造IC的过程中使用依照本发明的设备，但是应该明确理解的是，这种设备还具有许多其它可能的应用。例如，它可以在制造集成光学系统、磁畴存储器的向导和检测图案、液晶显示面板、薄膜磁头等等中被使用。本领域普通技术人员可以理解的是，在这种可替代的应用的环境中，在此文本中，术语“标线”、“晶片”或者“冲模”的任何使用都应该视为可以分别由更通用的术语“掩模”、“衬底”和“目标部分”所替换。
在本文献中，术语“辐射”和“射束”用来包含所有类型的电磁辐射，包括紫外线(UV)辐射(例如波长为365、248、193、157或者126纳米)和超紫外(EUV)辐射(例如波长在5-20纳米的范围内)，以及诸如离子束或者电子束的粒子束。
图1示意性地描述了依照本发明实施例的光刻投影设备1。所述设备1包括底板BP。所述设备还可以包括辐射源LA(例如，EITV辐射)。第一对象(掩模)台MT装备有用于保持掩模MA(例如，标线)的掩模夹持器，并且与第一定位装置PM相连，所述第一定位装置PM根据投影系统或者透镜PL而准确地定位所述掩模。第二对象(衬底)台WT装备有用于保持衬底W(例如，涂覆抗蚀剂的硅晶片)的衬底夹持器，并且与第二定位装置PW相连，所述第二定位装置相对于投影系统PL来准确地定位衬底。所述投影系统或者透镜PL(例如，反射镜组合)用于使掩模MA的被照射部分在衬底W的目标部分C(例如，包括一个或多个冲模(die))上成像。
正如此处所描述的那样，所述设备是反射类型(即，具有反射掩模)。然而，总体上讲，它还可以是透射类型，例如具有透射掩模。作为选择，所述设备可以采用另一种图案形成装置，诸如如上所述类型的可编程反射镜阵列。
源LA(例如，放电或者激光产生等离子体源)产生辐射。例如，此辐射可以直接被馈入照明系统(照明器)IL，或者在穿过诸如射束扩展器EX之类的调理装置之后被馈入。所述照明器IL可以包括调节装置AM，用于设定所述射束中强度分布的外部和/或内部的径向程度(通常被分别称为σ-外部和σ-内部)。此外，其通常包括各种其它部件，诸如积分器IN和聚光镜CO。以这种方式，照射在掩模MA上的射束PB在其横截面中具有期望的均匀性和强度分布。
就图1而言应该注意的是，源LA可以位于光刻投影设备的壳体内，例如就像当所述源LA是汞灯时的情况相同，但是它也可以远离光刻投影设备。它产生的辐射被引导至所述设备。当所述源LA是受激准分子激光器时，后者的情形是最经常发生的情况。本发明包含这两个情形。
随后，所述射束PB阻断所述掩模MA，所述掩模MA被保持在掩模台MT上。穿过所述掩模MA之后，所述射束PB通过透镜PL，所述透镜用于把射束PB聚焦在衬底W的目标部分C上。借助于第二定位装置PW和干涉仪IF，所述衬底台WT例如可以被准确地移动，从而沿射束PB的路径来定位不同的目标部分C。同样，例如在从掩模库中机器检索到掩模MA之后，或者在扫描期间，第一定位装置PM可被使用以相对于射束PB的路径来准确地定位掩模MA。总体上讲，对象台MT、WT的移动将借助于长行程模块(粗定位)和短行程模块(精细定位)来实现，这些内容没有在图1中明确示出。然而，在晶片分节器(与分节及扫描设备相反)的情况下，所述掩模台MT可以仅仅与短行程致动器连接，或者可以被固定。可以使用掩模对准标记M1和M2以及衬底对准标记P1和P2来对准掩模MA和衬底W。
所述设备可以在两种不同的模式中被使用：
1.在分节模式中，所述掩模台MT基本上保持不动，并且整个掩模图像立刻、即一次“闪现”地投影在目标部分C上。然后，把所述衬底台WT沿X和/或Y轴方向移动，以致于不同的目标部分C可被射束PB照射；
2.在扫描模式中，除了没有在一次“闪现”中使给定的目标部分曝光之外，应用了基本上相同的方案。相反，所述掩模台MT能够以速度v沿给定方向(所谓的“扫描方向”，例如Y轴方向)移动，以便使投影射束PB在掩模图像之上扫描。同时，所述衬底台WT以速度V沿相同或者相反的方向同时移动，V＝Mv，其中M是透镜PL的放大率(通常，M＝1/4或者1/5)。用这样的方式，可以曝光相对较大的目标部分C，而不会损害分辨率。
图2示出了可用于图1的光刻投影设备1的投影系统PL和辐射系统2。所述辐射系统2包括照明光学部件单元4。所述辐射系统2还可以包括源收集器模块或者辐射单元3。所述辐射单元3装备有辐射源LA，其可以由放电等离子体形成。所述辐射源LA可以采用气体或者蒸汽，诸如氙气(Xe)或者锂(Li)蒸汽，其中可以产生非常热的等离子以便在电磁波谱的EUV范围内发射辐射。所述非常热的等离子是通过令放电的部分电离等离子体叠并(collapse)在光轴0上来产生的。对于有效生成所述辐射而言，需要氙、锂蒸汽或者任何其它适当气体或蒸汽的0.1毫巴的分压。由辐射源LA发射的辐射从源室7经由阻气结构或者“箔阱”9传递到收集室8中。阻气结构9包括通道结构，诸如EP 1 233 468 A和EP 1 057 079 A中详细说明的那种。
