KR20170141815A - 저 흡수 특성을 갖는 레이저 파장을 사용하여 투명한 재료를 제거하기 위한 방법 - Google Patents
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Abstract
실시예들에 따르면, 디바이스의 금속 층을 커버하는 광학적으로 투명한 재료를 선택적으로 삭마하는 방법은: 금속 층 상에 광학적으로 투명한 재료의 층을 제공하는 단계; 및 디포커싱된 또는 성형된 레이저 빔으로 광학적으로 투명한 재료의 층의 부분을 조사하고 그리고 광학적으로 투명한 재료의 층의 부분을 삭마하는 단계를 포함할 수 있고; 삭마하는 단계는 금속 층을 완전히 온전하게 남겨두고, 그리고 레이저 광은 355 nm 내지 1070 nm의 범위 내의 파장을 갖고, 그리고 광학적으로 투명한 재료의 층은, 광학적으로 투명한 재료의 층을 통한 레이저 광의 단일 패스(single pass)에 대해 레이저 빔으로부터의 레이저 광의 50%와 동일한 또는 그 미만의 레이저 광을 흡수한다. 금속 층을 완전히 온전하게 남겨두면서, 금속 층 상의 투명한 재료의 층의 레이저 삭마를 위한 장치가 설명된다.
Description
[0001]
본 출원은, 2015년 5월 14일에 출원된 미국 가출원 번호 제62/161,449호를 우선권으로 주장하며, 그 미국 가출원은 그 전체가 본원에 포함된다.
[0002]
본 개시내용의 실시예들은 일반적으로, 마이크로전자 및 전기화학 디바이스들을 제조하기 위한 방법들에 관한 것으로, 더 구체적으로는 비배타적으로, 박막 배터리들의 제조에서 기저 금속 층(underlying metal layer)들을 손상시키지 않으면서 투명한 재료들의 개선된 레이저 삭마(laser ablation)를 위한 방법들 및 장치들에 관한 것이다.
[0003]
기판들 또는 다른 막들로부터 얇은 그리고 두꺼운 막 재료들을 제거하는 데 레이저들이 사용될 수 있다. 통상적으로, 사용될 레이저의 타입은 제거될 막 또는 재료의 흡수 특성에 종속적이다. 레이저 에너지가, 제거될 재료와 직접적으로 반응하도록, 최소 반사율 또는 투과에 따른 높은 흡수가 일반적으로 바람직하다. 많은 폴리머 막들은 355 nm 내지 1070 nm의 범위 내의 통상적으로 사용되는 레이저 파장들에 대해 투명하며; 결과적으로, 종래의 생각은, 이들 폴리머 막들이 삭마 프로세싱을 위해서는 더 짧은 파장들, 즉, 355 nm 미만의 파장들을 갖는 레이저들을 필요로 한다는 것이다. 이러한 더 짧은 파장들은, 1064 nm 기본 레이저들로부터의 제4 고조파 생성을 위한 복합 결정 재료들을 사용하여 또는 엑시머 레이저들과 같은 고비용의 가스 기반 캐비티들을 사용하여 생성될 수 있는데, 엑시머 레이저들은 원하는 삭마 패턴들을 생성하기 위해 복잡한 마스크들을 필요로 한다. Q-스위칭된 포커싱된 레이저 빔을 사용하는 것은 통상적으로 MW 피크 에너지 레벨들을 초래하는데, MW 피크 에너지 레벨들은, 타겟팅된 폴리머 재료 아래의 의도되지 않은 층들의 완전한 삭마까지는 아니더라도, 최소한 주변의 재료들에 대한 열적 영향들을 야기할 것이다. 따라서, 기저 재료들에 대한 현저한 손상 없이 그리고 고비용의 장비 및 복잡한 프로세스들을 사용하지 않으면서, 투명한 재료들을 제거할 수 있는 방법들 및 장치들에 대한 필요성이 남아있다.
[0004]
특정 양상들에 따르면, 본 개시내용의 실시예들은, 투명한 재료들에 대해 저 흡수 특성을 갖는 레이저 파장들을 사용한, 투명한 재료들의 레이저 삭마를 위한 방법들 및 장치들에 관한 것이다. 본 개시내용의 실시예들은, 기저 재료들에 대한 현저한 손상 없이, 투명한 재료들을 제거하기 위해, 가요성 패턴 생성을 위한 일반적 옵틱(optic)들 및 스캐너들과 함께 표준 산업 레이저들을 사용한다. 이들 및 다른 실시예들에서, 본 개시내용에 따른 방법들은, 레이저 빔을 디포커싱(defocusing) 또는 성형(shaping)하는 단계, 레이저 빔의 에너지 밀도를, 기저 금속 층들의 삭마 임계치 미만으로 효과적으로 감소시키는 단계, 및 타겟팅된 재료 위에서 다수의 패스(pass)들을 사용하는 단계를 포함한다.
[0005]
일부 실시예들에 따르면, 디바이스의 금속 층을 커버하는 광학적으로 투명한 재료를 선택적으로 삭마하는 방법은: 금속 층 상에 광학적으로 투명한 재료의 층을 제공하는 단계; 및 디포커싱된 레이저 빔으로 광학적으로 투명한 재료의 층의 부분을 조사(irradiating)하고 그리고 광학적으로 투명한 재료의 층의 부분을 삭마하는 단계를 포함하고; 삭마하는 단계는 금속 층을 완전히 온전하게 남겨두고, 그리고 레이저 광은 355 nm 내지 1070 nm의 범위 내의 파장을 갖는다.
[0006]
일부 실시예들에 따르면, 디바이스의 금속 층을 커버하는 광학적으로 투명한 재료를 선택적으로 삭마하는 방법은: 금속 층 상에 광학적으로 투명한 재료의 층을 제공하는 단계; 및 성형된 레이저 빔으로 광학적으로 투명한 재료의 층의 부분을 조사하고 그리고 광학적으로 투명한 재료의 층의 부분을 삭마하는 단계를 포함하고; 삭마하는 단계는 금속 층을 완전히 온전하게 남겨두고, 그리고 레이저 광은 355 nm 내지 1070 nm의 범위 내의 파장을 갖는다.
