TW201700207A - 使用具低吸收特性之雷射波長來移除透明材料的方法 - Google Patents
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Abstract
依據實施例，一種選擇性剝蝕覆蓋裝置之金屬層的光學透明材料的方法可以包含以下步驟：在金屬層上提供光學透明材料層；以及使用失焦或成形雷射束照射該光學透明材料層的一部分及剝蝕該光學透明材料層的該部分；其中該剝蝕讓該金屬層完全未受損傷，並且其中該雷射光具有在355 nm至1070 nm範圍內的波長，而且其中來自該失焦雷射束的雷射光單次通過該光學透明材料層時該光學透明材料層吸收少於或等於50％的該雷射光。還描述用於雷射剝蝕金屬層上的透明材料層同時讓該金屬層完全未受損傷的設備。
Description
本揭示之實施例大體而言係關於用於製造微電子和電化學裝置的方法，更具體言之、但並非排他的，本揭示之實施例係關於用於改善透明材料的雷射剝蝕而不會在薄膜電池的製造中損壞下方金屬層的方法和設備。
雷射可被用來從基板或其他膜移除薄和厚的膜材料。通常所使用的雷射類型是取決於待移除的膜或材料之吸收特性。具有最小反射比或透射的高吸收通常是較佳的，使得雷射能量與待移除的材料直接反應。許多聚合物膜對於在355 nm至1070 nm範圍內的常用雷射波長是透明的；因此，傳統的想法是，這些聚合物膜需要使用較短波長（小於355 nm）的雷射來進行剝蝕處理。這種較短波長需要使用複合晶體材料從1064 nm基本雷射產生第四諧波或使用基於昂貴氣體的空腔例如準分子雷射，其中準分子雷射需要複合的遮罩來形成所需的剝蝕圖案。使用Q開關聚焦雷射束通常會產生若未完全剝蝕目標聚合物材料下方的非預期層則將在周圍材料上以最低限度導致熱作用的MW峰能量水平。因此仍需要可以在不明顯損壞下方材料之下移除透明材料、但不需要昂貴設備和複雜製程的方法和設備。
依據某些態樣，本揭示的實施例係關於使用雷射波長雷射剝蝕透明材料的方法和設備，該雷射波長相對於這些材料具有低的吸收特性。本揭示的實施例使用具有普通光學元件的標準工業雷射器及用於彈性圖案生成的掃描器來移除透明材料而不會明顯損壞下方的材料。在這些和其他的實施例中，依據本揭示的方法包括使雷射束失焦或成形、從而有效地將雷射束的能量密度降到低於下方金屬層的剝蝕臨界值，以及利用多次通過目標材料。
依據一些實施例，一種選擇性剝蝕覆蓋裝置之金屬層的光學透明材料的方法可以包含以下步驟：在金屬層上提供光學透明材料層；以及使用失焦雷射束照射該光學透明材料層的一部分及剝蝕該光學透明材料層的該部分；其中該剝蝕讓該金屬層完全未受損傷，而且其中該雷射光具有在355 nm至1070 nm範圍內的波長。
依據一些實施例，一種選擇性剝蝕覆蓋裝置之金屬層的光學透明材料的方法可以包含以下步驟：在金屬層上提供光學透明材料層；以及使用成形雷射束照射該光學透明材料層的一部分及剝蝕該光學透明材料層的該部分；其中該剝蝕讓該金屬層完全未受損傷，而且其中該雷射光具有在355 nm至1070 nm範圍內的波長。
依據一些實施例，一種用於形成薄膜電化學裝置的設備包含：第一系統，用於在基板上毯覆沉積陰極集電器層、陰極層、電解質層、陽極層及陽極集電器層之疊層；第二系統，用於雷射晶粒圖案化該疊層以形成多重晶粒圖案化疊層；第三系統，用於雷射圖案化該多重晶粒圖案化疊層以顯露每個該多重晶粒圖案化疊層的該陰極集電器層和該陽極集電器層中之至少一者的接觸區域，從而形成多重裝置疊層；第四系統，用於在該多重裝置疊層上沉積毯覆封裝層；以及第五系統，用於雷射剝蝕該毯覆封裝層以顯露每個該多重裝置疊層的該陰極集電器層和該陽極集電器層之接觸區域，從而形成多重封裝裝置疊層；其中該封裝層為光學透明的，其中用於雷射剝蝕的該第五系統包含提供雷射光的雷射器，該雷射光的波長在355 nm至1070 nm的範圍內，而且其中用於雷射剝蝕的該第五系統設以提供選自由失焦雷射束及成形雷射束所組成之群組的雷射束。
