TWI814158B - 使用碳酸鹽鈍化的鋰金屬表面改良 - Google Patents

使用碳酸鹽鈍化的鋰金屬表面改良 Download PDF

Info

Publication number
TWI814158B
TWI814158B TW110144793A TW110144793A TWI814158B TW I814158 B TWI814158 B TW I814158B TW 110144793 A TW110144793 A TW 110144793A TW 110144793 A TW110144793 A TW 110144793A TW I814158 B TWI814158 B TW I814158B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
gas
nozzle
film
lithium
metal film
Prior art date
Application number
TW110144793A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202236728A (zh
Inventor
阿力安卓 史維拉
類維生
吉瑞許庫瑪 戈帕拉克瑞許納奈爾
伊利姆拉岡 蘭加斯米
大衛正幸 石川
薩布拉曼亞Ｐ 海爾
Original Assignee
美商應用材料股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 美商應用材料股份有限公司 filed Critical 美商應用材料股份有限公司
Publication of TW202236728A publication Critical patent/TW202236728A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI814158B publication Critical patent/TWI814158B/zh

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402—Methods of deposition of the material
    • H01M4/0421—Methods of deposition of the material involving vapour deposition
    • H01M4/0428—Chemical vapour deposition
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/56—After-treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/14—Metallic material, boron or silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/56—Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks
    • C23C14/562—Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks for coating elongated substrates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/58—After-treatment
    • C23C14/5846—Reactive treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/58—After-treatment
    • C23C14/5846—Reactive treatment
    • C23C14/5853—Oxidation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/40—Oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4412—Details relating to the exhausts, e.g. pumps, filters, scrubbers, particle traps
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563—Gas nozzles
    • C23C16/45565—Shower nozzles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45587—Mechanical means for changing the gas flow
