CN107624086A - 使用具有低吸收特性的激光波长来移除透明材料的方法 - Google Patents
使用具有低吸收特性的激光波长来移除透明材料的方法 Download PDFInfo
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Abstract
依据实施方式，一种选择性剥蚀覆盖器件的金属层的光学透明材料的方法可以包含以下步骤：在金属层上提供光学透明材料层；以及使用失焦或成形激光束照射所述光学透明材料层的一部分及剥蚀所述光学透明材料层的所述部分；其中所述剥蚀让所述金属层完全未受损伤，并且其中所述激光具有在355nm至1070nm范围内的波长，并且其中来自所述激光束的激光单次通过所述光学透明材料层时所述光学透明材料层吸收少于或等于50％的所述激光。还描述用于激光剥蚀金属层上的透明材料层同时让所述金属层完全未受损伤的设备。
Description
相关申请的交叉引用
本申请案主张于2015年5月14日申请的美国临时申请案第62/161,449号的权益，将所述申请案全部并入本文中。
技术领域
本公开内容的实施方式大体而言涉及用于制造微电子和电化学器件的方法，更特定而言、但并非排他地，本公开内容的实施方式涉及用于透明材料的改进的激光剥蚀而不会在薄膜电池的制造中损坏下方金属层的方法和设备。
背景技术
激光器可被用来从基板或其他膜移除薄和厚的膜材料。通常所使用的激光器类型取决于待移除的膜或材料的吸收特性。具有最小反射率或透射的高吸收通常是受到期望的，使得激光能量与待移除的材料直接反应。许多聚合物膜对于在355nm至1070nm范围内的常用激光波长是透明的；因此，传统的想法是，这些聚合物膜需要使用较短波长(小于355nm)的激光器来进行剥蚀处理。这种较短波长能够使用用于四倍频(fourth harmonicgeneration)的复合晶体材料由1064nm基本激光器产生，或使用基于稀有气体的空腔产生，例如准分子激光器，其中准分子激光器需要复合掩模来形成所需的剥蚀图案。使用Q开关聚焦激光束通常会产生MW峰能量水平，若未完全剥蚀目标聚合物材料下方的非预期层，则MW峰能量水平将在周围材料上至少导致热效应。因此仍需要能够在不明显损坏下方材料且不需要使用昂贵设备和复杂工艺的情况下移除透明材料的方法和设备。
发明内容
依据某些方面，本公开内容的实施方式涉及使用激光波长激光剥蚀透明材料的方法和设备，这些材料关于所述激光波长具有低的吸收特性。本公开内容的实施方式使用具有普通光学元件的标准工业激光器及用于弹性图案生成的扫描器来移除透明材料而不会明显损坏下方的材料。在这些和其他的实施方式中，依据本公开内容的方法包括使激光束失焦或成形，从而有效地将激光束的能量密度降到低于下方金属层的剥蚀临界值，以及利用多次通过目标材料。
依据一些实施方式，一种选择性剥蚀覆盖器件的金属层的光学透明材料的方法可以包含以下步骤：在金属层上提供光学透明材料层；以及使用失焦激光束照射所述光学透明材料层的一部分及剥蚀所述光学透明材料层的所述部分；其中所述剥蚀让所述金属层完全未受损伤，并且其中所述激光具有在355nm至1070nm范围内的波长。
依据一些实施方式，一种选择性剥蚀覆盖器件的金属层的光学透明材料的方法可以包含以下步骤：在金属层上提供光学透明材料层；以及使用成形激光束照射所述光学透明材料层的一部分及剥蚀所述光学透明材料层的所述部分；其中所述剥蚀让所述金属层完全未受损伤，并且其中所述激光具有在355nm至1070nm范围内的波长。