[0007]
일부 실시예들에 따르면, 박막 전기화학 디바이스들을 형성하기 위한 장치는: 기판 상에 캐소드 전류 컬렉터 층, 캐소드 층, 전해질 층, 애노드 층 및 애노드 전류 컬렉터 층의 스택을 블랭킷 증착(blanket depositing)하기 위한 제1 시스템; 스택을 레이저 다이 패터닝하여 다수의 다이 패터닝된 스택들을 형성하기 위한 제2 시스템; 다수의 다이 패터닝된 스택들 각각에 대해, 캐소드 전류 컬렉터 층 및 애노드 전류 컬렉터 층 중 적어도 하나의 전류 컬렉터 층의 접촉 영역들을 드러내기 위해, 다수의 다이 패터닝된 스택들을 레이저 패터닝하여 다수의 디바이스 스택들을 형성하기 위한 제3 시스템; 다수의 디바이스 스택들 위에 블랭킷 캡슐화 층을 증착하기 위한 제4 시스템; 및 다수의 디바이스 스택들 각각에 대해, 캐소드 전류 컬렉터 층 및 애노드 전류 컬렉터 층의 접촉 영역들을 드러내기 위해, 블랭킷 캡슐화 층을 레이저 삭마하여 다수의 캡슐화된 디바이스 스택들을 형성하기 위한 제5 시스템을 포함하고; 캡슐화 층은 광학적으로 투명하고, 레이저 삭마를 위한 제5 시스템은 355 nm 내지 1070 nm의 범위 내의 파장을 갖는 레이저 광을 제공하는 레이저를 포함하고, 그리고 레이저 삭마를 위한 제5 시스템은 디포커싱된 레이저 빔 및 성형된 레이저 빔으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 레이저 빔을 제공하도록 구성된다.
[0008]
본 개시내용의 이들 및 다른 양상들 및 특징들은, 첨부 도면들과 함께 특정 실시예들의 다음의 설명을 검토할 시에, 당업자들에게 자명해질 것이다.
[0009] 도 1 및 도 2는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 레이저 삭마 방법론의 양상들을 예시하는 박막 배터리(TFB; thin film battery)의 단면도들이고;
[0010] 도 3 내지 도 5는 본 개시내용의 실시예들에 따른 레이저 삭마 방법론의 추가의 양상들을 예시하는 TFB의 평면도들이고;
[0011] 도 6 및 도 7은 본 개시내용의 실시예들에 따른, 레이저 빔 디포커싱을 예시하는 개략도들이고;
[0012] 도 8 및 도 9는 본 개시내용의 실시예들에 따른, 가우스 및 성형 빔(Gaussian and shaped beam)들에 대한 레이저 빔 강도 프로파일들이고; 그리고
[0013] 도 10은 본 개시내용의 실시예들에 따른, 선형 프로세싱 장치를 예시하는 개략도들이다.
[0009] 도 1 및 도 2는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 레이저 삭마 방법론의 양상들을 예시하는 박막 배터리(TFB; thin film battery)의 단면도들이고;
[0010] 도 3 내지 도 5는 본 개시내용의 실시예들에 따른 레이저 삭마 방법론의 추가의 양상들을 예시하는 TFB의 평면도들이고;
[0011] 도 6 및 도 7은 본 개시내용의 실시예들에 따른, 레이저 빔 디포커싱을 예시하는 개략도들이고;
[0012] 도 8 및 도 9는 본 개시내용의 실시예들에 따른, 가우스 및 성형 빔(Gaussian and shaped beam)들에 대한 레이저 빔 강도 프로파일들이고; 그리고
[0013] 도 10은 본 개시내용의 실시예들에 따른, 선형 프로세싱 장치를 예시하는 개략도들이다.
[0014]
이제, 본 개시내용의 실시예들이 도면들을 참조하여 상세히 설명될 것이며, 그 도면들은 당업자들이 본 개시내용을 실시할 수 있게 하기 위해 본 개시내용의 예시적인 예들로서 제공된다. 본원에서 제공되는 도면들은 디바이스들 및 디바이스 프로세스 흐름들의 표현들을 포함하며, 그 표현들은 실척대로 도시된 것은 아니다. 특히, 아래의 예들 및 도면들은 본 개시내용의 범위를 단일 실시예로 제한하도록 의도된 것이 아니며, 설명되는 또는 예시되는 엘리먼트들의 일부 또는 전부의 교환을 통해 다른 실시예들이 가능하게 된다. 더욱이, 본 개시내용의 특정 엘리먼트들이 알려진 컴포넌트들을 사용하여 부분적으로 또는 완전히 구현될 수 있는 경우, 이러한 알려진 컴포넌트들의, 본 개시내용의 이해를 위해 필요한 그러한 부분들만이 설명될 것이고, 그러한 알려진 컴포넌트들의 다른 부분들의 상세한 설명들은 본 개시내용을 모호하게 하지 않기 위해 생략될 것이다. 본 개시내용에서, 단일 컴포넌트를 나타내는 실시예는 제한적인 것으로 고려되지 않아야 하는데, 그보다는, 본 개시내용은, 본원에서 명시적으로 다르게 언급되지 않는 한, 복수의 동일한 컴포넌트를 포함하는 다른 실시예들을 포함하도록 의도되고, 그 반대의 경우도 마찬가지이다. 더욱이, 본 개시내용에서의 어떠한 용어도, 통상적이지 않은 또는 특수한 의미로 명시적으로 설명되지 않는 한, 통상적이지 않은 또는 특수한 의미가 부여되도록 의도되지 않는다. 또한, 본 개시내용은 예시를 통해 본원에서 참조되는 알려진 컴포넌트들에 대한 현재의 그리고 향후의 알려진 등가물들을 포함한다.
[0015]
특정 일반적 양상들에 따르면, 본 개시내용의 발명자(author)는, 기저 재료들에 대한 현저한 손상 없이, 투명한 재료들을 제거하기 위해, 가요성 패턴 생성을 위한 일반적 옵틱들 및 스캐너들과 함께 표준 산업 레이저들을 사용하는 것이 가능하다는 것을 발견하였다. 본 발명자는, 많은 레이저 파장들에 대해 통상적으로 반사성인 금속들과 같은 특정 재료들이, 충분한 에너지가 재료 표면에 지향된다면 ― 이를테면, 재료 상에 포커싱된 고에너지 펄스형 레이저의 경우 ―, 통상적으로 반사성인 금속의 직접적 이온화에 의해 직접적으로 삭마될 수 있다는 것을 추가로 인식하였다. 대안적으로, 금속을 과열(super heat)시킴으로써 재료의 고체 상태와는 상이한 흡수 특성들을 갖는 용융 상태를 유도하여, "폭발적 비등(explosive boiling)"을 초래하는 것이 가능하다.