    • C23C16/45591—Fixed means, e.g. wings, baffles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • C23C16/505—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/54—Apparatus specially adapted for continuous coating
    • C23C16/545—Apparatus specially adapted for continuous coating for coating elongated substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402—Methods of deposition of the material
    • H01M4/0404—Methods of deposition of the material by coating on electrode collectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/043—Processes of manufacture in general involving compressing or compaction
    • H01M4/0435—Rolling or calendering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
    • H01M4/381—Alkaline or alkaline earth metals elements
    • H01M4/382—Lithium
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Primary Cells (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)

Abstract

示例性處理方法可以包括平移第一噴頭下方的鋰膜。該方法可以包括透過第一噴頭將氧化劑氣體引入到鋰膜上。該方法可以包括在鋰膜上形成氧化物單層。氧化物單層可以是或包括吸附在鋰膜上的氧化劑氣體。該方法可以包括在形成氧化物單層之後平移第二噴頭下方的鋰膜。該方法可以包括透過第一噴頭將碳源氣體引入到鋰膜上。該方法還可以包括通過氧化物單層與碳源氣體的反應將氧化物單層轉化為碳酸鹽鈍化層。

Description

使用碳酸鹽鈍化的鋰金屬表面改良
本申請主張於2020年12月3日提交的美國臨時申請序列號63/121,013的權益和優先權，其出於所有目的透過引用整體併入本文。
本技術涉及薄膜沉積處理和腔室部件。更具體地，本技術涉及改良的部件和沉積方法。
透過在基板表面上產生薄材料層的處理，使薄層電池成為可能。在基板上生產薄材料層需要在大面積基板上採用受控的形成方法。隨著元件尺寸不斷縮小，多層電池包含越來越薄的金屬層，這些金屬層在電池製造處理中容易氧化，並且在操作處理中容易退化，例如枝晶(dendrite)的形成。為了防止這種退化，可將鈍化層作為沉積方法的一部分來沉積在薄材料層上。在鈍化層的沉積處理中，前驅氣體可能會污染處理腔室，這可能會影響元件品質。
因此，需要能夠用於生產高品質元件和結構的改良的系統和方法。本技術解決了這些和其他需要。
示例性處理方法可以包括轉移第一噴頭下方的鋰膜。該方法可以包括透過第一噴頭將氧化劑氣體引入到鋰膜上。該方法可以包括在鋰膜上形成氧化物單層。氧化物單層可以是或包括吸附在鋰膜上的氧化劑氣體。該方法可包括在形成氧化物單層之後轉移第二噴頭下方的鋰膜。該方法可以包括透過第一噴頭將碳源氣體引入到鋰膜上。該方法還可包括透過氧化物單層與碳源氣體的反應將氧化物單層轉化為碳酸鹽鈍化層。
在一些實施例中，鋰膜可以被支撐在導電基板上，該導電基板在膜沉積系統的兩個拉緊元件之間保持在張力下。處理方法還可以包括將鋰沉積到導電基板上並將沉積的鋰平面化。第一噴頭可包括沿第一軸線定向的第一複數個噴頭單元。第二噴頭可以包括平行於第一軸線定向並且從第一噴頭偏移第一距離的第二複數個噴頭單元。處理方法還可包括轉移第一噴頭下方的鋰膜，其包括垂直於第一軸的運動。第一噴頭和第二噴頭均可以包括經安排的複數個入口和複數個出口。複數個出口可定位成從複數個出口和鋰膜之間的區域去除過量氣體。複數個出口的定向可限定一種限制平行於該區域外部的鋰膜的過量氣體流動的流動模式。處理方法還可包括在鋰膜的表面形成圖案。該圖案可以在鋰膜的表面中限定複數個凹槽。處理方法還可以包括在碳酸鹽鈍化層中形成圖案，該圖案在碳酸鹽鈍化層中限定複數個凹槽，其中複數個凹槽露出鋰膜的表面。