依据一些实施方式，一种用于形成薄膜电化学器件的设备包含：第一系统，用于在基板上覆盖(blanket)沉积阴极集电器层、阴极层、电解质层、阳极层和阳极集电器层的堆叠；第二系统，用于激光冲模图案化所述堆叠以形成多个冲模图案化的堆叠；第三系统，用于激光图案化所述多个冲模图案化的堆叠以显露每个所述多个冲模图案化的堆叠的所述阴极集电器层和所述阳极集电器层中的至少一者的接触区域，从而形成多个器件堆叠；第四系统，用于在所述多个器件堆叠上沉积覆盖封装层；和第五系统，用于激光剥蚀所述覆盖封装层以显露每个所述多个器件堆叠的所述阴极集电器层和所述阳极集电器层的接触区域，从而形成多个封装器件堆叠；其中所述封装层为光学透明的，其中用于激光剥蚀的所述第五系统包含提供激光的激光器，所述激光的波长在355nm至1070nm的范围内，并且其中用于激光剥蚀的所述第五系统被配置为提供选自由失焦激光束和成形激光束所组成的群组的激光束。
附图说明
对于本领域中普通技术人员而言，在结合附图检阅以下具体实施方式的描述之后，本公开内容的这些及其他方面和特征将变得显而易见，其中：
图1和图2为图示依据本公开内容的一些实施方式的激光剥蚀方法的各种方面的薄膜电池(TFB)的截面图；
图3至图5为图示依据本公开内容的实施方式的激光剥蚀方法的其他方面的TFB的俯视图；
图6和图7为图示依据本公开内容的实施方式的激光束失焦的示意图；
图8和图9为依据本公开内容的实施方式的高斯和成形光束的激光束强度分布；以及
图10为图示依据本公开内容的实施方式的线性处理设备的示意图。
具体实施方式
现在将参照附图详细描述本公开内容的实施方式，这些附图被提供作为本公开内容的说明性实例，以便使本领域技术人员能够实施本公开内容。本文中提供的图包括未依比例绘制的器件示意图及器件处理流程图。值得注意的是，附图和以下实例无意将本公开内容的范围限制于单一实施方式，而是可通过交换所描述或图示的元件的一些或全部来得到其他的实施方式。此外，当本公开内容的某些元件能够使用已知部件来部分或完整地实施时，将只描述对理解本公开内容所必需的这些已知部件的部分，而将省略这些已知部件的其他部分的详细描述，以免混淆本公开内容。在本公开内容中，不应将图示单数部件的实施方式视为限制性的；相反地，本公开内容意图涵盖包括多个相同部件的其他实施方式，反之亦然，除非本文中另有明确的说明。此外，无意将本公开内容中的任何术语归属于罕见的或特殊的意义，除非被明确阐述为如此。另外，本公开内容涵盖本文中以说明的方式提及的已知部件的目前和未来的已知等同物。
依据某些一般方面，本公开内容的作者已经发现，可以使用具有常用光学元件的标准工业激光器和用于弹性图案生成的扫描器来移除透明材料，而不会明显损坏下方的材料。作者已进一步认识到，假使足够的能量被引导到材料表面–例如在高能量脉冲激光聚焦在材料上的情况下，则某些材料(例如通常反射许多激光波长的金属)可以通过通常反射的金属的直接离子化而被直接剥蚀。或者，可以过加热金属而诱发吸收特性与固态材料不同的熔融状态，从而导致“爆炸性沸腾”。
依据本公开内容的某些其他方面，作者发现，通过使激光束失焦(有效降低能量密度)，并使用多次通过目标材料，可避免损坏透明材料下方的反射金属层，从而将光束反射并使光束重新定向再次回到透明材料中。在透明聚合物的情况下，这些材料将熔化得远比下方的金属更快。充分加热透明材料之后，作者发现材料的吸收特性发生改变，导致材料直接吸收激光，然后被从基板快速剥蚀。可将此举视为将正常透明聚合物层预调理成高度吸收状态，然后导致实际剥蚀而不会损坏下方的金属层。这种解决方案的一个优点是这种解决方案允许使用产生在可见光波长范围内的光的廉价且经制造验证的激光器，以取代需要阴影掩模的昂贵准分子激光器或使用266nm、或低于266nm还需要昂贵的光学元件和保养的未验证固态激光器。