所述收集室8包括辐射收集器10，其可以是掠入射收集器。由收集器10传递的辐射由光栅光谱过滤器11反射，以便在收集室8中的口孔处聚焦至虚拟源点12。从收集室8，在照明光学部件单元4中，把所述投影射束16经由正入射反射器13和14反射在定位于标线或者掩模台MT上的标线或者掩模。已形成图案的射束17被形成，其是在投影系统PL中经由反射元件18和19在晶片台或者衬底台WT上成像的。通常，在照明光学部件单元4和投影系统PL中存在比所示出的更多的元件。
如图2中所示，所述光刻投影设备1包括吹扫气体提供系统100。所述吹扫气体提供系统100的吹扫气体出口130-133被定位在投影系统PL和辐射系统2中反射器13和14及反射元件18和19附近，如图2所示。然而，如果期望，那么设备的其它部分也可以装备有吹扫气体提供系统。例如，所述光刻投影设备的标线和一个或多个传感器可以配有吹扫气体提供系统。
在图1和2中，所述吹扫气体提供系统100被定位在光刻投影设备1的内部。所述吹扫气体提供系统100可以依照任何方式来控制，所述方式适用于使用设备1外部的任何装置的特定实现方式。然而，也能够把吹扫气体提供系统100的至少某些部分定位在光刻投影设备1的外部，所述某些部分例如是吹扫气体混合物生成器120。
图3示出了吹扫气体提供系统100的示例性实施例。吹扫气体进口110与吹洗气体提供设备(未示出)相连，所述吹洗气体提供设备用于提供基本上没有水分的干燥气体，并且例如是加压供气回路、具有压缩干燥气体的汽缸或者其它设备。所述干燥气体通过吹扫气体混合物生成器120被馈送。在所述吹扫气体混合物生成器120中，如下面将解释的那样，进一步净化所述干燥气体。此外，所述吹扫气体混合物生成器120包括补湿器150，其用于向吹扫气体出口130的干燥气体添加水分。其它吹扫气体出口131和132不与补湿器150相连。由此，在吹扫气体出口130，存在有包括吹扫气体和水分的吹扫气体混合物，而在其它吹扫气体出口131和132只有干燥的吹扫气体存在。由此，所述吹扫气体混合物可以被只提供于具有需要水分的化学品的附近表面，诸如提供于晶片台WT，而光刻投影设备1的其他部分可以被提供有干燥的吹扫气体，即没有水分的。然而，本发明不局限于其中所述生成器只有一个出口提供吹扫气体混合物的吹扫气体混合物生成器。
此外，因为把水分添加到吹扫气体，所以吹扫气体混合物的性质、诸如水分的相对湿度或者纯度可以被准确控制。此外，由于所述补湿器，所述系统非常灵活，这是因为所述补湿器允许存在于吹扫气体混合物中的水分量易于通过向吹扫气体添加更多或更少的水分来调节。
所述吹扫气体混合物生成器120沿流向包括：净化设备128、流量计127、阀门125、减压器129、热交换器126和补湿器150。
把压缩的干燥空气(CDA)从CDA源(未示出)经由吹扫气体进口110提供给净化设备128。所述CDA由净化器128来净化。所述净化器128包括两个平行流分支128A和128B，这两个分支沿流向均包括：自动阀1281或者1282以及可再生的净化装置1283或者1284。所述可再生的净化装置1283和1284均装备有用于加热的加热元件，并且由此再生各个净化装置1283和1284。所述流分支把净化装置1283和1284的下游连接至断流阀1285，所述断流阀1285由纯度传感器1286来控制。
因为净化器是可再生的，所以当所述净化器已经充满从吹扫气体中去除的化合物时，通过再生所述净化器来使得所述系统可以长时间使用。所述可再生的净化器可以是任一适当的类型，例如，可以是用于通过诸如吸附、催化之类的物理过程从气体中去除污染的化合物或者粒子的可再生过滤器，这与木炭过滤器中进行的不可再生的化学过程相反。总体上讲，可再生的净化器不包含有机材料，并且可再生的净化器通常包含适用于在物理上结合吹扫气体污染物的材料，诸如包括沸石、氧化钛、镓或者钯化合物的金属或者其它。优选的净化器是惰性气体和亲氧的净化器，诸如可以从Mykrolis公司获得的AeronexInert或者XCDA净化器(CE-70KF-I、O或者N)。
所述净化装置1283和1284可以交替地被置于净化状态和再生状态，在净化状态中，所述CDA被净化。在再生状态中，所述净化装置由各个加热元件来再生。由此，例如，在净化装置1283净化CDA的同时，所述净化装置1284被再生。所述净化设备128可以由此连续地操作，同时维持净化的恒定水平。