[0016]
본 개시내용의 특정 다른 양상들에 따르면, 본 발명자는, 레이저 빔을 디포커싱함으로써(에너지 밀도를 효과적으로 감소시킴) 그리고 타겟팅된 재료 위에서 다수의 패스들을 사용함으로써, 투명한 재료 아래의 반사성 금속 층들에 대한 손상을 회피하고, 그에 따라, 빔을 다시 투명한 재료로 반사 및 재지향시키는 것이 가능하다는 것을 발견하였다. 투명한 폴리머들의 경우, 이들 재료들은 아래의 금속보다 훨씬 더 빨리 용융될 것이다. 본 발명자는, 투명한 재료의 충분한 가열 후에, 재료의 흡수 특성이 변화되어, 재료가 레이저 광을 직접적으로 흡수하게 하고 이어서 기판으로부터 신속하게 삭마되게 한다는 것을 발견했다. 이는, 통상적으로 투명한 폴리머 층을 높은 흡수 상태로 사전-컨디셔닝하는 것으로 간주될 수 있으며, 이후, 그 높은 흡수 상태는 아래의 금속 층들에 대한 손상 없이 실제 삭마를 유발한다. 이 솔루션의 하나의 장점은, 고비용의 옵틱들 및 유지보수가 또한 필요한 266 nm 또는 그 미만을 사용하는 증명되지 않은 고체 상태 레이저들 또는 섀도우 마스크들을 필요로 하는 고비용의 엑시머 레이저들 대신에, 가시 파장 범위에서 광을 생성하는 저렴한 그리고 제조되고 있는 증명된 레이저들의 사용을 가능하게 한다는 것이다.
[0017]
본 개시내용의 이들 및 다른 양상들은, 배터리 애노드 전류 컬렉터 및 캐소드 전류 컬렉터 층들에 대한 접촉 영역들을 노출시키기 위해, 단일 면 박막 배터리(single sided thin film battery)의 투명한 캡슐화 재료를 삭마하는 예시적 실시예와 관련하여 아래에서 더 상세하게 설명될 것이다. 그러나, 본 개시내용은 이 예로 제한되지 않으며, 당업자는, 본 개시내용의 원리들이 양면 TFB(double sided TFB)들뿐만 아니라, FET 제조와 같이 금속 위에 폴리머 코팅들을 사용하는 다른 기술들로 어떻게 확장되는지를 이해할 것이다.
[0018]
본원에서, 일부 실시예들에서, 광학적으로 투명한 재료의 층의 광학 투명도는, 광학적으로 투명한 재료의 층을 통한 레이저 광의 단일 패스에 대해 레이저 빔으로부터의 레이저 광의 50%와 동일한 또는 그 미만의 레이저 광을 흡수하는 층으로서 정의되며, 실시예들에서, 광학적으로 투명한 재료의 층의 광학 투명도는, 광학적으로 투명한 재료의 층을 통한 레이저 광의 단일 패스에 대해 레이저 빔으로부터의 레이저 광의 20%와 동일한 또는 그 미만의 레이저 광을 흡수하는 층으로서 정의된다. 재료들의 광학 투명도는 파장의 함수로써 변화되기 때문에, 광학 투명도의 이러한 정의는 레이저 광의 특정 파장에 특정적이다. 레이저 광은 355 nm 내지 1070 nm의 범위 내의 파장에 있다.
[0019]
대부분의 고체 상태 박막 배터리들(즉, TFB들)은, 디바이스들의 조기의 장애(premature failure)를 야기할 환경 오염으로부터 전해질 성분들을 보호하기 위해 폴리머 코팅으로 캡슐화된다. 그러나, 이들 보호 층들의 증착은 접촉 영역들을 완전히 커버하는데, 배터리를 최종 사용자 컴포넌트들에 물리적으로 연결하기 위해서는 접촉 영역들이 계속 개방되어야 할 필요가 있다.
[0020]
도 1은, 종래의 프로세싱이 애노드 및 캐소드 접촉 영역들을 갖는 고체 상태 박막 배터리(TFB) 스택을 완성한 예의 단면도이다. 이 프로세싱은 마스크리스(maskless) 또는 마스크 기법들, 또는 이들 둘의 임의의 조합을 사용하여 수행될 수 있다. 본 개시내용의 실시예들을 유리하게 활용할 수 있는 TFB 디바이스들의 설명은 도 1 및 도 2를 참조하여 아래에서 제공된다.
[0021]
도 1은, 기판(101), 캐소드 전류 컬렉터(CCC; cathode current collector) 층(102)(예컨대, Ti/Au), 캐소드 층(103)(예컨대, LiCoO2), 전해질 층(104)(예컨대, LiPON), 애노드 층(105)(예컨대, Li, Si), 애노드 전류 컬렉터(ACC; anode current collector) 층(106)(예컨대, Ti/Au), 각각 ACC 및 CCC를 위한 접촉 영역들(108 및 109), 및 블랭킷 캡슐화 층(107)(파릴렌과 같은 폴리머)을 포함하는 수직 스택 타입 TFB 디바이스 구조의 예를 도시한다.
[0022]
실시예들에 따르면, 도 1의 TFB 디바이스는, 다음의 프로세스에 의해, 즉, 기판을 제공하고; 스택을 형성하기 위해 CCC, 캐소드, 전해질, 애노드, 및 ACC를 블랭킷 증착하고; 캐소드를 어닐링하고; 스택을 레이저 패터닝하고; 패터닝된 접촉 패드들을 증착하고; 캡슐화 층을 증착하고; 캡슐화 층을 레이저 패터닝함으로써 제조될 수 있다. 실시예들에서, 캐소드는 LiCoO2이고, 어닐링은 최대 850 ℃의 온도에서 이루어진다.
[0023]
도 1을 참조하여 위에서 제공된 특정 TFB 디바이스 구조 및 제조 방법들은 단지 예일 뿐이며, 매우 다양한 상이한 TFB 및 다른 전기화학 디바이스 구조들 및 제조 방법들이, 본원에서 설명되는 바와 같은 본 개시내용의 실시예들에 따른 프로세싱으로부터 이익을 얻을 수 있을 것으로 예상된다.