現在將參照圖式詳細描述本揭示的實施例，提供該等圖式作為本揭示的說明性實例，以便使所屬技術領域中具有通常知識者能夠實施本揭示。本文中提供的圖式包括未依比例繪製的裝置示意圖及裝置處理流程圖。值得注意的是，圖式和以下實例無意將本揭示的範圍限制於單一實施例，而是可藉由交換一些或全部的描述或圖示要件來得到其他的實施例。此外，當可以使用習知元件來部分或完整地實施本揭示的某些要件時，只有為了理解本揭示所必需的這種習知元件的那些部分將被描述出，而且這種習知元件的其他部分之詳細描述將被省略，以免混淆本揭示。在本揭示中，不應將圖示單數元件的實施例視為限制性的；相反地，本揭示意圖涵蓋包括複數個相同元件的其他實施例，反之亦然，除非本文中另有明確的陳述。此外，無意將本揭示中的任何術語歸屬於罕見的或特殊的意義，除非被明確闡述為如此。另外，本揭示涵蓋本文中以說明的方式提及的習知元件之目前和未來的習知均等物。
依據某些一般性態樣，本揭示的作者已經發現，可以使用具有常用光學元件的標準工業雷射器和用於彈性圖案生成的掃描器來移除透明材料，而不會明顯損壞下方的材料。作者已進一步認可的是，假使足夠的能量被引導到材料表面 – 例如在高能量脈衝雷射聚焦在材料上的情況下，則某些材料（例如通常反射許多雷射波長的金屬）可以藉由直接離子化通常反射的金屬而被直接剝蝕。或者，可以超加熱金屬而誘發吸收特性與固態材料不同的熔融狀態，從而導致「***性沸騰」。
依據本揭示的某些其他態樣，作者發現，藉由使雷射束失焦、從而有效降低能量密度，並使用多次通過目標材料，則避免損壞透明材料下方的反射金屬層、從而將光束反射並重新定向再次返回透明材料中是可能的。在透明聚合物的情況下，這些材料將熔化地遠比下方的金屬更快。充分加熱透明材料之後，作者發現材料的吸收特性改變了，導致材料直接吸收雷射光，然後被從基板快速剝蝕。可將此舉視為正常透明聚合物層被預調理成高度吸收狀態，然後導致實際剝蝕，而不會損壞下方的金屬層。這種解決方案的一個優點是這種解決方案允許使用廉價且經製造驗證的雷射器來產生在可見光波長範圍內的光，以取代需要蔭罩的昂貴準分子雷射器或使用266 nm、或低於266 nm還需要昂貴的光學元件和保養的未驗證固態雷射器。
將在下面關聯剝蝕單面薄膜電池中的透明封裝材料以暴露到電池的陽極集電器和陰極集電器層的接觸區域的例示實施例更詳細地描述本揭示的這些和其他態樣。然而，本揭示並不限於此實例，而且所屬技術領域中具有通常知識者將了解如何將其中的原理延伸到雙面TFB、以及在金屬上方使用聚合物塗層的其他技術，例如場效電晶體的製造。
本文中，在一些實施例中，光學透明材料層的光學透明度被定義為來自雷射束的雷射光單次通過該光學透明材料層時該層吸收少於或等於50％的該雷射光，而且在實施例中光學透明材料層的光學透明度被定義為來自雷射束的雷射光單次通過該光學透明材料層時該層吸收少於或等於20％的該雷射光。由於材料的光學透明度作為波長的函數而變化，所以這個光學透明度的定義是特定波長的雷射光獨有的。雷射光的波長在355 nm至1070 nm的範圍內。
大多數固態薄膜電池（即TFB）要求使用聚合物塗層的封裝來保護電解質成分免於將導致裝置過早失效的環境污染物。然而，這些保護層的沉積完全覆蓋接觸區域，該等接觸區域仍需要被打開以將電池物理性連接到終端使用者的元件。
第1圖為其中先前的處理已完成具有陽極和陰極接觸區域的固態薄膜電池（TFB）的實例之剖視圖。可以使用無掩模或掩模技術、或上述兩者之任意組合來進行此處理。以下參照第1圖和第2圖提供可以有利地利用本揭示之實施例的TFB裝置之描述。