本技術的一些實施例可以包括處理方法。該方法可以包括在金屬膜上形成氧化物單層，該氧化物單層包括吸附在鋰膜上的氧化劑氣體。該方法可以包括透過氧化物單層與碳源氣體的反應將氧化物單層轉化為碳酸鹽鈍化層。該方法還可以包括用限定複數個凹槽的圖案來圖案化金屬膜。
在一些實施例中，圖案化金屬膜可以包括將基板層沉積到電流收集器上、在基板層中形成圖案、以及在基板層上沉積金屬膜。在基板層中形成圖案可以包括用雷射燒蝕基板層。在將氧化物單層轉化為碳酸鹽鈍化層之後，可以在金屬膜上形成圖案。複數個凹槽可以被限定在碳酸鹽鈍化層中。該圖案可以在碳酸鹽鈍化層中限定複數個凹槽。複數個凹槽可以露出金屬膜的表面。圖案化金屬膜可以包括從同調光源發射光束。圖案化金屬膜可包括透過繞射光學元件接收光束。繞射光學元件可以被配置為使光束成形並朝向金屬膜重新定向。對金屬膜進行圖案化還可以包括在對應於圖案的複數個位置處照射金屬膜。圖案化金屬膜可包括在兩個或複數個輥之間推進金屬膜。兩個或複數個輥中的第一輥可以是或包括微針陣列。微針陣列可以被配置為將圖案轉移到金屬膜中。兩個或更複數個輥中的第二輥可抵靠第一輥支撐金屬膜。
本技術的一些實施例可以包括鈍化系統。該系統可包括複數個輥。輥可以被配置成在導電襯底在複數個輥中的兩個輥之間的跨度上前進的同時將導電襯底保持在張力下。該系統可以包括第一噴頭，其定位在跨度內並且被配置為向導電基板提供第一氣體。該系統還可以包括第二噴頭，其定位在跨度內並且被配置為向導電基板提供第二氣體。第一噴頭和第二噴頭可以與平行於兩個輥之間的平面的平面對齊。每個噴頭可以限定流動模式，其基本上將輸送的氣體保持在噴頭和導電基板之間的區域內。
在一些實施例中，第一噴頭和第二噴頭均可以包括以一排列來配置的複數個入口和複數個出口，其中複數個出口定位成從複數個出口和複數個鋰膜之間的區域去除過量氣體，並且其中複數個出口的定向限定了流動模式。複數個入口和複數個出口的數量可以相等。第一噴頭和第二噴頭均可以包括氣體入口，該氣體入口被配置為從氣體供應系統接收氣體。第一噴頭和第二噴頭可各自包括頂板。頂板可包括與氣體入口連通的複數個導管。第一噴頭和第二噴頭可各自包括底板。底板可以包括複數個入口和複數個出口。複數個入口可與複數個導管連通。第一噴頭和第二噴頭每者還可以包括與複數個出口連通的氣體出口並且被配置為將過量氣體發送到排氣系統。第一噴頭和第二噴頭均可以包括經加熱擋板。第一噴頭可包括沿第一軸線定向的第一複數個噴頭單元。第二噴頭可以包括平行於第一軸線定向並且從第一噴頭偏移第一距離的第二複數個噴頭單元。
這種技術可以提供優於傳統系統和技術的許多好處。例如，該系統可以提供用於併入多層電池中的鈍化薄膜。以此方式，本技術的實施例的操作可產生改良的薄膜鍍膜，正如可併入到表現出改良的電池性能和增加的電池壽命的電池裝置中。結合以下描述和附圖更詳細地描述這些和其他實施例(連同它們的許多優點和特徵)。
在諸如金屬或其他多層材料的輥對輥製造處理中，表面鈍化可包括將一種或多種前體氣體引入噴頭或氣體分配器與基板支撐件之間的區域。由於前體相互作用，沉積材料可在基板上形成鈍化層。在前體氣體透過表面介導的反應形成的情況下，暴露於氣體的任何表面都可能形成鈍化層。這樣，控制輥對輥沉積系統被前體氣體污染這件事就變得很重要。此外，鈍化層可能會限制作為導體的多層材料的有效性，因此多層材料可能包含透過諸如壓制、沖壓或滾壓等處理來形成的圖案。
慣用技術係透過將鈍化處理與輥對輥沉積單元分離來解決這些限制，這可能包括複數個複雜的轉移操作以將輥從一個單元移動到另一個單元。此外，進行圖案化的機械方法增加了多層薄膜受到污染和損壞的風險，尤其是隨著輥對輥製造技術的發展，薄膜厚度減小。本技術可以透過使用氣體供應系統將鈍化整合到輥對輥沉積系統中來克服這些限制，所述氣體供應系統限定了流動模式，其中基本上可忽略體積的前體氣體會離開基板和氣體供應系統之間的區域。此外，本技術可以透過將圖案化處理引入到輥對輥沉積系統中來克服對鈍化系統的限制。以此方式，基板和/或鈍化層被圖案化。例如，第一前體氣體可以被吸附到金屬膜的表面上而作為一單層，並由配置為重新捕獲基本上所有第一前體氣體的噴頭來提供。在提供第一前體氣體之後，第二前體氣體可以由第二噴頭提供，其類似地配置成重新捕獲所有第一前體氣體。這可允許第二前體氣體與第一前體氣體的經吸附的單層反應以形成鈍化層，同時在輥對輥沉積系統中保持第一前體氣體或第二前體氣體的基本上可忽略不計的存在。在鈍化層形成之前或之後，可以透過一種或多種方法對基板進行圖案化，包括但不限於雷射圖案化或使用雷射加工輥壓印以在基板表面中限定凹槽陣列和/或鈍化層。在描述了根據本技術的實施例的可以執行沉積和圖案化的腔室的一般態樣之後，可以討論具體的方法和部件配置。應當理解，本技術不旨在限於所討論的特定膜和處理，因為所描述的技術可用於改良許多膜形成處理，並且可適用於各種處理腔室和操作。