[0024]
게다가, 상이한 TFB 디바이스 층들을 위해 광범위한 재료들이 활용될 수 있다. 예컨대, 캐소드 층은 (예컨대, RF 스퍼터링, 펄스형 DC 스퍼터링 등에 의해 증착되는) LiCoO2 층일 수 있고, 애노드 층은 (예컨대, 증발, 스퍼터링 등에 의해 증착되는) Li 금속 층일 수 있고, 전해질 층은 (예컨대, RF 스퍼터링 등에 의해 증착되는) LiPON 층일 수 있다. 그러나, 본 개시내용이, 상이한 재료들을 포함하는 더 광범위한 TFB들에 적용될 수 있을 것으로 예상된다. 게다가, 이들 층들을 위한 증착 기법들은, 원하는 조성, 상(phase) 및 결정성(crystallinity)을 제공할 수 있는 임의의 증착 기법일 수 있고, PVD, PECVD, 반응성 스퍼터링, 비-반응성 스퍼터링, RF 스퍼터링, 다중-주파수 스퍼터링, 전자 및 이온 빔 증발, 열적 증발, CVD, ALD 등과 같은 증착 기법들을 포함할 수 있으며; 증착 방법은 또한, 플라즈마 스프레이, 스프레이 열분해, 슬롯 다이 코팅, 스크린 프린팅 등과 같이 비-진공 기반일 수 있다. PVD 스퍼터 증착 프로세스의 경우, 프로세스는 AC, DC, 펄스형 DC, RF, HF(예컨대, 마이크로파) 등이거나 또는 이들의 조합들일 수 있다. TFB의 상이한 컴포넌트 층들을 위한 재료들의 예들은 하기의 것들 중에서 하나 또는 그 초과를 포함할 수 있다. ACC 및 CCC는, 합금될 수 있고 그리고/또는 상이한 재료들의 다수의 층들에 존재할 수 있는 Ag, Al, Au, Ca, Cu, Co, Sn, Pd, Zn 및 Pt 중 하나 또는 그 초과일 수 있고, 그리고/또는 Ti, Ni, Co, 내화 금속들 및 초합금들 등 중 하나 또는 그 초과의 접착 층을 포함할 수 있다. 캐소드는, LiCoO2, V2O5, LiMnO2, Li5FeO4, NMC(NiMnCo 산화물), NCA(NiCoAl 산화물), LMO(LixMnO2), LFP(LixFePO4), LiMn 스피넬 등일 수 있다. 고체 전해질은, LiPON, LiI/Al2O3 혼합물들, LLZO(LiLaZr 산화물), LiSiCON, Ta2O5 등과 같은 재료들을 포함하는 리튬-전도성 전해질 재료일 수 있다. 애노드는 Li, Si, 실리콘-리튬 합금들, 리튬 실리콘 황화물, Al, Sn, C 등일 수 있다.
[0025]
애노드/네거티브 전극 층은 순수 리튬 금속일 수 있거나 또는 Li 합금일 수 있으며, 여기서 Li는, 예컨대, 주석과 같은 금속 또는 실리콘과 같은 반도체와 합금된다. Li 층은 두께가 (캐소드 및 용량(capacity) 밸런싱에 대해 적절하게) 대략 3 ㎛일 수 있고, 캡슐화 층은 3 ㎛이거나 또는 그보다 더 두꺼울 수 있다. 캡슐화 층은 폴리머/파릴렌 및 금속 및/또는 유전체의 다중층일 수 있고, 필요에 따라 반복되는 증착 및 패터닝에 의해 형성될 수 있다. Li 층과 캡슐화 층의 형성 사이에, 일부 실시예들에서는, 파트(part)가 불활성(inert) 또는 매우 낮은 습도 환경, 이를테면, 아르곤 가스 또는 드라이-룸 내에서 유지되지만; 블랭킷 캡슐화 층 증착 후에는, 불활성 환경에 대한 필요성이 완화될 것이라는 것을 주목한다. ACC는, Li 층을 보호하여, 진공 외부에서의 레이저 삭마를 가능하게 할 수 있게 하기 위해 사용될 수 있고, 불활성 환경에 대한 필요성이 완화될 수 있다.
[0026]
게다가, 캐소드 및 애노드 측 둘 모두 상의 금속 전류 컬렉터들은 셔틀링 리튬 이온(shuttling lithium ion)들에 대한 보호 배리어(protective barrier)들로서 기능할 필요가 있을 수 있다. 부가하여, 애노드 전류 컬렉터는 주변으로부터의 산화제(oxidant)들(예컨대, H2O, O2, N2 등)에 대한 배리어로서 기능할 필요가 있을 수 있다. 따라서, 전류 컬렉터 금속들은, "양 방향들"(즉, Li가 금속성 전류 콜렉터 내로 이동하여 고용체(solid solution)를 형성하는 것 및 그 반대의 경우)에서, 리튬과 접촉하여 최소의 반응 또는 혼화성(miscibility)을 갖도록 선택될 수 있다. 부가하여, 금속성 전류 컬렉터는, 주변으로부터 산화제들에 대한 그것의 낮은 반응성 및 확산성으로 인해 선택될 수 있다. 셔틀링 리튬 이온들에 대한 보호 배리어들로서의 역할을 하기 위한 일부 잠재적 후보들은 Cu, Ag, Al, Au, Ca, Co, Sn, Pd, Zn 및 Pt일 수 있다. 일부 재료들의 경우에, 금속성 층들 사이에 반응/확산이 없음을 보장하도록 열 버짓(thermal budget)이 관리될 필요가 있을 수 있다. 단일 금속 원소가 필요성들 모두를 충족시킬 수 없는 경우, 합금들이 고려될 수 있다. 또한, 단일 층이 필요성들 모두를 충족시킬 수 없는 경우, 이중(또는 다중) 층들이 사용될 수 있다. 게다가, 부가하여, 접착 층은 상술된 내화성 및 비산화 층들 중 하나의 층과 조합되어 사용될 수 있다(예컨대, Au와 조합되는 Ti 접착 층). 전류 컬렉터들은 층들(예컨대, 금속들, 이를테면, Cu, Ag, Pd, Pt 및 Au, 금속 합금들, 준금속(metalloid)들 또는 카본 블랙(carbon black))을 형성하기 위해 금속 타겟들(대략 300 nm)을 (펄스형) DC 스퍼터링함으로써 증착될 수 있다. 게다가, 셔틀링 리튬 이온들에 대한 보호 배리어들을 형성하기 위한 다른 옵션들, 이를테면, 유전체 층들 등이 존재한다.
[0027]
실시예들에서, 애노드, 캐소드, ACC, CCC, 전해질 및 캡슐화 층과 같은 컴포넌트 디바이스 층들 중 하나 또는 그 초과는 다수의 층들을 포함할 수 있다. 예컨대, CCC 층은 Ti 층 및 Pt 층 또는 알루미나 층, Ti 층 및 Pt 층을 포함할 수 있고, 캡슐화 층은 위에서 설명된 바와 같은 다수의 층들 등을 포함할 수 있다.
[0028]
도 1에 추가로 도시된 바와 같이, 투명한 폴리머 코팅(캡슐화 층(107))은 접촉 영역들(108 및 109)을 포함한 기판 위에 완전히 증착되었다. 일 예에서, 투명한 코팅은 파릴렌 폴리머이다. 다른 예에서, 투명한 코팅은 파릴렌 폴리머 및 알루미나 및/또는 실리콘 질화물 막들 모두를 포함한다. 이들 및 다른 예들에서, 투명한 코팅은 다층 코팅일 수 있다.