第1圖圖示垂直堆疊型TFB裝置結構之實例，該TFB裝置結構包含基板101、陰極集電器（CCC）層102（例如Ti/Au）、陰極層103（例如LiCoO2
）、電解質層104（例如LiPON）、陽極層105（例如Li、Si）、陽極集電器（ACC）層106（例如Ti/Au）、分別用於ACC和CCC的接觸區域108和109、以及毯覆封裝層107（諸如聚對二甲苯的聚合物）。
依據實施例，第1圖的TFB裝置可以藉由以下製程來製造：提供基板；毯覆沉積CCC、陰極、電解質、陽極、及ACC，以形成疊層；陰極退火；雷射圖案化疊層；沉積圖案化的接觸墊；沉積封裝層；雷射圖案化封裝層。在實施例中，陰極是LiCoO2
，而退火是在高達850 ℃的溫度。
上文參照第1圖提供的具體TFB裝置結構和製造方法只是實例，預期的是，各式各樣不同的TFB和其他電化學裝置結構及製造方法可以從如本文所述依據本揭示之實施例的處理中獲益。
此外，可以將寬範圍的材料用於不同的TFB裝置層。例如，陰極層可以是LiCoO2
層（藉由例如射頻濺射、脈衝直流濺射等沉積），陽極層可以是鋰金屬層（藉由例如蒸發、濺射等沉積），而電解質層可以是LiPON層（藉由例如射頻濺射等沉積）。然而，預期的是，本揭示可被應用於範圍更廣的、包含不同材料的TFB。此外，用於這些層的沉積技術可以是任何能夠提供所需組成物、相及結晶度的沉積技術，而且可以包括諸如物理氣相沉積（PVD）、電漿輔助化學氣相沉積、反應濺射、不反應濺射、射頻濺射、多頻濺射、電子和離子束蒸發、熱蒸發、化學氣相沉積、原子層沉積等沉積技術；沉積方法也可以是非基於真空的，例如電漿噴塗、噴霧熱解、狹縫模具塗佈、網印等。至於PVD濺射沉積製程，該製程可以是交流、直流、脈衝直流、射頻、HF（例如微波）等、或上述之組合。用於TFB的不同成分層的材料之實例可以包括以下中之一者或更多者。ACC和CCC可以是可被合金化及/或存在於多個不同材料層中的Ag、Al、Au、Ca、Cu、Co、Sn、Pd、Zn及Pt中之一者或更多者及/或包括Ti、Ni、Co、耐火金屬及超級合金等中之一者或更多者的黏合層。陰極可以是LiCoO2
、V2
O5
、LiMnO2
、Li5
FeO4
、NMC（NiMnCo氧化物）、NCA（NiCoAl氧化物）、LMO（Lix
MnO2
）、LFP（Lix
FePO4
）、LiMn尖晶石等。固體電解質可以是包括諸如LiPON、LiI/Al2
O3
混合物、LLZO（LiLaZr氧化物）、LiSiCON、Ta2
O5
等材料的鋰傳導性電解質材料。陽極可以是Li、Si、矽-鋰合金、鋰矽硫化物、Al、Sn、C等。
陽極/負極層可以是純鋰金屬，或者可以是鋰合金，例如其中鋰係使用諸如錫的金屬或諸如矽的半導體合金化。鋰層可以是約3 µm厚（適合陰極和容量平衡），而封裝層可以是3 µm或更厚。封裝層可以是聚合物/聚對二甲苯與金屬及/或介電質的多層，而且可以視需要藉由重複的沉積和圖案化形成。需要注意的是，在一些實施例中，在鋰層與封裝層的形成之間，此部分被保持在惰性或非常低濕度的環境中（例如氬氣）或在乾燥室中；然而，毯覆封裝層沉積之後對於惰性環境的需求會被放寬。可以使用ACC來保護鋰層，從而允許真空之外的雷射剝蝕，而且對於惰性環境的需求可被放寬。
此外，在陰極和陽極側上的金屬集電器都可能需要發揮作為針對穿梭鋰離子的保護阻障層的功能。此外，陽極集電器可能需要發揮作為針對來自環境的氧化劑（例如H2
O、O2
、N2