所述自动阀1281和1282与相应净化装置1283和1284的操作相一致地被操作。由此，当净化装置1283或者1284被再生时，对应的阀门1281或者1282是闭合的。当净化装置1283或者1284用于净化时，对应的阀门1281或者1282被开启。
净化后的CDA通过断流阀1285来馈送，所述断流阀1285由纯度传感器1286来控制。当已经净化的CDA的纯度低于预定阈值时，所述纯度传感器1286自动地关闭断流阀1285。由此，可以自动地防止不足纯度水平的吹扫气体污染光刻投影设备1。
已经净化的CDA流可以经由流量计127来监控。所述阀门125可用于人工地截断气流。所述减压器129在减压器出口提供稳定压力，由此向节流器143-145(经由热交换器126)提供稳定的吹扫气体压力。
所述热交换器126提供恒定的已净化CDA温度。所述热交换器126向已净化CDA抽取或者增加热量，以便达到适用于特定实现方式的气体温度。在光刻投影设备中，例如需要稳定的处理条件，并且由此所述热交换器可以稳定已净化CDA的温度，以便具有随时间过去而恒定不变的气体温度。例如，发现在光刻应用中在吹扫气体出口、所述吹扫气体适用的条件是：20-30标准公升/分钟的气流，和/或约为22摄氏温度的吹扫气体温度和/或30-60％范围内的相对湿度。然而，本发明不局限于这些条件，这些参数的其他值也可用于根据本发明的系统。
所述热交换器126经由节流阀143-145连接至吹扫气体出口130-132。所述节流器143-145限制气流，如此使得在每个吹扫气体出口130-132，可以获得所期望的、固定的吹洗气流和压力。在吹扫气体出口处所述吹扫气体压力的适当值例如是100毫巴。也能够使用可调节的节流器来于每个吹扫气体出口130-132提供可调节的气流。
所述补湿器150连接至处于热交换器下游的节流阀143和吹扫气体出口1 30之间。在图1和2的例子中，所述吹扫气体出口130被提供于晶片台WT的附近。所述补湿器150向已净化CDA添加水分，并且由此向出口130提供吹扫气体混合物。在此例子中，吹扫气体混合物只在单个出口排放。然而，也能够把吹扫气体混合物排放至两个或更多吹扫气体出口，例如通过把多个吹扫气体出口连接至分离的几个补湿器或者把两个或更多出口连接至同一补湿器来实现。也能够在不同于图3中示出的吹扫气体混合物生成器的位置处提供补湿器。例如，可以把所述补湿器150放置在吹扫气体混合物生成器120和阀门143之间，而不是阀门143和吹扫气体出口130之间。所述补湿器150像节流器一样操作，并且如果期望，那么可以忽略连接至补湿器150的节流器130。
所述补湿器150例如可以如图4所示那样来实现。然而，所述补湿器150也可以不同地实现，并且例如包括把液体汽化为吹扫气体流的汽化器。
图4中示出的补湿器150包括贮液器151，其由液体154填充至液面A，所述液体诸如是高纯度的水之类的。进气口1521(以下称为“湿气进口1521”)被浸入液体154中，其处于液面A以下。另一进气口1522(以下称为“干燥气体进口1522”)被置于液面A上方，其位于没有充满液体154的贮液器151的一部分中。出气口153连接液体154之上的贮液器153的一部分与吹洗气体提供系统100的其它部分。例如把已净化的压缩干燥空气的吹扫气体经由湿气进口1521输入贮液器151。由此，在液体154中生成吹扫气体的气泡159。由于浮力，在安装在液体154之后，所述气泡159向上移动，如图4中箭头B所示那样。在此向上移动周期期间，来自液体154的水分例如由于扩散作用而进入气泡159。由此，气泡159中的吹扫气体和水分混合。在所述液体的表面上、即在液面A处，所述气泡159把其气体含量提供至存在于液体154之上的贮液器151中的气体。由此生成的吹扫气体混合物经由出气口153从容器中被排放。
所述湿气进口1521是一种管状的元件，具有位于贮液器151外部的连接至吹洗气体提供装置(未示出)的外部末端，所述吹洗气体提供装置诸如是图3的吹扫气体混合物生成器120。所述湿气进口1521在内部末端装备有具有例如0.5微米的小通道的过滤元件1525，其中所述内部末端定位在贮液器151的内部中。所述过滤元件1525至少部分、在此实施例中是全部地，被放置于液体154中。由此，所述湿气进口1521生成吹扫气体的大量微细气泡。由于它们较小(例如约为0.5微米)，所以可以在相对短的时间段内、即通过所述液体154的相对短的移动距离，将所述气泡159增加水分以达到饱和。