[0029]
도 2는 본 개시내용의 실시예들에 따른 프로세싱 이후의 TFB의 예를 예시하는 단면도이다. 도시된 바와 같이, Au 또는 Ti/Au 및 Cu 또는 TiO2/Cu 금속 캐소드(109) 및 애노드(108) 접촉 영역들 각각에 대한 개구들은, 아래에서 더 상세하게 설명될 레이저 삭마 프로세싱을 사용하여 금속 층들에 대한 어떤 손상도 없이 형성되었다. 본 개시내용의 양상들에 따르면, 폴리머 코팅들이 두께가 변화하거나 또는 흡수 특성들에 있어서 약간의 차이들이 있을지라도, 레이저 프로세스는 금속 층들을 손상시키지 않으면서 이들 변동들을 처리하기에 충분히 견고할 수 있다. 당업자들은, 어떻게 이러한 변동들을 달성하는지를, 아래의 예들에 의해 교시된 후에 인지할 것이다. 종래의 방법들의 부분인 대안적인 마스킹 또는 에칭 프로세스들이 훨씬 더 복잡하고 고비용이며, 따라서, 본 개시내용에 따른 상업적으로 입수가능한 레이저들을 사용하는 레이저 프로세스들이 매우 매력적이라는 것이 주목되어야 한다.
[0030]
본 개시내용이 단일 투명 재료 제거 단계로 제한되지 않는다는 것이 주목되어야 한다. 예컨대, 각각의 사이클에서 동일한 또는 상이한 재료들을 사용하여 캡슐화 층을 증착하고 그리고 증착된 캡슐화 층에서 접촉 영역들을 개방하는 복수의 스택-업 사이클들은, 사이클들 중 하나 또는 그 초과 후에 수행될 수 있다. 예컨대, 제1 사이클은 파릴렌을 증착할 수 있고, 다음에 알루미나를 증착하는 제2 사이클이 뒤따른다. 다른 예로서, 제1 사이클은 알루미나를 증착할 수 있고, 다음에 파릴렌을 증착하는 제2 사이클이 뒤따른다. 추가의 예로서, 제1 사이클은 파릴렌을 증착할 수 있고, 다음에 실리콘 질화물을 증착하는 제2 사이클이 뒤따르고, 다음에 알루미나를 증착하는 제 3 사이클이 뒤따른다.
[0031]
도 3, 도 4 및 도 5는 본 개시내용에 따른 예시적 레이저 삭마 프로세스의 양상들을 예시하는 평면도들이다. 도 3은, 위에서, 투명한 폴리머 재료(107)에 의해 완전히 커버되는 단일 TFB 셀의 TFB 스택을 도시한 도 1의 단면도에 대응하는 평면도이다. 도 3이 단지 단일 배터리 셀의 경계를 예시하지만, 본 개시내용에 따라 프로세싱될 수 있는 단일 기판은, 배터리 타입, 기판 디멘션들, 프로세스가 2D인지 3D인지 등에 따라, 복수의, 그리고 가능하게는 수백 개의 배터리들을 포함할 가능성이 있다는 것이 자명하다는 것이 주목되어야 한다.
[0032]
도 4는 본 개시내용의 실시예들에 따른 레이저 삭마 프로세싱을 예시하는 평면도이다. 프로세싱은, 레이저 빔을 디포커싱하는 것, 에너지 밀도를 효과적으로 감소시키는 것, 및 애노드 및 캐소드 접촉 영역들을 커버하는 타겟팅된 재료 위에 다수의 패스들을 만드는 것을 포함한다. 프로세싱은, 투명한 재료가 용융되는 동안 레이저 빔을 바닥부 금속 층들의 삭마 임계치 미만으로 유지하는 것을 더 포함한다. 도 4에 표시된 바와 같이, 이 프로세싱은, 투명한 재료의 흡수 특성의 거의 순간적인 변화를 유발하여, 재료의, 레이저 광 흡수성(absorbent)을 더 크게 한다(이 포인트에서의 재료의 더 어두운 착색은 가시적 레이저 광의 증가된 흡수를 표시함). (캐소드 및 애노드 접촉 영역들 위의 재료의 어두운 착색은 410 및 420으로 각각 표시됨). 이는, 높은 흡수 상태로의 통상적으로 투명한 폴리머 층의 사전-컨디셔닝을 가능하게 하여, 투명한 폴리머 층의 최종적인 삭마를 유발한다. 파릴렌과 같은 투명한 재료의 층의 경우, 355 nm에서 광의 흡수는 대략 20%라는 것을 주목한다. 파릴렌 층 아래의 금속 표면으로부터의 반사에 의해, 흡수는 효과적으로 대략 40%로 2배가 된다.
[0033]
도 4를 다시 참조하면, 일 비-제한적 예에서, 배터리 디바이스의 전체 영역은 대략 1x10-2 cm2이고, 노출될 패드 영역들은 대략 4x10-4 cm2이다. 이 예에서, 투명한 재료가 대략 10 내지 20 미크론 두께의 파릴렌 층인 경우, 355 nm의 파장을 갖는 피코초 레이저(picosecond laser)가 사용된다. 일 예는 DPSS(diode-pumped solid state) 레이저이고, 실시예들에서 355 nm 레이저이다. 일부 실시예들에서, 디포커싱된 레이저 빔은 355 nm 레이저에 의해 형성되고, 디포커싱된 레이저 빔은 광학적으로 투명한 재료의 층에서 4x108 Jm-2s-1 내지 6x108 Jm-2s-1의 범위의 선량률(dose rate)을 제공하는데, 5x108 Jm-2s-1의 선량률은 펄스 당 10 μJ로, 104 제곱 미크론의 영역 위에서 초당 500,000 펄스들로 전달될 수 있다. 본 개시내용의 양상은, 이러한 상업적으로 입수가능한 레이저들이, 파릴렌과 같은 폴리머 재료들을 삭마하는 데 바람직한 것으로 고려되는 더 낮은 파장들을 갖는 다른 레이저들보다 획득 및 동작하기가 비교적 더 저렴하다는 것이 주목되어야 한다. 본 개시내용과 관련하여 사용될 수 있는 다른 가능한 피코초 레이저 파장들은 532 nm 및 1064 nm을 포함한다. 다른 실시예들에서, 355 nm의 파장을 갖는 펨토초 레이저가 사용된다. 추가의 실시예들에서, 나노초 레이저가 사용될 수 있다.
[0034]
본 개시내용의 양상들에 따르면, 투명한 재료의 표면 근처에 레이저 빔을 포커싱하기보다는, 빔이 디포커싱된다. 예컨대, 대략 100 ㎛의 빔 스폿 사이즈의 경우, 빔은 대략 400%만큼 디포커싱된다. 더욱 특히, 2 mm 포커스 윈도우의 경우, 레이저는 포커스로부터 8 mm 떨어져 배치된다. 특히, 355 nm 레이저에 대해, 다른 관련된 세팅들은 대략 30 μJ의 펄스 에너지 및 12 ps 펄스 지속기간을 포함한다. 이들 세팅들을 사용하여 패드 영역들의 투명한 재료를 삭마하기 위해, 레이저는 20 미크론 스텝들로, 교차-해치 패턴(cross-hatch pattern)으로 패드 영역들에 걸쳐 동작된다. 일 예에서, 위에서 주어진 바와 같은 동작 파라미터들을 갖는 355 nm 레이저를 사용하여 각각의 패드 영역의 파릴렌 재료의 10 내지 20 미크론 두께의 층을 완전히 삭마하기 위해, 대략 100 ms의 총 시간을 경과하는 패턴의 여섯 번의 완료가 필요하다.