等）的阻障層的功能。因此，集電器的金屬可以被選擇為在「兩個方向」上與鋰接觸具有最少的反應或混溶性 - 即鋰移動到金屬集電器中以形成固溶體，反之亦然。此外，金屬集電器可被選擇為對於來自環境的氧化劑具有低的反應性和擴散性。一些作為針對穿梭鋰離子的保護阻障層的潛在候選者可以是Cu、Ag、Al、Au、Ca、Co、Sn、Pd、Zn及Pt。使用某些材料可能需要管理熱預算，以確保金屬層之間沒有反應/擴散。假使單一金屬元素無法滿足這兩個需求，則可以考慮合金。同時，假使單層無法滿足這兩個需求，則可以使用雙（或多）層。此外，可以結合前述耐火和非氧化層中的一個層使用黏合層 - 例如，Ti黏合層與Au組合。集電器可以藉由（脈衝）DC直流濺射金屬靶材（約300 nm）來沉積，以形成該等層（例如，諸如Cu、Ag、Pd、Pt及Au等金屬、金屬合金、類金屬或碳黑）。此外，還有其他用於形成針對穿梭鋰離子的保護阻障層的選擇，例如介電質層等。
在實施例中，一個或更多個元件裝置層，例如陽極、陰極、ACC、CCC、電解質及封裝層可以包含多個層。例如，CCC層可以包含Ti層和Pt層或氧化鋁層、Ti層和Pt層，封裝層可以包含如上所述的多個層等。
第1圖進一步圖示的，透明聚合物塗層（封裝層107）已被沉積在整個基板上，包括接觸區域（108及109）。在一個實例中，該透明塗層是聚對二甲苯聚合物。在另一個實例中，該透明塗層包含聚對二甲苯聚合物和氧化鋁及/或氮化矽膜兩者。在這些和其他實例中，該透明塗層可以是多層塗層。
第2圖為圖示依據本揭示的實施例處理之後的TFB實例之剖視圖。如圖所示，已使用以下將更詳細描述的雷射剝蝕處理形成分別到Au或Ti/Au及Cu或TiO2
/Cu金屬陰極109和陽極108接觸區域的開口，且沒有對金屬層造成任何損壞。依據本揭示的各種態樣，即使聚合物塗層的厚度改變，或是即使吸收特性有些微差異，但雷射製程可以是足夠穩健的，以處理這些變化而不損壞金屬層。所屬技術領域中具有通常知識者將理解如何在以下實例的教導之後實現這樣的變化。應當注意的是，傳統方法所需的替代性遮蔽或蝕刻製程是遠更加複雜和昂貴的，所以依據本揭示使用市售雷射的雷射製程是非常有吸引力的。
應當注意的是，本揭示並不限於單一透明材料移除步驟。例如，可以在一個或更多個循環之後進行沉積封裝層（在每個循環中使用相同或不同的材料）及在沉積的封裝層中打開接觸區域的複數個疊起循環。例如，第一循環可以沉積聚對二甲苯，隨後為沉積氧化鋁的第二循環。作為另一個實例，第一循環可以沉積氧化鋁，隨後為沉積聚對二甲苯的第二循環。作為進一步的實例，第一循環可以沉積聚對二甲苯，隨後為沉積氮化矽第二循環，隨後為沉積氧化鋁的第三循環。
第3圖、第4圖及第5圖為圖示依據本揭示的例示雷射剝蝕製程之各種態樣的俯視圖。第3圖為對應以上第1圖中的剖視圖之俯視圖，顯示被透明聚合物材料107完全覆蓋的單個TFB單元之TFB疊層。應當注意的是，雖然第3圖只圖示出單個電池單元的邊界，但應當顯而易見的是，可以依據本揭示進行處理的單個基板很可能包括複數個、而且可能幾百個電池，取決於電池的類型、基板的尺寸、製程是2D或3D、等等。
第4圖為圖示依據本揭示之實施例的雷射剝蝕處理之俯視圖。該處理包括使雷射束失焦、有效降低能量密度、以及多次通過覆蓋陽極和陰極接觸區域的目標材料。該處理進一步包括在透明材料變成熔融狀態時將雷射束保持低於底部金屬層的剝蝕臨界值。如第4圖所示，此處理導致透明材料的吸收特性之近瞬時變化，使得該材料更可吸收雷射 - 在這點上該材料的較暗色彩表示可見雷射光的吸收增加。（該材料在陰極和陽極接觸區域上的暗色彩分別以410和420表示。這允許通常透明的聚合物層被預調理成高度吸收狀態，從而導致最終的剝蝕。注意到的是，對於諸如聚對二甲苯的透明材料層來說，在355 nm光的吸收為約20％。藉由反射離開聚對二甲苯層下方的金屬表面，吸收有效地加倍到約40％。
返回第4圖，在一個非限制的實例中，電池裝置的總面積為約1x10-2