所述干燥气体进口1522装备有类似于湿气进口1521的过滤元件的过滤元件1524。由此，通过湿气进口1521和干燥气体进口1522的气流基本上类似，并且吹扫气体混合物中的水分量基本上是离开液体154的气泡159中水分量的一半。也就是说，如果气泡159达到水分饱和，即100％的相对湿度(Rh)，那么吹扫气体混合物具有50％的Rh。然而，也能够分别经由湿气进口1521和干燥气体进口1522向贮液器提供不同比例的气流，由此在0-100％的Rh之间调节相对湿度。
在出气口153的内部末端处装备具有例如0.003微米的带细孔的过滤器1526，所述过滤器1526用于从出自贮液器151的气流中过滤粒子和较小液滴。由此，提供有吹扫气体混合物的表面受到这种粒子的污染被缩减。
吹扫气体混合物中的相对水分量可以依照不同方式来控制。例如，可以控制贮液器151的参数。此外，例如，可以控制相对于经由湿气进口1521生成的具有水分的吹扫气体量的经由干燥气体进口1522进入容器151的没有水分的吹扫气体量。所述贮液器151的受控参数例如可以是如下内容的一个或多个：内部温度、流、压力、吹扫气体在液体中的停留时间。
众所周知的是，例如温度会对存在于气体的水分饱和量产生影响。为了控制所述温度，例如，所述贮液器151可以装备有加热元件，其由控制装置或者控制器响应于温度信号来控制，所述温度信号表示由温度测量装置提供的贮液器内部的温度。
气泡在液体154中的停留时间可以通过调节经由湿气进口1521在液体中插入气泡的位置来改变。例如，当过滤器1525进一步被定位在液体154中时，气泡必须移至液面A的距离增加，由此停留时间也增加。气泡存在于液体154越久，吸收到气体中的水分越多。由此，通过改变停留时间，气体的湿度得以修改。
所述补湿装置150还装备有控制装置157，经由所述控制装置157，可以控制吹扫气体混合物中的水分量。所述控制装置157与湿度控制接触1571连接以便连接至干燥气体进口1522中的控制阀1523，经由干燥气体进口1522，提供给干燥进口1522的吹扫气体的流速可以被控制，因此可以控制相对于补湿的气体量的干燥吹扫气体的量。
所述控制装置157还控制存在于贮液器151中的液体154的量。所述控制装置157与液体控制接触1572连接，以便连接至液体提供156的控制阀1561，并且与溢出接触1573连接，以便连接至出气口153的控制阀1531。液面测量装置158可通信地连接至所述控制装置157。所述液面测量装置158向控制装置157提供液面信号，所述液面信号表示贮液器151中的液面性质。所述控制装置157响应于所述液面信号来操作控制阀1561和控制阀1531。
在此例子中，所述液面测量装置158包括三个浮动开关1581-1583，所述三个开关相对于贮液器151的底部以适当的、不同高度来定位。最低的浮动开关1581定位至最接近底部的地方。当液面A处于或低于最低浮动开关1581时，最低的浮动开关1581向控制装置157提供空信号。响应于所述空信号，所述控制装置157开启控制阀1561并且自动地把液体提供给贮液器151。
所述浮动开关1582处于中部，如果液面A达到此流量开关1582的高度时，浮动开关1582提供全信号。所述控制装置157响应于所述全信号来关闭控制阀1561，并且由此关闭液体提供。
顶部的浮动开关1583被定位在距离底部最远的位置。如果液面A处于或高于顶部浮动开关1581时，顶部的浮动开关1583向控制装置157提供溢出信号。响应于所述溢出信号，控制装置157切断出气口153的控制阀1531，以便防止液体渗漏到光刻投影设备1的其它部分中。
就光阻材料的性能而言，具有大于或等于20％、诸如是等于或大于25％的相对湿度的吹扫气体混合物提供特别好的结果。此外，就光刻投影设备中的测量系统的准确性而言，具有等于或者大于25％并且低于70％、诸如是60％的相对湿度的吹扫气体混合物具有优良的预防效果。此外，人们发现：与光刻投影设备周围空间中、例如在净化室中的湿度相似，例如约为40％的湿度提供最佳的结果。
优选的是，用于本发明的补湿器包括包含吹扫气流的第一区域以及含水的第二区域，其中第一和第二区域由透气膜片分离，所述透气膜片基本上能够抵抗液体侵入。用于所述膜片的适当材料包括诸如聚(四氟乙烯-共-全氟-3，6-二氧杂-4-甲基-7-辛烯磺酸)的热塑性聚合物以及诸如聚四氟乙烯的全氟化聚合物。更加优选的是不可湿润的聚合物，诸如是全氟化聚合物、适用于供高压流体之用的特殊的聚合物，并且基本上不含无机氧化物(例如SOx和NOx，其中x是从1-3的整数)。所述膜片可以是薄片，其可以被折叠或者折合，或者可以将相对侧结合以便形成空心纤维。最基本的一点是：在正常操作条件下(例如30磅/平方英寸或者更小的压力)，与用于使膜片与壳体结合的任何密封剂或者粘合剂相组合的膜片防止液体渗透到吹扫气体中。优选的是，所述膜片用于使接触吹扫气体和水的膜片的表面面积最大化，并且使膜片体积最小化。补湿器可以每一装置包含一个以上的膜片，如下所述。