[0035]
도 5에 도시된 바와 같이, 도 4와 관련하여 위에서 설명된 프로세싱은 아래의 금속 층들에 대한 손상 없이 접촉 영역들의 폴리머 재료의 실제 삭마를 유발하며, 깨끗한 캐소드 및 애노드 접촉 영역들(510 및 520)이 각각 도시된다. 도 3 내지 도 5는 다이 패턴에 의해 둘러싸인 예시적 TFB 셀을 예시한다는 것이 주목되어야 한다. 실시예들에서, 본 개시내용의 레이저 프로세싱은 또한, 이 다이 패턴을 커버하는 투명한 재료를 제거하는 데 사용될 수 있다. 다른 실시예들에서, 직접 포커싱 삭마(direct focused ablation)와 같은 다른 프로세싱이 사용된다.
[0036]
도 6 내지 도 9는 본 개시내용의 실시예들에 따른 레이저 삭마 방법론의 위의 그리고 다른 예시적 양상들을 대안적 세부사항으로 예시한다.
[0037]
도 6에 도시된 바와 같이, 통상적인 프로세싱에서, 빔(604)의 초점 포지션(603)이, 프로세싱되는 기판의 표면에 또는 기판의 표면 매우 가까이에 있도록, 포커스 렌즈(601)를 갖는 그리고/또는 상대적 기판(602) 포지션이 조정된 레이저가 사용된다. 이에 반해, 도 7에 도시된 바와 같이, 본 개시내용의 실시예들에 따른 프로세싱에서, 빔(604)이 기판의 표면에서 디포커싱되도록, 포커스 렌즈(601) 및/또는 상대적 기판(602) 포지션이 조정된다. 위에서 설명된 예에서, 400% 디포커스가 사용된다.
[0038]
도 8 및 도 9에 추가로 도시된 바와 같이, 추가의 양상들에 따르면, 본 개시내용의 실시예들은, 재료 상에 충돌하는 결과적인 레이저 빔의 에너지가, 기저 금속 층들에 대한 삭마의 임계치 미만으로 유지되게 한다. 빔을 디포커싱하는 것에 추가하여 또는 대안적으로, 이는, 예컨대, 금속 층들을 손상시키는 것을 회피하기 위해, 비교적 큰 영역에 걸쳐 펄스 에너지를 균일하게 분배하는 빔 성형 옵틱들에 의해 보장될 수 있으며; 성형된 빔의 경우, 일반적 아이디어는 가우스 피크 강도(Gaussian peak intensity)를 감소시키는 것이며, 레이저 빔 강도 프로파일의 평평한 최상부에 걸쳐 강도의 5% 내지 10% 변동은 양호하게 작용하는 것으로 확인되었다. 삭마 임계치(801)보다 상당한 초과 에너지를 도시하는, 가우스 빔 프로파일(Gaussian beam profile)에 대한 도 8과 비교하여, 도 9의 경우, 본 개시내용의 실시예들에 따라, 도 9는 삭마 임계치(801)보다 초과 에너지가 거의 없는 "탑 해트(top hat)" 프로파일을 갖는 성형된 빔을 도시한다. 사용되는 레이저의 타입(예컨대, 펨토초 레이저들)에 따라, 디포커싱 또는 빔 성형이 모든 실시예들에서 필요하지는 않을 수 있다는 것이 또한 주목되어야 한다.
[0039]
도 10은 일부 실시예들에 따른, 툴들(1030, 1040, 1050)을 비롯한 다수의 인-라인 툴들(1001 내지 1099)을 갖는 인-라인 제조 시스템(1000)의 표현을 도시한다. 인-라인 툴들은, TFB의 모든 층들을 증착 및 패터닝하기 위한 툴들뿐만 아니라, 디바이스 접촉 패드들 위로부터 캡슐화 재료를 제거하기 위한, 본원에서 설명된 바와 같은 레이저 삭마 툴을 포함할 수 있다. 게다가, 인-라인 툴들은 사전(pre)-컨디셔닝 및 사후(post)-컨디셔닝 챔버들을 포함할 수 있다. 예컨대, 툴(1001)은, 기판이 진공 에어록(vacuum airlock)(1002)을 통해 증착 툴로 이동하기 전에 진공을 확립하기 위한 펌프 다운 챔버(pump down chamber)일 수 있다. 인-라인 툴들의 일부 또는 전부가 진공 에어록들에 의해 분리되는 진공 툴들일 수 있다. 프로세스 라인에서의 프로세스 툴들 및 특정 프로세스 툴들의 순서는, 예컨대, 위에서 설명된 프로세스 흐름들에서 특정된 바와 같이, 사용되는 특정 TFB 제조 방법에 의해 결정될 것임을 주목한다. 게다가, 기판들은 수평으로 또는 수직으로 배향된 인-라인 제조 시스템을 통해 이동될 수 있다. 게다가 또한, 레이저 삭마 툴들은 기판들이 삭마 또는 이동 동안에 고정적이도록 구성될 수 있다.
[0040]
본원에서 제공되는 툴들의 예들은 인-라인 프로세싱 시스템에 대한 것이지만, 실시예들에서, 레이저 삭마 툴들은 클러스터 툴들에 또는 독립형 툴로서 통합될 수 있다.