cm2
，並且被暴露的襯墊區為約4x10-4
cm2
。在這個透明材料為約10-20微米厚的聚對二甲苯層的實例中，使用波長355 nm的皮秒雷射。一個實例是二極體幫浦固態（DPSS）雷射，在實施例中355 nm的雷射。在一些實施例中，失焦雷射束是由355 nm雷射形成，並且失焦雷射束在光學透明材料層提供在4x108
Jm-2
s-1
至6x108
Jm-2
s-1
範圍中的劑量率 - 5x108
Jm-2
s-1
的劑量率可以使用每個脈衝10微焦、每秒500,000個脈衝遞送通過104
平方微米的面積。應當注意的是，本揭示的態樣在於這種市售雷射的取得和操作比其他具有被認為對於諸如聚對二甲苯的剝蝕聚合物材料而言是理想的較低波長的雷射相對較為便宜。可與本揭示結合使用的其他可能的皮秒雷射波長包括532 nm和1064 nm。在其他實施例中，使用具有355 nm波長的飛秒雷射。在進一步的實施例中，可以使用奈秒雷射。
依據本揭示的各種態樣，不是將雷射束聚焦在透明材料的表面附近，而是使光束失焦。例如，具有約100 μm的光束點尺寸，光束被失焦約400％。更具體來說，具有2 mm的聚焦窗，使雷射置於8 mm不聚焦。其他的相關設定（特別是對於355 nm的雷射）包括約30 μJ的脈衝能量和12 ps的脈衝持續時間。為了使用這些設定剝蝕襯墊區中的透明材料，以交叉影線圖案在襯墊區上方操作雷射，並使用20微米的跨步。在一個實例中，使用355 nm雷射與以上給出的操作參數來完成六個圖案需要花費約100 ms的總時間來完全剝蝕每個襯墊區中10-20微米厚的聚對二甲苯材料層。
如第5圖所示，上述結合第4圖的處理導致接觸區域中的聚合物材料實際剝蝕而不會損壞下方的金屬層 - 明確的陰極和陽極接觸區域510和520分別被圖示出。應當注意的是，第3圖至第5圖圖示被晶粒圖案包圍的實例TFB單元。在實施例中，本揭示的雷射處理還可被用於移除覆蓋此晶粒圖案的透明材料。在其他實施例中，使用其他的處理，例如直接聚焦剝蝕。
第6-9圖圖示依據本揭示之實施例的雷射剝蝕方法之上述和其他實例態樣的替代細節。
如第6圖所圖示，在典型的處理中，使用雷射且聚焦透鏡601及/或相對基板602位置被調整，使得光束604的焦點位置603位在或非常接近被處理的基板之表面。與此相反，如第7圖所圖示，在依據本揭示之實施例的處理中，聚焦透鏡601及/或相對基板602位置被調整，使得光束604在基板的表面失焦。在上述實例中，使用400％的失焦。
如第8圖和第9圖進一步圖示的，依據進一步的態樣，本揭示的實施例使生成雷射束中的能量撞擊在材料上以保持低於剝蝕下方金屬層的臨界值。除了使光束失焦之外或取代使光束失焦的是，此舉可以藉由例如光束成形光學元件來確保，該光束成形光學元件將脈衝能量均勻地分佈於相對較大的面積，以避免損壞金屬層；至於成形的光束，一般的想法是減小高斯峰的強度，而且已發現橫跨雷射束強度分佈的平坦頂部5％到10％的強度變化可發揮良好的作用。比較第8圖與依據本發明之實施例的第9圖，第8圖的高斯光束分佈顯示明顯比剝蝕臨界值801過量的能量，第9圖顯示具有「頂帽」分佈的成形光束，該「頂帽」分佈具有極少的、比剝蝕臨界值801過量的能量。應當進一步指出的是，取決於所使用的雷射類型（例如飛秒雷射），失焦或光束成形可能不是所有實施例都必需的。
第10圖圖示依據一些實施例具有多個線內(in-line)工具1001至1099（包括工具1030、1040、1050）的線內製造系統1000之示意圖。線內工具可以包括用於沉積和圖案化TFB的所有層的工具、以及例如本文所述用於從裝置接觸襯墊上移除封裝材料的雷射剝蝕工具。此外，線內工具可以包括前和後調理腔室。例如，工具1001可以是在基板移動通過真空氣鎖1002進入沉積工具之前用於建立真空的抽真空室。一些或全部的線內工具可以是由真空氣鎖分隔的真空工具。應注意的是，處理工具的順序以及製程產線中的具體處理工具將由所使用的特定TFB製造方法決定，例如如上述製程流程中指定的。此外，基板可被移動通過方向水平或垂直的線內製造系統。然而此外，雷射剝蝕工具可設以使基板在剝蝕或移動過程中為靜止的。