具有空心纤维膜片的补湿器通常包括：
a)一束多个透气的空心纤维膜片，具有第一末端和第二末端，其中所述膜片具有外表面和内表面，并且所述内表面包括第一和第二区域的其中一个；
b)利用不透液体的密封件罐装的纤维束的每一末端形成了具有环绕的壳体的末端结构，其中所述纤维末端对液体流开放；
c)所述壳体具有内壁和外壁，其中内壁确定所述内壁和空心纤维膜片之间的第一和第二区域的另一个；
d)所述壳体具有与吹扫气体源相连的吹扫气体进口和吹扫气体混合物出口；并且
e)所述壳体具有与水源相连的进水口和出水口，其中吹扫气体进口与纤维束的第一末端相连并且吹扫气体混合物出口与纤维束的第二末端相连，或者所述进水口与纤维束的第一末端相连并且出水口与所述纤维束的第二末端相连。
具有空心纤维膜片的装置(通常适当地用作补湿器)通常被称为膜片接触器，并且在第6,149,817、6,235,641、6,309,550、6,402,818、6,474,628、6,616,841、6,669,177和6,702,941号美国专利中有所描述，将这些申请的内容在此引入，以供参考。尽管在先前的专利中描述了许多可用于向液体(例如水)添加气体或者从液体中去除气体的膜片接触器，但是申请人已经发现：可以如通常那样来操作膜片接触器以便把水汽添加到吹扫气流。适合用作为补湿器的膜片接触器的特殊例子包括由Pall公司销售的Infuzor膜片接触器模块、由Membrana-Charlotte销售的Liqui-Cel以及由PermaPure LLC销售的Nafion膜片燃料电池增湿器。
图5中示出了特别优选的补湿器的图表，作为pHasorTMII膜片接触器的商业体现，其是由Billerica，MA的Mykrolis公司销售的。如图5中所示那样，流体1通过纤维腔管3进入补湿器2，在腔管3中的同时穿过补湿器2的内部，其中所述腔管3通过膜片与流体4分离，并且流体1通过处于连接40的纤维腔管排出接触器2。流体4通过连接30进入壳体，并且基本上填充壳体内壁与纤维外径之间的空间，并且通过连接器20排出。吹扫气体和水的其中一个是流体1而另一个是流体4。优选的是，所述水是流体4。
典型情况下，用于本发明优选的补湿器的透气空心纤维膜片是如下之一：
a)具有有孔的去皮(skinned)内表面、有孔的外表面和两者之间的有孔支架结构的空心纤维膜片；
b)具有无孔的去皮内表面、有孔的外表面和两者之间的有孔支架结构的空心纤维膜片；
c)具有有孔的去皮外表面、有孔的内表面和两者之间的有孔支架结构的空心纤维膜片；或者
d)具有无孔的去皮外表面、有孔的内表面和两者之间的有孔支架结构的空心纤维膜片。
优选的是，这些空心纤维膜片具有约为350微米至1450微米的外径。
当这些空心纤维膜片是具有有孔的去皮内表面、有孔的外表面以及两者之间的有孔支架结构的空心纤维膜片、或者是具有有孔的去皮外表面、有孔的内表面和两者之间的有孔支架结构的空心纤维膜片时，优选的是，所述有孔的去皮表面气孔的直径为约为0.001微米到0.005微米。在去皮的表面中的气孔最好面对液体流。
用于这些空心纤维膜片的适当材料包括全氟化的热塑性聚合物，诸如是聚(四氟乙烯—共—全氟代(烷基乙烯基醚))(聚(PTFE-CO-PFVAE))、聚(四氟乙烯—共—六氟丙烯)(FEP)或者其掺混物，这是因为这些聚合物不会受到恶劣使用条件的不利影响。PFATeflon是聚(PTFE-CO-PFVAE)的例子，其中所述烷基主要或者完全是丙基。FEP Teflon是聚(FEP)的例子。这两者都是由DuPont制造的。NeoflonTMPFA(大金工业)是类似于DuPont的PFA Teflon的聚合物。在第5,463,006号美国专利中描述了其中烷基主要是甲基的聚(PTFE-CO-PFVAE)，将该篇申请的内容在此引入，以供参考。优选的聚合物是Hyflon聚(PTFE-CO-PFVAE)620，可从Ausimont美国公司，Thorofare，N.J.获得，在第6,582,496和4,902,456号美国专利中公开了把这些聚合物形成为空心纤维膜片的方法，将这些申请的内容在此引入，以供参考。