[0041]
일부 실시예들에 따르면, 박막 전기화학 디바이스들을 형성하기 위한 장치는, 기판 상에 캐소드 전류 컬렉터 층, 캐소드 층, 전해질 층, 애노드 층 및 애노드 전류 컬렉터 층의 스택을 블랭킷 증착하기 위한 제1 시스템; 스택을 레이저 다이 패터닝하여 다수의 다이 패터닝된 스택들을 형성하기 위한 제2 시스템; 다수의 다이 패터닝된 스택들 각각에 대해, 캐소드 전류 컬렉터 층 및 애노드 전류 컬렉터 층 중 적어도 하나의 전류 컬렉터 층의 접촉 영역들을 드러내기 위해, 다수의 다이 패터닝된 스택들을 레이저 패터닝하여, 다수의 디바이스 스택들을 형성하기 위한 제3 시스템; 다수의 디바이스 스택들 위에 블랭킷 캡슐화 층을 증착하기 위한 제4 시스템; 및 다수의 디바이스 스택들 각각에 대해, 캐소드 전류 컬렉터 층 및 애노드 전류 컬렉터 층의 접촉 영역들을 드러내기 위해, 블랭킷 캡슐화 층을 레이저 삭마하여, 다수의 캡슐화된 디바이스 스택들을 형성하기 위한 제5 시스템을 포함하고; 캡슐화 층은 광학적으로 투명하고, 레이저 삭마를 위한 제5 시스템은 355 nm 내지 1070 nm의 범위 내의 파장을 갖는 레이저 광을 제공하는 레이저를 포함하고, 그리고 레이저 삭마를 위한 제5 시스템은 디포커싱된 레이저 빔 및 성형된 레이저 빔으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 레이저 빔을 제공하도록 구성된다. 게다가, 레이저 빔은 355 nm 레이저에 의해 형성될 수 있고, 레이저 빔은 블랭킷 캡슐화 층에서 4x108 Jm-2s-1 내지 6x108 Jm-2s-1의 범위의 선량률을 제공할 수 있다. 게다가, 장치는 인-라인 프로세싱 장치일 수 있다. 위에서와 같이, 일부 실시예들에서, 광학적으로 투명한 재료의 층은, 광학적으로 투명한 재료의 층을 통한 레이저 광의 단일 패스에 대해 디포커싱된 또는 성형된 레이저 빔으로부터의 레이저 광의 50%와 동일한 또는 그 미만의 레이저 광을 흡수할 수 있고, 그리고 실시예들에서, 레이저 광의 20%와 동일한 또는 그 미만의 레이저 광을 흡수할 수 있다. 게다가, 일부 실시예들에서, 레이저 삭마를 위한 제5 시스템은, 광학적으로 투명한 재료의 층의 삭마 동안 광학적으로 투명한 재료의 층에 걸쳐 레이저 빔을 스캐닝하도록 구성된다.
[0042]
게다가, 일부 실시예들에서, 디바이스의 금속 층을 커버하는 광학적으로 투명한 재료를 선택적으로 삭마하기 위한 장치는, 광학적으로 투명한 재료의 층의 부분을 레이저 삭마하기 위한 시스템을 포함할 수 있고, 레이저 삭마 툴은 355 nm 내지 1070 nm의 범위 내의 파장을 갖는 레이저 광을 제공하는 레이저를 포함하고, 레이저 삭마를 위한 시스템은 디포커싱된 레이저 빔 및 성형된 레이저 빔으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 레이저 빔을 제공하도록 구성된다. 게다가, 레이저 빔은 355 nm 레이저에 의해 형성될 수 있고, 레이저 빔은 블랭킷 캡슐화 층에서 4x108 Jm-2s-1 내지 6x108 Jm-2s-1의 범위의 선량률을 제공할 수 있다. 게다가, 장치는 인-라인 프로세싱 장치일 수 있다. 위에서와 같이, 일부 실시예들에서, 광학적으로 투명한 재료의 층은, 광학적으로 투명한 재료의 층을 통한 레이저 광의 단일 패스에 대해 디포커싱된 또는 성형된 레이저 빔으로부터의 레이저 광의 50%와 동일한 또는 그 미만의 레이저 광을 흡수할 수 있고, 그리고 실시예들에서, 레이저 광의 20%와 동일한 또는 그 미만의 레이저 광을 흡수할 수 있다. 게다가, 일부 실시예들에서, 레이저 삭마를 위한 시스템은, 광학적으로 투명한 재료의 층의 삭마 동안 광학적으로 투명한 재료의 층에 걸쳐 레이저 빔을 스캐닝하도록 구성된다.
[0043]
본 개시내용의 실시예들이 TFB 디바이스들, 프로세스 흐름들 및 제조 장치의 특정 예들을 참조하여 본원에서 설명되었지만, 본 개시내용의 교시 및 원리들은, 더 광범위한 TFB 디바이스들, 프로세스 흐름들 및 제조 장치에 적용될 수 있다. 예컨대, 디바이스들, 프로세스 흐름들 및 제조 장치는 본원에서 전술된 TFB 스택들로부터 반전된 TFB 스택들에 대해 고려되는데, 반전된 스택들은 기판 상에 ACC 및 애노드를 갖고, 이어서, 고체 상태 전해질, 캐소드, CCC 및 캡슐화 층을 갖는다. 예컨대, 디바이스들, 프로세스 흐름들 및 제조 장치는 동일 평면 상의 전류 컬렉터들을 갖는 TFB 스택들에 대해 고려된다. 게다가, 당업자들은, 광범위한 디바이스들, 프로세스 흐름들 및 제조 장치를 생성하기 위해, 본 개시내용의 교시 및 원리들을 어떻게 적용할지를 인지할 것이다.
[0044]
본 개시내용의 실시예들이 TFB들을 참조하여 본원에서 설명되었지만, 본 개시내용의 교시 및 원리들은 또한, 전기변색 디바이스(electrochromic device)들을 비롯한 다른 전기화학 디바이스들을 제조하기 위한 개선된 디바이스들, 프로세스 흐름들 및 제조 장치에 적용될 수 있다. 당업자들은, 다른 전기화학 디바이스들에 특정된 디바이스들, 프로세스 흐름들 및 제조 장치를 생성하기 위해, 본 개시내용의 교시 및 원리들을 어떻게 적용할지를 인지할 것이다.
[0045]
본 개시내용의 실시예들이 TFB들을 참조하여 본원에서 설명되었지만, 본 개시내용의 교시 및 원리들은 또한, 마이크로 전자 디바이스들, 이를테면, FET(field effect transistor)들, 및 열전기 디바이스들을 비롯한 다른 디바이스들을 제조하기 위한 개선된 디바이스들, 프로세스 흐름들 및 제조 장치에 적용될 수 있다. 당업자들은, 다른 디바이스들에 특정된 디바이스들, 프로세스 흐름들 및 제조 장치를 생성하기 위해, 본 개시내용의 교시 및 원리들을 어떻게 적용할지를 인지할 것이다.
[0046]
본 개시내용의 실시예들이, 파릴렌, 구체적으로는 파릴렌-C를 광학적으로 투명한 재료의 예로서 참조하여 본원에서 설명되었지만, 파릴렌-N 및 실리콘 둘 모두가 또한, 본 개시내용에서 설명된 바와 같은 광학적으로 투명한 재료들로서 작용하는 것으로 입증되었다. 게다가, 헥사메틸디실록산(HMDSO), 1,4-부탄디올 디아크릴레이트(BDDA), 및 다른 유사한 재료들이, 본 개시내용에서 설명된 바와 같은 광학적으로 투명한 재료들로서 작용할 것으로 예상된다.
[0047]
본 개시내용의 실시예들이 본 개시내용의 특정 실시예들을 참조하여 상세하게 설명되었지만, 본 개시내용의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않으면서 형태 및 세부사항들에 있어서 변경들 및 수정들이 이루어질 수 있다는 것이 당업자들에게 쉽게 자명해야 한다.