雖然本文中提供的工具之實例是用於線內處理系統，但在實施例中雷射剝蝕工具可以被併入群集工具或作為獨立的工具。
依據一些實施例，一種用於形成薄膜電化學裝置的設備包含：第一系統，用於在基板上毯覆沉積陰極集電器層、陰極層、電解質層、陽極層及陽極集電器層之疊層；第二系統，用於雷射晶粒圖案化該疊層以形成多重晶粒圖案化疊層；第三系統，用於雷射圖案化該多重晶粒圖案化疊層以顯露每個該多重晶粒圖案化疊層的該陰極集電器層和該陽極集電器層中之至少一者的接觸區域，從而形成多重裝置疊層；第四系統，用於在該多重裝置疊層上沉積毯覆封裝層；以及第五系統，用於雷射剝蝕該毯覆封裝層以顯露每個該多重裝置疊層的該陰極集電器層和該陽極集電器層之接觸區域，從而形成多重封裝裝置疊層；其中該封裝層為光學透明的，其中用於雷射剝蝕的該第五系統包含提供雷射光的雷射器，該雷射光的波長在355 nm至1070 nm的範圍內，而且其中用於雷射剝蝕的該第五系統設以提供選自由失焦雷射束及成形雷射束所組成之群組的雷射束。此外，該雷射束可以由355 nm雷射形成，並且該雷射束可以在該毯覆封裝層提供在4x108
Jm-2
s-1
至6x108
Jm-2
s-1
範圍中的劑量率。此外，該設備可以是線內處理設備。如上，在一些實施例中，來自該失焦或成形雷射束的雷射光單次通過該光學透明材料層時該光學透明材料層可以吸收少於或等於50％的該雷射光，而且在實施例中吸收少於或等於20％的該雷射光。此外，在一些實施例中，用於雷射剝蝕的該第五系統設以在剝蝕該光學透明材料層的過程中掃描該雷射束穿過該光學透明材料層。
此外，在一些實施例中，一種選擇性剝蝕覆蓋裝置之金屬層的光學透明材料的設備可以包含用於雷射剝蝕光學透明材料層之一部分的系統，其中該雷射剝蝕工具包含提供雷射光的雷射器，該雷射光具有在355 nm至1070 nm範圍內的波長，而且其中該用於雷射剝蝕的系統設以提供選自由失焦雷射束及成形雷射束所組成之群組的雷射束。此外，該雷射束可以由355 nm雷射形成，並且該雷射束可以在該毯覆封裝層提供在4x108
Jm-2
s-1
至6x108
Jm-2
s-1
範圍中的劑量率。此外，該設備可以是線內處理設備。如上，在一些實施例中，來自該失焦或成形雷射束的雷射光單次通過該光學透明材料層時該光學透明材料層可以吸收少於或等於50％的該雷射光，而且在實施例中吸收少於或等於20％的該雷射光。此外，在一些實施例中，用於雷射剝蝕的系統設以在剝蝕該光學透明材料層的過程中掃描該雷射束穿過該光學透明材料層。
雖然本文中已經參照TFB裝置、處理流程及製造設備的具體實例描述了本揭示的實施例，但可以將本揭示的教示和原理應用於範圍更廣的TFB裝置、處理流程及製造設備。例如，可以為與本文中先前描述的那些上下顛倒的TFB疊層設想裝置、處理流程及製造設備 - 倒置的疊層在基板上具有ACC和陽極，接著是固態電解質、陰極、CCC及封裝層。例如，可以為具有共面集電器的TFB疊層設想裝置、處理流程及製造設備。此外，所屬技術領域中具有通常知識者將理解如何應用本揭示的教示和原理來產生寬範圍的裝置、處理流程及製造設備。
雖然本文中已經參照TFB描述了本揭示的實施例，但也可以將本揭示的教示和原理應用於改良的裝置、處理流程及製造設備來製造其他的電化學裝置，包括電致變色裝置。所屬技術領域中具有通常知識者將理解如何應用本揭示的教示和原理來產生其他電化學裝置專用的裝置、處理流程及製造設備。