圖 1示出了根據本技術的一些實施例的示例性處理腔室100的截面視圖。將參考圖1的圖示討論另一個示例性實施例。該圖說明性地表示可撓性基板鍍膜裝置100的各種可能的實施例。術語「鍍膜」和「沉積」在本文中同義使用。不限於此實施例，可撓性基板鍍膜裝置通常可被配置為容納基板儲存捲軸110，如圖1的實施例中所示。根據可與本文所述的其他實施例結合的一些實施例，待處理的可撓性基板140可設置在儲存捲軸110上。儲存捲軸可以放置在單獨的捲軸腔室70中。還可以在可撓性基板140的相鄰層之間提供夾層706，從而可以減少可撓性基板140的一層與儲存捲軸110上的可撓性基板140的相鄰層的直接接觸。
在操作中，可撓性基板140可以從儲存捲軸110展開，如箭頭108所示的基板移動方向所示。在從儲存捲軸110展開可撓性基板140時，如果存在的話，夾層706可以纏繞在夾層輥766上。可撓性基板140可以透過一個或複數個導輥104被引導。可撓性基板140還可以由控制可撓性基板140的運行的一個或複數個基板引導控制單元10來引導，例如透過微調可撓性基板140的定向。
在真空處理腔室60中，可提供鍍膜滾筒114。在從可撓性基板140儲存捲軸110開輥並在導輥104和可撓性基板140引導控制單元10上方運行之後，可撓性基板140可以被轉移而通過處理區域730，其設置在鍍膜滾筒114處並且對應於沉積單元680的位置。在操作期間，鍍膜滾筒114旋轉使得可撓性基板140在箭頭108的方向上轉移。
在沉積單元680沉積之後，可撓性基板140由清潔單元150清潔。因此，並且不限於任何實施例，清潔單元150通常位於真空處理腔室60中。特別地，並且不限於本實施例，清潔單元可以被定位成使得當可撓性基板140仍然位於滾筒上時其作用在可撓性基板140上。清潔因此可以是在鍍膜滾筒的處理部分中執行的處理步驟。有利地，這可以提供清潔單元對可撓性基板140的經限定的接觸壓力。可選地，清潔單元也可以位於鍍膜滾筒和下一個導輥之間的可撓性基板140的自由跨度中。以此方式，還可以提供兩個清潔單元，其中每個清潔單元位於可撓性基板140的每一側。
在圖1的圖示中，可撓性基板140可以在經過最後的沉積處理之後直接由清潔單元150清潔並且仍然在鍍膜滾筒上。此外，可撓性基板140可以在它與偏轉輥14接觸之前被清潔。換言之，可撓性基板鍍膜裝置的設計可以包括清潔單元來作為可撓性基板鍍膜裝置中的第一元件，其在沉積處理下游接觸可撓性基板140的鍍膜側。以此方式，當偏轉輥接觸基板時，可以顯著減少如前所述的基板損壞。在基板上存在顆粒污染物的情況下，與偏轉輥14的接觸可能會將污垢壓入基板中。這可能會在基板上刻出顆粒的足跡，從而導致針孔等。
真空處理腔室60可以保持在高真空下以優化沉積品質並減少沉積層中的外來顆粒的污染。特別地，具有例如CVD、PECVD和/或PVD源的沉積裝置可以使用來自氣體混合物的不同殘餘物。來自清潔單元的未知或不希望的蒸發造成的污染可能會抑制沉積處理的長期穩定性。在被清潔單元150清潔之後，可撓性基板140可以在一個或複數個偏轉輥14上運行。鍍膜單元和清潔單元下游的一個或複數個偏轉輥14也可以用作拉緊單元，其允許基板在沉積期間與可撓性基板140的輥繞期間具有不同的張力。
此外，可撓性基板140可以在一個或複數個可撓性基板140引導控制單元10和另外的輥上運行，例如圖1中描繪的引導輥104。如圖1的實施例中的可撓性基板140鍍膜在該位置完成後，可撓性基板140輥繞在捲軸764上。可以從可撓性基板140的層之間的夾層輥767提供另外的夾層706以減少對幅材(web)的損壞。
可撓性基板140可以鍍膜有一層或多層薄膜。例如，可以透過沉積單元680在可撓性基板140上沉積一層或多層。當基板在鍍膜滾筒114上被引導時進行沉積。可以提供多達三個、四個、五個或更複數個沉積單元，這些沉積單元可以佈置在鍍膜滾筒114周圍。每個沉積單元680可以連接到相應的控制和/或電源供應單元690。
在此描述的實施例尤其涉及用於從電漿相將薄膜沉積到移動基板上的電漿沉積系統。可撓性基板140可以在真空處理腔室中的基板傳送方向上移動，電漿沉積單元位於真空處理腔室中，其用於將沉積氣體轉移到電漿相(plasma phase)中並且用於從電漿相將薄膜沉積到移動的基板上。因此，也可以在移動的可撓性基板140處進行清潔。
如圖1所示之一個或複數個電漿沉積單元(例如沉積單元680)，可以作為PECVD(電漿增強化學氣相沉積)源來提供，該PECVD源具有多區域電極元件，包括被佈置與移動的可撓性基板140相對的兩個、三個或甚至更多RF(射頻)電極。根據實施例，還可以為MF（中頻）沉積提供多區域電漿沉積單元。