罐装是在每一纤维周围形成具有不透液体的密封件的管状薄片的工艺。所述管状薄片或者罐(pot)把补湿器的内部与外界分离。所述罐被热结合至壳体容器，以便产生单一的末端结构。当把纤维和罐被结合至壳体以便形成单个实体时，可获得单一末端结构，其中所述单个实体只包括全氟化的热塑材料。单一的末端结构包括在一罐装末端中被围绕的纤维束部分、所述罐和全氟化的热塑壳体的末端部分，其内表面与罐相对应并结合至其。通过形成单一的结构，产生了更加稳固的补湿器，在捕集器和壳体的接口处不太可能泄漏或者破裂。此外，形成单一的末端结构不需要使用粘合剂来将纤维结合就位，所述粘合剂诸如是环氧树脂。这种粘合剂通常包括挥发性烃，其污染流经所述补湿器的吹扫气流。例如，使用由Perma Pure销售的Liqui-cel补湿器湿润的吹扫气体明显有环氧树脂的气味，这清楚地表明在吹扫气体中存在不合格的烃含量，可能在万分之几。罐装和粘结工艺是1999年1月29日提出的第60/117,853号美国申请中描述的方法所采用的，并且是第6,582,496号美国专利中公开的，将这些教示引入于此，以供参考。空心纤维膜片的纤维束最好如此来制备，以至于使纤维束的第一和第二末端以不透液体的全氟化的热塑密封件来罐装，由此形成单个的单一末端结构，所述单一的末端结构包括具有环绕的全氟化的热塑壳体的第一和第二末端，其中这些末端的纤维分别对液体流开放。
吹扫气体混合物提供系统通常能够以至少约为30标准公升/分钟的吹洗气流速率和至少约为90℃的温度来操作。当把加热的水在补湿器中被使用时，水温最好至少是30℃，即至少约为35℃，诸如至少约为50℃或者至少约为60℃。吹扫气体通过补湿器的流速通常至少约为20标准公升每分钟(slm)，例如，至少约为60slm。
排出本发明优选补湿器的吹扫气体混合物(湿润的吹扫气体)最好可以具有至少约为20％的相对湿度。至少约为50％或者约为100％的更高相对湿度值(以产生基本上饱和的吹扫气体)也是可能的，这取决于操作补湿器的条件。例如，通过延长吹扫气体停留在补湿器的时间(例如，通过降低流速或者增加补湿器大小)或者加热补湿器或者至少补湿器中的水来达到更高稳定的相对湿度值。穿过膜片的气体压力和水流可以进一步通过一质量流量控制器来控制。特别的是，降低吹扫气体的压力会导致吹扫气体湿度的增加。当吹扫气体压力减少时，减少了加热水以便获得高相对湿度的需要。
如同图4中示出的补湿器一样，图5的补湿器装置可以装备有控制装置，经由所述控制装置，吹扫气体混合物中水分量可以被控制。所述控制装置与湿度控制接触连接以便连接至控制阀，经由所述控制阀，提供至混合室的未湿润的吹扫气体(例如直接来自吹扫气体源)的流速可以被控制，其中所述混合室具有排出图5补湿器的湿润的吹扫气体。
有益的是，本发明的吹扫气体混合物生成器以足以基本上去除化合物的温度被加热足够长的时间，其中所述化合物在约为100℃或者更低的温度挥发。这种允许它们用于需要无污染物气体的应用中。为了本发明，把吹扫气体定义为具有不大于十亿分之一的污染物水平的气体或者气体混合物。吹扫气体包括诸如氮和氩的惰性气体，以及诸如压缩的干燥空气和清洁的干燥气体之类的含氧气体。相对于预定的应用来确定适当的吹扫气体，如此使得诸如氧的非惰性气体在某些用途中不是污染物，但是在其它用途中是污染物。优选的是，吹扫气体混合物生成器(和补湿器)不会把污染物引入吹扫气体。例如，包含不大于约为1ppb(或者约为100ppt)的污染物的吹扫气体、作为包含不大于约为1ppb(或者100ppt)的污染物的湿润的吹扫气体排出所述补湿器。已经发现：本发明的具体的补湿器(参见示例1)能够使吹扫气体湿润，如此使得污染物水平仍然小于1ppt。
用于本发明水源的水最好是UHP水(例如，Millipore MilliQ水)，这种水是被蒸馏并且过滤的。
范例
示例1
MykrolispHasor II的膜片接触器对于非甲烷烃类和含硫化合物的释放进行了测试。没有释放污染物的膜片接触器可以用于向XCDA气流(小于1ppt的烃和含硫化合物)添加水分。
所述pHasorII被清洁以便去除挥发性化合物。图6表示用于测量来自pHasorII的湿润的吹扫气体中的污染物的实验设备。使用压力调节器来保持质量流量控制器(MFC)上游的气体压力。使用MFC来维持空气通过pHasorII的腔管侧的流速。使用净化器来从pHasorII上游的气体中去除污染物以便产生XCDA吹扫气体。使用pHasorII上游的压力计来监控入口压力。使用反压力调节器来维持pHasorII的出口压力。pHasorII的外壳侧不会充满水。在此测试期间，由于高浓度的水分将使检测器不稳定，所以把水从pHasorII中去除。使用具有火焰电离检测器和脉冲火焰光度检测器(GC/FID/PFPD)的气相色谱法来测量pHasorII的排出流中的烃和含硫化合物的浓度。使用冷阱方法来浓缩烃和含硫化合物，由此把较低的检测极限缩减为1ppt浓度水平。