雖然本文中已經參照TFB描述了本揭示的實施例，但也可以將本揭示的教示和原理應用於改良的裝置、處理流程及製造設備來製造其他的元件，包括：諸如場效電晶體（FET）的微電子元件、以及熱電元件。所屬技術領域中具有通常知識者將理解如何應用本揭示的教示和原理來產生其他元件專用的裝置、處理流程及製造設備。
雖然本文中已經參照聚對二甲苯、特別是聚對二甲苯-C（作為光學透明材料的實例）描述了本揭示的實施例，但聚對二甲苯-N和聚矽氧皆已被證明可作為本揭示描述的光學透明材料。此外，預期的是，六甲基二矽氧烷（HMDSO）、1,4-丁二醇二丙烯酸酯（BDDA）、及其他類似的材料可望作為本揭示描述的光學透明材料。
雖然已經參照本揭示的某些實施例具體描述了本揭示的實施例，但所屬技術領域中具有通常知識者應顯而易見的是，可以在不偏離本揭示的精神和範圍下在形式和細節上進行變化和修改。
101‧‧‧基板
102‧‧‧陰極集電器（CCC）層
103‧‧‧陰極層
104‧‧‧電解質層
105‧‧‧陽極層
106‧‧‧陽極集電器（ACC）層
107‧‧‧毯覆封裝層
108‧‧‧接觸區域
109‧‧‧接觸區域
410‧‧‧暗色彩
420‧‧‧暗色彩
510‧‧‧陰極接觸區域
520‧‧‧陽極接觸區域
601‧‧‧聚焦透鏡
602‧‧‧相對基板
603‧‧‧焦點位置
604‧‧‧光束
801‧‧‧剝蝕臨界值
1000‧‧‧線內製造系統
1001‧‧‧工具
1002‧‧‧真空氣鎖
1030‧‧‧工具
1040‧‧‧工具
1050‧‧‧工具
1099‧‧‧工具
102‧‧‧陰極集電器（CCC）層
103‧‧‧陰極層
104‧‧‧電解質層
105‧‧‧陽極層
106‧‧‧陽極集電器（ACC）層
107‧‧‧毯覆封裝層
108‧‧‧接觸區域
109‧‧‧接觸區域
410‧‧‧暗色彩
420‧‧‧暗色彩
510‧‧‧陰極接觸區域
520‧‧‧陽極接觸區域
601‧‧‧聚焦透鏡
602‧‧‧相對基板
603‧‧‧焦點位置
604‧‧‧光束
801‧‧‧剝蝕臨界值
1000‧‧‧線內製造系統
1001‧‧‧工具
1002‧‧‧真空氣鎖
1030‧‧‧工具
1040‧‧‧工具
1050‧‧‧工具
1099‧‧‧工具
對於所屬技術領域中具有通常知識者而言，在結合附圖檢視以下具體實施例的描述之後，本揭示的這些和其他態樣與特徵將變得顯而易見，其中：
第1圖和第2圖為圖示依據本揭示之一些實施例的雷射剝蝕方法之各種態樣的薄膜電池（TFB）剖視圖；
第3圖至第5圖為圖示依據本揭示之實施例的雷射剝蝕方法之其他態樣的TFB俯視圖；
第6圖和第7圖為圖示依據本揭示之實施例的雷射束失焦的示意圖；
第8圖和第9圖為依據本揭示之實施例的高斯和成形光束之雷射束強度分佈；以及
第10圖為圖示依據本揭示之實施例的線性處理設備之示意圖。
國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無
國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
(請換頁單獨記載) 無
101‧‧‧基板
102‧‧‧陰極集電器(CCC)層
103‧‧‧陰極層
104‧‧‧電解質層
105‧‧‧陽極層
106‧‧‧陽極集電器(ACC)層
107‧‧‧毯覆封裝層
108‧‧‧接觸區域
109‧‧‧接觸區域
Claims (20)
- 一種選擇性剝蝕一光學透明材料的方法，該光學透明材料覆蓋一裝置的一金屬層，該方法包含以下步驟： 在一金屬層上提供一光學透明材料層；以及使用一失焦雷射束照射該光學透明材料層的一部分及剝蝕該光學透明材料層的該部分；其中該剝蝕讓該金屬層完全未受損傷，而且其中該雷射光具有在355 nm至1070 nm範圍內的波長。