将在下面关于剥蚀单面薄膜电池中的透明封装材料以暴露到电池阳极集电器和阴极集电器层的接触区域的例示实施方式更详细地描述本公开内容的这些和其他方面。然而，本公开内容并不限于此实例，而且本领域技术人员将了解如何将其中的原理延伸到双面TFB、以及在金属上方使用聚合物涂层的其他技术，例如FET制造。
本文中，在一些实施方式中，光学透明材料层的光学透明度被定义为来自激光束的激光单次通过所述光学透明材料层时所述层吸收少于或等于50％的所述激光，并且在实施方式中光学透明材料层的光学透明度被定义为来自激光束的激光单次通过所述光学透明材料层时所述层吸收少于或等于20％的所述激光。由于材料的光学透明度作为波长的函数而变化，所以这个光学透明度的定义针对特定波长的激光。所述激光的波长在355nm至1070nm的范围内。
大多数固态薄膜电池(即TFB)具有使用聚合物涂层的封装来保护电解质成分免于环境污染的损害，所述环境污染将导致器件过早失效。然而，这些保护层的沉积完全覆盖接触区域，这些接触区域仍需要被打开以将电池物理性连接到终端使用者的部件。
图1为其中先前的处理已完成具有阳极和阴极接触区域的固态薄膜电池(TFB)的实例的截面图。可以使用无掩模或掩模技术、或上述两者的任意组合来进行此处理。以下参照图1和图2提供可以有利地利用本公开内容的实施方式的TFB器件的描述。
图1图示垂直堆叠型TFB器件结构的实例，所述TFB器件结构包含基板101、阴极集电器(CCC)层102(例如Ti/Au)、阴极层103(例如LiCoO2)、电解质层104(例如LiPON)、阳极层105(例如Li、Si)、阳极集电器(ACC)层106(例如Ti/Au)、分别用于ACC和CCC的接触区域108和109、以及覆盖封装层107(诸如聚对二甲苯之类的聚合物)。
依据实施方式，图1的TFB器件可以通过以下工艺来制造：提供基板；覆盖沉积CCC、阴极、电解质、阳极、和ACC，以形成堆叠；阴极退火；激光图案化堆叠；沉积图案化的接触焊盘；沉积封装层；激光图案化封装层。在实施方式中，阴极是LiCoO2，且在高达850℃的温度退火。
上文参照图1提供的具体TFB器件结构和制造方法只是实例，预期的是，各式各样不同的TFB和其他电化学器件结构及制造方法可以从本文所述的依据本公开内容的实施方式的处理中获益。
此外，可以将宽范围的材料用于不同的TFB器件层。例如，阴极层可以是LiCoO2层(通过例如RF溅射、脉冲DC溅射等沉积)，阳极层可以是锂金属层(通过例如蒸发、溅射等沉积)，而电解质层可以是LiPON层(通过例如RF溅射等沉积)。然而，预期的是，本公开内容可被应用于范围更广的、包含不同材料的TFB。此外，用于这些层的沉积技术可以是任何能够提供所需组分、相及结晶度的沉积技术，而且可以包括诸如PVD、PECVD、反应溅射、非反应溅射、RF溅射、多频溅射、电子和离子束蒸发、热蒸发、CVD、ALD等沉积技术；沉积方法也可以是非基于真空的，例如等离子体喷涂、喷雾热解、狭缝模具涂布、网印等。对于PVD溅射沉积工艺，所述工艺可以是AC、DC、脉冲DC、RF、HF(例如微波)等，或上述的组合。用于TFB的不同成分层的材料的实例可以包括以下中之一或更多。ACC和CCC可以是可被合金化及/或存在于不同材料的多个层中的Ag、Al、Au、Ca、Cu、Co、Sn、Pd、Zn和Pt中之一或更多，并且/或者包括Ti、Ni、Co、耐火金属及超级合金等中之一或更多者的粘合层。阴极可以是LiCoO2、V2O5、LiMnO2、Li5FeO4、NMC(NiMnCo氧化物)、NCA(NiCoAl氧化物)、LMO(LixMnO2)、LFP(LixFePO4)、LiMn尖晶石等。固体电解质可以是包括诸如LiPON、LiI/Al2O3混合物、LLZO(LiLaZr氧化物)、LiSiCON、Ta2O5等材料的锂传导性电解质材料。阳极可以是Li、Si、硅-锂合金、锂硅硫化物、Al、Sn、C等。