图7表示使用GC/FID的小于1ppt的烃污染物的清楚背景读数。图8表示pHasorII下游的GC/FID读数。如图所示，两个读数基本上相同。因此，当XCDA流经pHasorII时，小于1ppt的烃污染浓度被维持。
图9表示使用GC/PFPD的小于1ppt的硫污染物的清楚背景读数。图10表示pHasorII下游的GC/PFPD读数。如图所示，两个读数基本上相同。因此，当XCDA流经pHasorII时，小于1ppt的硫污染浓度被维持。
pHasorII的排出流包含小于1ppt的非甲烷烃和小于1ppt的含硫化合物。因此，所述pHasorII可以用在净化器的下行流，而不会影响XCDA吹扫气体的整体性。
示例2
使用Mykrolis pHasorII膜片接触器来利用改变的水温、CDA流速和CDA压力使清洁的干燥空气(CDA)湿润。对于所有实验来说，所述pHasorII被清洁以便去除挥发性化合物。使用MFC来维持空气通过pHasorII的腔管侧的流速。在pHasorII的外壳侧使用去离子水，其利用热交换器被加热。利用位于pHasor出口侧上的调节器来控制水流。在pHasorII的进口和出口侧上测量水温，并且在pHasorII的出口侧上测量吹扫气体压力、温度和相对湿度。
在第一个实验中，水的温度因CDA流速的不同而改变。用于此实验的CDA具有20磅/平方英寸(psi)的反压、19℃的初始温度和6％的相对湿度。放置(house)的去离子水以160毫升/分钟(mL/min)的速率流经pHasorII。表1-3中示出了第一个实验的结果：
表1具有40slm流速的CDA的加湿
水温(℃) 相对湿度(％) 出口气体温度(℃)
24 42 20
27 49 20
30 52 21
33 60 21
36 68 23
39 83 22
41 92 23
42 98 23
表2具有70slm流速的CDA的加湿
水温(℃) 相对湿度(％) 出口气体温度(℃)
24 40 21
27 44 21
30 47 22
33 58 22
36 60 24
39 75 23
41 81 24
42 90 24
表3具有100slm流速的CDA的加湿
水温(℃) 相对湿度(％) 出口气体温度(℃)
24 40 20
27 40 21
30 41 22
33 46 23
36 50 24
39 55 25
41 62 26
42 65 26
在第二个实验中，在pHasorII中的CDA的反压被改变。用于此实验的CDA具有19℃的初始温度和1％的相对湿度。放置的去离子水被加热至35℃并且以156mL/min的速率流经pHasorII。表4-6中示出了第二个实验的结果：
表4具有50slm流速的CDA的加湿
CDA压力(psig) 相对湿度(％) 温度(℃)
10 98 23
15 80 23
20 63 23
25 55 22
表5具有70slm流速的CDA的加湿
CDA压力(psig) 相对湿度(％) 温度(℃)
5 98 24
10 88 23
15 74 23
20 60 22
25 51 22
表6具有100slm流速的CDA的加湿
CDA压力(psig) 相对湿度(％) 温度(℃)
5 68 26
10 68 24
15 60 24
20 51 24
25 46 24
第一个实验表明吹扫气体的湿润性随着水温的增加而增加。当水温是30℃或者更高时，可以观察到CDA相对湿度方面的增加最显著。在小于30℃的温度下，水温对湿润性的影响较小。
第二实验表明：当膜片接触器中吹扫气体的反压减小时，吹扫气体更加快速地水分饱和。此影响在测试的压力范围内大致是线性的。
虽然已经参照本发明的优选实施例具体示出并且描述了本发明，但是本领域技术人员应该理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其做出形式上以及细节上的各种改变，本发明的范围由所附的权利要求书确定。

Claims (45)

1.一种吹扫气体混合物提供系统，包括：
吹扫气体源；
水源；以及
吹扫气体混合物生成器，包括用于向吹扫气体添加水分的补湿器，其中所述补湿器包括包含吹扫气流的第一区域以及包含水的第二区域，其中第一和第二区域通过膜片接触器分离。
2.如权利要求1所述的提供系统，其中所述膜片接触器包括Nafion膜片。
3.如权利要求1所述的提供系统，其中所述膜片接触器包括一膜片，该膜片包括适用为燃料电池增湿器的物质。
4.如权利要求3所述的提供系统，其中所述膜片接触器包括离聚物。
5.如权利要求4所述的提供系统，其中所述膜片接触器包括磺化四氟乙烯共聚物。