- 如請求項1所述之方法，其中來自該失焦雷射束的雷射光單次通過該光學透明材料層時，該光學透明材料層吸收少於或等於50％的該雷射光。
- 如請求項1所述之方法，其中來自該失焦雷射束的雷射光單次通過該光學透明材料層時，該光學透明材料層吸收少於或等於20％的該雷射光。
- 如請求項1所述之方法，其中該光學透明材料層為一封裝層。
- 如請求項1所述之方法，其中該光學透明材料層包含聚對二甲苯。
- 如請求項1所述之方法，其中該光學透明材料包含聚對二甲苯-C，而且其中該光學透明材料層在10微米至20微米厚的範圍內。
- 如請求項1所述之方法，其中該失焦雷射束係由355 nm雷射形成，並且該失焦雷射束在該光學透明材料層提供在4x108 Jm-2 s-1 至6x108 Jm-2 s-1 範圍中的劑量率。
- 如請求項1所述之方法，其中該裝置為一電化學裝置。
- 如請求項8所述之方法，其中該電化學裝置為薄膜固態電池。
- 如請求項1所述之方法，其中該照射包含多次掃描該失焦雷射通過該光學透明材料層的該部分。
- 如請求項1所述之方法，其中該金屬層為一薄膜固態電池的一集電器。
- 如請求項11所述之方法，其中該金屬層包含至少一選自由金、鉑、鈦及銅所組成之群組的金屬。
- 一種選擇性剝蝕一光學透明材料的方法，該光學透明材料覆蓋一裝置的一金屬層，該方法包含以下步驟： 在一金屬層上提供一光學透明材料層；以及 使用一成形雷射束照射該光學透明材料層的一部分及剝蝕該光學透明材料層的該部分； 其中該剝蝕讓該金屬層完全未受損傷，而且其中該雷射光具有在355 nm至1070 nm範圍內的一波長。
- 如請求項13所述之方法，其中該成形雷射束係由355 nm雷射形成，並且該成形雷射束在該光學透明材料層提供在4x108 Jm-2 s-1 至6x108 Jm-2 s-1 範圍中的一劑量率。
- 如請求項13所述之方法，其中該金屬層為一薄膜固態電池的一集電器，而且其中該光學透明材料層為一封裝層。
- 如請求項13所述之方法，其中來自該成形雷射束的雷射光單次通過該光學透明材料層時，該光學透明材料層吸收少於或等於50％的該雷射光。
- 如請求項13所述之方法，其中來自該成形雷射束的雷射光單次通過該光學透明材料層時，該光學透明材料層吸收少於或等於20％的該雷射光。
- 一種用於形成薄膜電化學裝置的設備，包含： 一第一系統，用於在一基板上毯覆沉積一陰極集電器層、一陰極層、一電解質層、一陽極層及一陽極集電器層之一疊層； 一第二系統，用於雷射晶粒圖案化該疊層以形成一多重晶粒圖案化疊層； 一第三系統，用於雷射圖案化該多重晶粒圖案化疊層以顯露每個該多重晶粒圖案化疊層的該陰極集電器層和該陽極集電器層中之至少一者的接觸區域，從而形成一多重裝置疊層； 一第四系統，用於在該多重裝置疊層上沉積一毯覆封裝層；以及 一第五系統，用於雷射剝蝕該毯覆封裝層以顯露每個該多重裝置疊層的該陰極集電器層和該陽極集電器層之接觸區域，從而形成一多重封裝裝置疊層； 其中該封裝層為光學透明的，其中用於雷射剝蝕的該第五系統包含提供雷射光的雷射器，該雷射光的波長在355 nm至1070 nm的範圍內，而且其中用於雷射剝蝕的該第五系統設以提供選自由一失焦雷射束及一成形雷射束所組成之群組的雷射束。
- 如請求項18所述之設備，其中該雷射束係由355 nm雷射形成，並且該雷射束在該毯覆封裝層提供在4x108 Jm-2 s-1 至6x108 Jm-2 s-1 範圍中的一劑量率。
- 如請求項18所述之設備，其中該設備為一線內(in-line)設備。
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