阳极/负极层可以是纯锂金属，或者可以是锂合金，例如其中锂与诸如锡的金属或诸如硅的半导体合金化。锂层可以是约3μm厚(适合阴极和容量平衡)，且封装层可以是3μm或更厚。封装层可以是聚合物/聚对二甲苯与金属和/或电介质的多层，而且可以视需要通过重复的沉积和图案化形成。需要注意的是，在一些实施方式中，在Li层与封装层的形成之间，此部分被保持在惰性或非常低湿度的环境中(例如氩气)或在干燥室中；然而，覆盖封装层沉积之后对于惰性环境的需求会被放宽。可以使用ACC来保护Li层，从而允许真空之外的激光剥蚀，而且对于惰性环境的需求可被放宽。
此外，在阴极和阳极侧上的金属集电器都可能需要起到作为针对穿梭锂离子的保护阻挡物的功能。此外，阳极集电器可能需要起到作为针对来自环境的氧化剂(例如H2O、O2、N2等)的阻挡物的功能。因此，集电器的金属可以被选择为在“两个方向”上与锂接触具有最少的反应或混溶性-即锂移动到金属集电器中以形成固溶体，反之亦然。此外，金属集电器可被选择为对于来自环境的氧化剂具有低的反应性和扩散性。一些作为针对穿梭锂离子的保护阻挡物的潜在候选者可以是Cu、Ag、Al、Au、Ca、Co、Sn、Pd、Zn和Pt。使用一些材料可能需要管理热预算，以确保金属层之间没有反应/扩散。假使单一金属元素无法满足这两个需求，则可以考虑合金。同时，假使单层无法满足这两个需求，则可以使用双(或多)层。此外，可以结合前述耐火和非氧化层中的一个层使用粘合层-例如，Ti粘合层与Au组合。集电器可以通过(脉冲)DC溅射金属靶材(约300nm)来沉积，以形成这些层(例如，诸如Cu、Ag、Pd、Pt和Au之类的金属、金属合金、类金属或碳黑)。此外，还有其他用于形成针对穿梭锂离子的保护阻挡物的选择，例如介电层等。
在实施方式中，一个或更多个部件器件层，例如阳极、阴极、ACC、CCC、电解质和封装层可以包含多个层。例如，CCC层可以包含Ti层和Pt层或氧化铝层、Ti层和Pt层，封装层可以包含如上所述的多个层等。
如图1进一步图示的，透明聚合物涂层(封装层107)已被沉积在整个基板上，包括接触区域(108及109)。在一个实例中，所述透明涂层是聚对二甲苯聚合物。在另一个实例中，所述透明涂层包含聚对二甲苯聚合物和氧化铝和/或氮化硅膜两者。在这些和其他实例中，所述透明涂层可以是多层涂层。
图2为图示依据本公开内容的实施方式的处理之后的TFB实例的截面图。如图所示，已使用以下将更详细描述的激光剥蚀处理形成分别到Au或Ti/Au和Cu或TiO2/Cu金属阴极109和阳极108接触区域的开口，且没有对金属层造成任何损坏。依据本公开内容的各种方面，即使聚合物涂层的厚度变化，或是即使吸收特性有些微差异，激光工艺也能够是足够稳健的，以应对这些变化而不损坏金属层。本领域技术人员在以下实例的教导之后将理解如何实现这样的变化。应当注意的是，是传统方法的一部分的替代性掩模或蚀刻工艺是复杂得多和昂贵的，所以依据本公开内容的使用市售激光器的激光工艺是非常有吸引力的。