Claims (15)
- 디바이스의 금속 층을 커버하는 광학적으로 투명한 재료를 선택적으로 삭마(ablating)하는 방법으로서,
금속 층 상에 광학적으로 투명한 재료의 층을 제공하는 단계; 및
디포커싱된 레이저 빔(defocused laser beam)으로 상기 광학적으로 투명한 재료의 층의 부분을 조사(irradiating)하고 그리고 상기 광학적으로 투명한 재료의 층의 부분을 삭마하는 단계를 포함하고;
상기 삭마하는 단계는 상기 금속 층을 완전히 온전하게 남겨두고, 그리고 레이저 광은 355 nm 내지 1070 nm의 범위 내의 파장을 갖는,
디바이스의 금속 층을 커버하는 광학적으로 투명한 재료를 선택적으로 삭마하는 방법. - 디바이스의 금속 층을 커버하는 광학적으로 투명한 재료를 선택적으로 삭마하는 방법으로서,
금속 층 상에 광학적으로 투명한 재료의 층을 제공하는 단계; 및
성형된 레이저 빔(shaped laser beam)으로 상기 광학적으로 투명한 재료의 층의 부분을 조사하고 그리고 상기 광학적으로 투명한 재료의 층의 부분을 삭마하는 단계를 포함하고;
상기 삭마하는 단계는 상기 금속 층을 완전히 온전하게 남겨두고, 그리고 레이저 광은 355 nm 내지 1070 nm의 범위 내의 파장을 갖는,
디바이스의 금속 층을 커버하는 광학적으로 투명한 재료를 선택적으로 삭마하는 방법. - 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 광학적으로 투명한 재료의 층은, 상기 광학적으로 투명한 재료의 층을 통한 상기 레이저 광의 단일 패스(single pass)에 대해 상기 레이저 빔으로부터의 레이저 광의 50%와 동일한 또는 그 미만의 레이저 광을 흡수하는,
디바이스의 금속 층을 커버하는 광학적으로 투명한 재료를 선택적으로 삭마하는 방법. - 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 광학적으로 투명한 재료의 층은, 상기 광학적으로 투명한 재료의 층을 통한 상기 레이저 광의 단일 패스에 대해 상기 레이저 빔으로부터의 레이저 광의 20%와 동일한 또는 그 미만의 레이저 광을 흡수하는,
디바이스의 금속 층을 커버하는 광학적으로 투명한 재료를 선택적으로 삭마하는 방법. - 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 광학적으로 투명한 재료의 층은 캡슐화 층인,
디바이스의 금속 층을 커버하는 광학적으로 투명한 재료를 선택적으로 삭마하는 방법. - 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 광학적으로 투명한 재료의 층은 파릴렌을 포함하는,
디바이스의 금속 층을 커버하는 광학적으로 투명한 재료를 선택적으로 삭마하는 방법. - 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 광학적으로 투명한 재료는 파릴렌-C를 포함하고, 그리고 상기 광학적으로 투명한 재료의 층은 두께가 10 미크론 내지 20 미크론의 범위 내에 있는,
디바이스의 금속 층을 커버하는 광학적으로 투명한 재료를 선택적으로 삭마하는 방법. - 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 레이저 빔은 355 nm 레이저에 의해 형성되고, 그리고 상기 레이저 빔은 상기 광학적으로 투명한 재료의 층에서 4x108 Jm-2s-1 내지 6x108 Jm-2s-1의 범위의 선량률(dose rate)을 제공하는,
디바이스의 금속 층을 커버하는 광학적으로 투명한 재료를 선택적으로 삭마하는 방법. - 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
전기화학 디바이스는 박막 고체 상태 배터리인,
디바이스의 금속 층을 커버하는 광학적으로 투명한 재료를 선택적으로 삭마하는 방법. - 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 조사하는 것은, 상기 레이저 빔을 상기 광학적으로 투명한 재료의 층의 부분에 걸쳐 다수회 스캐닝하는 것을 포함하는,
디바이스의 금속 층을 커버하는 광학적으로 투명한 재료를 선택적으로 삭마하는 방법. - 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 금속 층은 박막 고체 상태 배터리의 전류 컬렉터(current collector)인,
디바이스의 금속 층을 커버하는 광학적으로 투명한 재료를 선택적으로 삭마하는 방법. - 제11 항에 있어서,
상기 금속 층은 금, 백금, 티타늄 및 구리로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 금속을 포함하는,
디바이스의 금속 층을 커버하는 광학적으로 투명한 재료를 선택적으로 삭마하는 방법. - 박막 전기화학 디바이스들을 형성하기 위한 장치로서,
기판 상에 캐소드 전류 컬렉터 층, 캐소드 층, 전해질 층, 애노드 층 및 애노드 전류 컬렉터 층의 스택을 블랭킷 증착(blanket depositing)하기 위한 제1 시스템;
상기 스택을 레이저 다이 패터닝하여 다수의 다이 패터닝된 스택들을 형성하기 위한 제2 시스템;
상기 다수의 다이 패터닝된 스택들 각각에 대해, 상기 캐소드 전류 컬렉터 층 및 상기 애노드 전류 컬렉터 층 중 적어도 하나의 전류 컬렉터 층의 접촉 영역들을 드러내기 위해, 상기 다수의 다이 패터닝된 스택들을 레이저 패터닝하여, 다수의 디바이스 스택들을 형성하기 위한 제3 시스템;
상기 다수의 디바이스 스택들 위에 블랭킷 캡슐화 층을 증착하기 위한 제4 시스템; 및
상기 다수의 디바이스 스택들 각각에 대해, 상기 캐소드 전류 컬렉터 층 및 상기 애노드 전류 컬렉터 층의 접촉 영역들을 드러내기 위해, 상기 블랭킷 캡슐화 층을 레이저 삭마하여, 다수의 캡슐화된 디바이스 스택들을 형성하기 위한 제5 시스템을 포함하고;
상기 캡슐화 층은 광학적으로 투명하고, 상기 레이저 삭마를 위한 제5 시스템은 355 nm 내지 1070 nm의 범위 내의 파장을 갖는 레이저 광을 제공하는 레이저를 포함하고, 그리고 상기 레이저 삭마를 위한 제5 시스템은 디포커싱된 레이저 빔 및 성형된 레이저 빔으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 레이저 빔을 제공하도록 구성되는,
박막 전기화학 디바이스들을 형성하기 위한 장치. - 제13 항에 있어서,
상기 레이저 빔은 355 nm 레이저에 의해 형성되고, 그리고 상기 레이저 빔은 상기 블랭킷 캡슐화 층에서 4x108 Jm-2s-1 내지 6x108 Jm-2s-1의 범위의 선량률을 제공하는,
박막 전기화학 디바이스들을 형성하기 위한 장치. - 제13 항에 있어서,
상기 장치는 인-라인 장치(in-line apparatus)인,
박막 전기화학 디바이스들을 형성하기 위한 장치.
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