6.如权利要求5所述的提供系统，其中所述膜片接触器包括Nafion膜片。
7.如权利要求6所述的提供系统，还包括用于水的加热装置。
8.如权利要求6所述的提供系统，其中所述吹扫气体源包括净化装置。
9.如权利要求8所述的提供系统，其中所述净化装置是可再生的。
10.如权利要求9所述的提供系统，其中所述吹扫气体源包括两个净化装置，并且其中所述净化装置并联连接。
11.如权利要求6所述的提供系统，其中所述提供系统能够以每分钟至少约为30标准公升的吹洗气流速率和至少约90℃的温度来操作。
12.如权利要求6所述的提供系统，其中所述吹扫气体混合物生成器在足以基本上去除化合物的温度下被加热足够长的时间，其中所述化合物在约100℃或者更低的温度下挥发。
13.一种使吹扫气体湿润的方法，包括使吹扫气体通过补湿器持续足以使吹扫气体湿润的时间段，其中所述补湿器包括包含吹洗气流的第一区域以及包含水的第二区域，其中第一和第二区域通过膜片接触器分离。
14.如权利要求13所述的方法，其中其中所述膜片接触器包括Nafion膜片。
15.如权利要求13所述的方法，其中所述膜片接触器包括一膜片，该膜片包括适用为燃料电池增湿器的物质。
16.如权利要求15所述的方法，其中所述膜片接触器包括离聚物。
17.如权利要求16所述的方法，其中所述膜片接触器包括磺化四氟乙烯共聚物。
18.如权利要求17所述的方法，其中所述膜片接触器包括Nafion膜片。
19.如权利要求18所述的方法，其中在进入补湿器的过程中或者在此之前对水进行加热。
20.如权利要求18所述的方法，其中所述吹扫气体源包括净化装置。
21.如权利要求20所述的方法，其中所述净化装置是可再生的。
22.如权利要求21所述的方法，其中所述吹扫气体源包括第一和第二净化装置，并且其中所述净化装置并联连接。
23.如权利要求22所述的方法，其中所述吹扫气体由第一或者第二净化装置来净化，并且其中另一个净化装置被再生。
24.如权利要求18所述的方法，其中水的温度至少约为30℃。
25.如权利要求24所述的方法，其中水的温度至少约为50℃。
26.如权利要求18所述的方法，其中吹扫气体的流速至少约为每分钟20标准公升。
27.如权利要求26所述的方法，其中吹扫气体的流速至少约为每分钟60标准公升。
28.如权利要求18所述的方法，其中湿润的吹扫气体的相对湿度至少约为20％。
29.如权利要求28所述的方法，其中湿润的吹扫气体的相对湿度至少约为50％。
30.如权利要求29所述的方法，其中所述湿润的吹扫气体基本上是水分饱和的。
31.如权利要求18所述的方法，其中进入补湿器的吹扫气体包括不大于约十亿分之一的污染物，并且其中离开补湿器的湿润的吹扫气体包括不大于约十亿分之一的污染物。
32.如权利要求31所述的方法，其中进入补湿器的吹扫气体包括不大于约100亿分之一的污染物，并且其中离开补湿器的湿润的吹扫气体包括不大于约100亿分之一的污染物。
33.如权利要求32所述的方法，其中进入补湿器的吹扫气体包括不大于约万亿分之一的污染物，并且其中离开补湿器的湿润的吹扫气体包括不大于约万亿分之一的污染物。
34.一种吹扫气体混合物设备，包括：
吹扫气体混合物生成器，包括用于向吹扫气体添加水分的补湿器，其中所述补湿器包括包含吹扫气流的第一区域以及包含水的第二区域，其中第一和第二区域通过膜片接触器而分离。
35.如权利要求34所述的设备，其中所述膜片接触器包括Nafion膜片。
36.如权利要求34所述的设备，其中所述膜片接触器包括一膜片，该膜片包括适用为燃料电池增湿器的物质。
37.如权利要求36所述的设备，其中所述膜片接触器包括离聚物。
38.如权利要求37所述的设备，其中所述膜片接触器包括磺化四氟乙烯共聚物。
39.如权利要求38所述的设备，其中所述膜片接触器包括Nafion膜片。
40.一种使吹扫气体湿润的方法，包括使吹扫气体通过补湿器设备持续足以使吹扫气体湿润的时间段，其中所述补湿器设备包括包含吹洗气流的第一区域以及包含水的第二区域，其中第一和第二区域通过膜片接触器分离。
41.如权利要求40所述的方法，其中其中所述膜片接触器包括Nafion膜片。
42.如权利要求40所述的方法，其中所述膜片接触器包括一膜片，该膜片包括适用为燃料电池增湿器的物质。
43.如权利要求42所述的方法，其中所述膜片接触器包括离聚物。
44.如权利要求43所述的方法，其中所述膜片接触器包括磺化四氟乙烯共聚物。
45.如权利要求44所述的方法，其中所述膜片接触器包括Nafion膜片。
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