应当注意的是，本公开内容并不限于单一透明材料移除步骤。例如，可以在一个或更多个循环之后进行沉积封装层(在每个循环中使用相同或不同的材料)及在沉积的封装层中打开接触区域的多个叠起循环。例如，第一循环可以沉积聚对二甲苯，随后为沉积氧化铝的第二循环。作为另一个实例，第一循环可以沉积氧化铝，随后为沉积聚对二甲苯的第二循环。作为进一步的实例，第一循环可以沉积聚对二甲苯，随后为沉积氮化硅的第二循环，随后为沉积氧化铝的第三循环。
图3、图4及图5为图示依据本公开内容的例示激光剥蚀工艺的各种方面的俯视图。图3为对应以上图1中的截面图的俯视图，图示被透明聚合物材料107完全覆盖的单个TFB单元的TFB堆叠。应当注意的是，虽然图3只图示出单个电池单元的边界，但应当显而易见的是，可以依据本公开内容进行处理的单个基板可能包括多个、而且可能几百个电池，这取决于电池的类型、基板的尺寸、工艺是2D或3D、等等。
图4为图示依据本公开内容的实施方式的激光剥蚀处理的俯视图。所述处理包括使激光束失焦、有效降低能量密度、以及多次通过覆盖阳极和阴极接触区域的目标材料。所述处理进一步包括在透明材料变成熔融状态时将激光束保持低于底部金属层的剥蚀临界值。如图4所示，此处理导致透明材料的吸收特性的近瞬间变化，使得所述材料更能吸收激光-此时所述材料的较暗显色(coloration)表示对可见激光的吸收增加。(所述材料在阴极和阳极接触区域上的暗显色分别以410和420表示。)这允许通常透明的聚合物层被预调理成高度吸收状态，从而导致聚合物层的最终剥蚀。注意到的是，对于诸如聚对二甲苯之类的透明材料层来说，在355nm处光的吸收为约20％。通过被聚对二甲苯层下方的金属表面反射，吸收有效地加倍到约40％。
返回图4，在一个非限制的实例中，电池器件的总面积为约1x10-2cm2，并且待被暴露的焊盘区域为约4x10-4cm2。在这个透明材料为约10-20微米厚的聚对二甲苯层的实例中，使用波长355nm的皮秒激光器。一个实例是二极管泵浦固态(DPSS)激光器，在实施方式中是355nm的激光器。在一些实施方式中，失焦激光束由355nm激光器形成，并且失焦激光束在光学透明材料层处提供在4x108Jm-2s-1至6x108Jm-2s-1范围中的剂量率-能够使用每个脉冲10μJ、每秒500,000个脉冲在104平方微米的面积上输送5x108Jm-2s-1的剂量率。应当注意的是，本公开内容的一方面在于这种市售激光器的取得和操作比其他具有较短波长的激光器相对较为便宜，所述较短波长被认为对于剥蚀诸如聚对二甲苯之类的聚合物材料而言是理想的。可与本公开内容结合使用的其他可能的皮秒激光器波长包括532nm和1064nm。在其他实施方式中，使用具有355nm波长的飞秒激光器。在进一步的实施方式中，可以使用纳秒激光器。
依据本公开内容的各种方面，不是将激光束聚焦在透明材料的表面附近，而是使光束失焦。例如，在具有约100μm的光束点尺寸的情况下，光束被失焦约400％。更特定来说，在具有2mm的聚焦窗口的情况下，使激光置于焦点外8mm。其他的相关设定(特别是对于355nm的激光器)包括约30μJ的脉冲能量和12ps的脉冲持续时间。为了使用这些设定剥蚀焊盘区域中的透明材料，以交叉影线图案在焊盘区域上方操作激光器，并使用20微米的跨距(step)。在一个实例中，使用355nm激光器与以上给出的操作参数来完全剥蚀每个焊盘区域中10-20微米厚的聚对二甲苯材料层需要花费约100ms的总时间完成所述图案6次。
如图5所示，以上结合图4描述的处理导致接触区域中的聚合物材料实际剥蚀而不会损坏下方的金属层-明确的阴极和阳极接触区域510和520分别被图示出。应当注意的是，图3至图5图示被冲模图案包围的实例TFB单元。在实施方式中，本公开内容的激光处理还能被用于移除覆盖此冲模图案的透明材料。在其他实施方式中，使用其他的处理，例如直接聚焦剥蚀。
图6-9图示依据本公开内容的实施方式的激光剥蚀方法的上述和其他实例方面的替代细节。
如图6所图示，在典型的处理中，使用激光器且聚焦透镜601和/或相对基板602位置被调整，使得光束604的焦点位置603在被处理的基板的表面处或非常接近被处理的基板的表面。与此相反，如图7所图示，在依据本公开内容的实施方式的处理中，聚焦透镜601和/或相对基板602位置被调整，使得光束604在基板的表面处失焦。在上述实例中，使用400％的失焦。
如图8和图9进一步图示的，依据进一步的方面，本公开内容的实施方式使撞击在材料上的生成的激光束中的能量保持低于下方金属层的剥蚀临界值。除了使光束失焦之外或取代使光束失焦的是，此举能够通过例如光束成形光学元件来确保，所述光束成形光学元件将脉冲能量均匀地分布于相对较大的面积，以避免损坏金属层；至于成形的光束，大致的思想是减小高斯峰的强度，而且已发现横跨激光束强度分布的平顶部的5％到10％的强度变化可发挥良好的作用。比较图8与依据本公开内容的实施方式的图9，图8的高斯光束分布显示明显超过剥蚀临界值801的过量能量，图9显示具有“顶帽”分布的成形光束，所述“顶帽”分布具有极少的超过剥蚀临界值801的过量能量。应当进一步注意的是，根据所使用的激光器类型(例如飞秒激光器)，失焦或光束成形可能不是所有实施方式都必需的。
图10图示依据一些实施方式的具有多个排队式(in-line)工具1001至1099(包括工具1030、1040、1050)的排队式制造系统1000的示意图。排队式工具可以包括用于沉积和图案化TFB的所有层的工具、以及例如本文所述的用于从器件接触焊盘上移除封装材料的激光剥蚀工具。此外，排队式工具可以包括前和后调理腔室。例如，工具1001可以是在基板移动通过真空气锁1002进入沉积工具之前用于建立真空的抽真空室。一些或全部的排队式工具可以是由真空气锁分隔的真空工具。应注意的是，处理工具的顺序以及工艺产线中的具体处理工具的顺序将由所使用的特定TFB制造方法决定，例如如上述工艺流程中指定的。此外，基板可水平或垂直定向而被移动通过排队式制造系统。又此外，激光剥蚀工具可被配置为使基板在剥蚀过程中为静止的或移动的。
虽然本文中提供的工具的实例是用于排队式处理系统，但在实施方式中激光剥蚀工具可以被并入群集工具或作为独立的工具。
依据一些实施方式，一种用于形成薄膜电化学器件的设备包含：第一系统，用于在基板上覆盖沉积阴极集电器层、阴极层、电解质层、阳极层和阳极集电器层的堆叠；第二系统，用于激光冲模图案化所述堆叠以形成多个冲模图案化的堆叠；第三系统，用于激光图案化所述多个冲模图案化的堆叠以显露每个所述多个冲模图案化的堆叠的所述阴极集电器层和所述阳极集电器层中的至少一者的接触区域，从而形成多个器件堆叠；第四系统，用于在所述多个器件堆叠上沉积覆盖封装层；以及第五系统，用于激光剥蚀所述覆盖封装层以显露每个所述多个器件堆叠的所述阴极集电器层和所述阳极集电器层的接触区域，从而形成多个封装器件堆叠；其中所述封装层为光学透明的，其中用于激光剥蚀的所述第五系统包含提供激光的激光器，所述激光的波长在355nm至1070nm的范围内，并且其中用于激光剥蚀的所述第五系统被配置为提供选自由失焦激光束和成形激光束所组成的群组的激光束。此外，所述激光束能够由355nm激光器形成，并且所述激光束能在所述覆盖封装层处提供在4x108Jm-2s-1至6x108Jm-2s-1范围中的剂量率。此外，所述设备可以是排队式处理设备。如上，在一些实施方式中，来自所述失焦或成形激光束的激光单次通过所述光学透明材料层时所述光学透明材料层能吸收少于或等于50％的所述激光，而且在实施方式中吸收少于或等于20％的所述激光。此外，在一些实施方式中，用于激光剥蚀的所述第五系统被配置为在剥蚀所述光学透明材料层的过程中使所述激光束扫描通过所述光学透明材料层。
此外，在一些实施方式中，一种选择性剥蚀覆盖器件的金属层的光学透明材料的设备可以包含用于激光剥蚀光学透明材料层的一部分的系统，其中激光剥蚀工具包含提供激光的激光器，所述激光具有在355nm至1070nm范围内的波长，并且其中用于激光剥蚀的所述系统被配置为提供选自由失焦激光束和成形激光束所组成的群组的激光束。此外，所述激光束可以由355nm激光器形成，并且所述激光束可以在所述覆盖封装层处提供在4x108Jm-2s-1至6x108Jm-2s-1范围中的剂量率。此外，所述设备可以是排队式处理设备。如上，在一些实施方式中，来自所述失焦或成形激光束的激光单次通过所述光学透明材料层时所述光学透明材料层能吸收少于或等于50％的所述激光，而且在实施方式中吸收少于或等于20％的所述激光。此外，在一些实施方式中，用于激光剥蚀的系统被配置为在剥蚀所述光学透明材料层的过程中使所述激光束扫描通过所述光学透明材料层。
虽然本文中已经参照TFB器件、处理流程和制造设备的具体实例描述了本公开内容的实施方式，但可以将本公开内容的教示和原理应用于范围更广的TFB器件、处理流程和制造设备。例如，可以为从本文中先前描述的TFB堆叠倒置的TFB堆叠设想器件、处理流程和制造设备-倒置的堆叠在基板上具有ACC和阳极，接着是固态电解质、阴极、CCC和封装层。例如，可以为具有共面集电器的TFB堆叠设想器件、处理流程和制造设备。此外，本领域普通技术人员将理解如何应用本公开内容的教示和原理来产生宽范围的器件、处理流程和制造设备。
虽然本文中已经参照TFB描述了本公开内容的实施方式，但也可以将本公开内容的教示和原理应用于改良的器件、处理流程和制造设备来制造其他的电化学器件，包括电致变色器件。本领域普通技术人员将理解如何应用本公开内容的教示和原理来产生其他电化学器件专用的器件、处理流程和制造设备。
虽然本文中已经参照TFB描述了本公开内容的实施方式，但也可以将本公开内容的教示和原理应用于改良的器件、处理流程和制造设备来制造其他的元件，包括：诸如场效应晶体管(FET)之类的微电子元件、以及热电元件。本领域普通技术人员将理解如何应用本公开内容的教示和原理来产生其他元件专用的器件、处理流程和制造设备。
虽然本文中已经参照聚对二甲苯、特别是聚对二甲苯-C(作为光学透明材料的实例)描述了本公开内容的实施方式，但聚对二甲苯-N和聚硅氧(silicone)皆已被证明可作为本公开内容描述的光学透明材料。此外，预期的是，六甲基二硅氧烷(HMDSO)、1,4-丁二醇二丙烯酸酯(BDDA)、及其他类似的材料可望作为本公开内容描述的光学透明材料。
虽然已经参照本公开内容的某些实施方式具体描述了本公开内容的实施方式，但对本领域普通技术人员应显而易见的是，可以在不背离本公开内容的精神和范围的情况下在形式和细节上进行变化和修改。
Claims (15)
1.一种选择性剥蚀光学透明材料的方法，所述光学透明材料覆盖器件的金属层，所述方法包含以下步骤：
在金属层上提供光学透明材料层；以及
使用失焦激光束照射所述光学透明材料层的一部分及剥蚀所述光学透明材料层的所述部分；
其中所述剥蚀让所述金属层完全未受损伤，并且其中所述激光具有在355nm至1070nm范围内的波长。
2.一种选择性剥蚀光学透明材料的方法，所述光学透明材料覆盖器件的金属层，所述方法包含以下步骤：
在金属层上提供光学透明材料层；以及
使用成形激光束照射所述光学透明材料层的一部分及剥蚀所述光学透明材料层的所述部分；
其中所述剥蚀让所述金属层完全未受损伤，并且其中所述激光具有在355nm至1070nm范围内的波长。
3.如权利要求1或权利要求2所述的方法，其中来自所述激光束的激光单次通过所述光学透明材料层时，所述光学透明材料层吸收少于或等于50％的所述激光。
4.如权利要求1或权利要求2所述的方法，其中来自所述激光束的激光单次通过所述光学透明材料层时，所述光学透明材料层吸收少于或等于20％的所述激光。
5.如权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述光学透明材料层为封装层。
6.如权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述光学透明材料层包含聚对二甲苯。
7.如权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述光学透明材料包含聚对二甲苯-C，并且其中所述光学透明材料层在10微米至20微米厚的范围内。
8.如权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述激光束由355nm激光器形成，并且所述激光束在所述光学透明材料层处提供在4x108Jm-2s-1至6x108Jm-2s-1范围中的剂量率。
9.如权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述电化学器件为薄膜固态电池。
10.如权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述照射的步骤包含使所述激光束多次扫描通过所述光学透明材料层的所述部分。
11.如权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述金属层为薄膜固态电池的集电器。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述金属层包含选自由金、铂、钛和铜所组成的群组的至少一种金属。
13.一种用于形成薄膜电化学器件的设备，包含：
第一系统，用于在基板上覆盖沉积阴极集电器层、阴极层、电解质层、阳极层和阳极集电器层的堆叠；
第二系统，用于激光冲模图案化所述堆叠以形成多个冲模图案化的堆叠；
第三系统，用于激光图案化所述多个冲模图案化的堆叠以显露每个所述多个冲模图案化的堆叠的所述阴极集电器层和所述阳极集电器层中的至少一者的接触区域，从而形成多个器件堆叠；
第四系统，用于在所述多个器件堆叠上沉积覆盖封装层；以及
第五系统，用于激光剥蚀所述覆盖封装层以显露每个所述多个器件堆叠的所述阴极集电器层和所述阳极集电器层的接触区域，从而形成多个封装器件堆叠；
其中所述封装层为光学透明的，其中用于激光剥蚀的所述第五系统包含提供激光的激光器，所述激光的波长在355nm至1070nm的范围内，并且其中用于激光剥蚀的所述第五系统被配置为提供选自由失焦激光束和成形激光束所组成的群组的激光束。
14.如权利要求13所述的设备，其中所述激光束由355nm激光器形成，并且所述激光束在所述覆盖封装层处提供在4x108Jm-2s-1至6x108Jm-2s-1范围中的剂量率。
15.如权利要求13所述的设备，其中所述设备为排队式设备。
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