通常，如本文所述的一個或複數個沉積單元可以選自由CVD源、PECVD源和PVD源組成的組。一個或複數個沉積單元可以是濺射源，例如可以提供磁控濺射源、DC濺射源、AC濺射源、脈衝濺射源、射頻(RF)濺射或中頻(MF)濺射。例如，可以提供頻率在5kHz到100kHz範圍內的MF濺射，例如30kHz到50kHz。根據典型的實施方式，可撓性基板鍍膜裝置可用於製造可撓性TFT顯示器，特別是用於可撓性TFT顯示器的阻擋層堆疊。
在所示的實施例中，透過在鍍膜滾筒114上運行，可撓性基板140可以穿過兩個或更複數個處理區域730，這些處理區域被佈置成面向沉積單元680(例如濺射源或蒸發源)，如圖1中所示。可撓性基板鍍膜裝置可包括多於一個鍍膜單元，例如多於一個鍍膜滾筒114。可撓性基板140可以鍍膜有一層或多層薄膜，由此可以透過沉積單元680在可撓性基板140上沉積一層或多層。沉積可在可撓性基板140在鍍膜滾筒114上引導時發生。可撓性基板140引導控制單元可以設置在鍍膜滾筒的一側或兩側。可撓性基板140引導控制單元可以被配置用於測量和調整幅材(web)的張力。這樣，可以更好地控制可撓性基板140的傳送，可以控制基板在鍍膜滾筒上的壓力和/或可以減少對基板的損壞。
如圖1所示，可撓性基板鍍膜裝置可包括一個或複數個密封件，例如圖1中的密封件290。密封件可以是靜態密封件。密封件可以在包括鍍膜滾筒114的真空處理腔室60與捲軸腔室70和80之間提供壓力分離，其中可以執行可撓性基板140的引導、可撓性基板140的輥繞和/或可撓性基板140的退繞。這種設置降低了在完全鍍膜後更換捲軸764的複雜性。特別地，它允許真空處理腔室60保持在中/高真空條件下，同時在可撓性基板140處理腔室中具有環境壓力或低真空。值得注意的是，一個或複數個密封件通常也可以是動態密封件，例如，可以在幅材移動期間操作的密封件。
可撓性基板鍍膜裝置100可以包括在真空處理腔室60或捲軸腔室70和80內部的導輥104，其中導輥限定一個或複數個跨度160。跨度160可以提供用於引入額外的鍍膜和處理單元的空間，如參考圖2-6所描述的。例如，真空處理腔室60或捲軸腔室70和80內的跨度160可允許整合沉積單元，其中可撓性基板140可在一個或複數個氣體噴頭下方轉移，如參考圖2-4所示。在另一示例中，跨度160可以允許單元的整合，其中圖案可以(例如)透過光學圖案化或機械圖案化被引入到可撓性基板140的表面中。在一些實施例中，可撓性基板140可以是導電的。
圖 2示出了根據本技術的一些實施例的沉積方法200中的示例性操作。該方法可以在多種處理腔室中執行，包括上述處理腔室100。下面將進一步描述處理腔室100的附加態樣。方法200可以包括複數個可選操作，其可以或可以不與根據本技術的方法的一些實施例具體相關聯。例如，描述了許多操作以提供更廣泛的結構形成範圍(但對技術並不關鍵)，或者可以透過容易理解的替代方法來執行。
方法200可以包括在所列操作開始之前的附加操作。例如，額外的處理操作可以包括在可撓性和/或導電基板上形成結構，這可以包括形成和去除材料。可在可在其中執行方法200的腔室中執行先前的處理操作，或可在將基板傳送至可在其中執行方法200的基板處理腔室中之前在一個或複數個其他處理腔室中執行處理。無論如何，方法200可以可選地包括將基板傳送到真空處理腔室的處理空間(例如上述處理腔室100)，或者可以包括如上所述的部件的其他腔室。方法200描述了在 圖 3A-3C中示意性示出的操作，將結合方法200的操作來描述其圖示。可以理解的是，圖3僅圖示了部分示意視圖，並且處理系統可以包括如圖所示的子系統，以及仍然可以受益於本技術的態樣的任何尺寸或配置的替代子系統。
圖3A-3C示出了在根據本技術的一些實施例的處理方法中的操作期間的示例性處理系統的示意視圖。圖3A-3C可以說明與腔室100中的部件有關的進一步細節。系統300被理解為包括先前在一些實施例中討論的腔室100的任何特徵或態樣。系統300可用於進行基板膜的輥對輥鍍膜。系統300可以示出所討論的腔室部件的局部視圖並且其可以結合在可撓性基板鍍膜系統中，並且可以示出兩個輥之間的可撓性基板的視圖，該兩個輥還可以具有任何尺寸。系統300的任何態樣也可以與本領域技術人員容易理解的其他處理腔室或系統結合。
在操作205處，如圖3A所示，沉積程序可任選地包括沉積覆蓋導電基板310的材料膜305，其可為圖1的可撓性基板140的實例。材料膜305可以是或包括適用於薄膜結構的金屬，包括但不限於多層電池、透明電極、光學活性膜或其他功能性薄膜材料。在說明性示例中，材料膜305可以是或包括鋰金屬，其可以透過與腔室100兼容的方法沉積，如上面參考圖1更詳細地描述的。例如，鋰金屬可以透過熱蒸發沉積到導電基板310上。例如，在一些實施例中，材料膜305在沉積時包括超過閾值均勻性的表面特徵，以用於在方法200的後續操作中的應用。這樣，操作205還可以包括材料膜305的平坦化。平坦化可以包括但不限於與腔室100兼容並且可以整合到輥對輥製造系統中的任何方法。例如，可以應用雷射平坦化方法來減小材料膜305的表面特徵的特徵尺寸。雷射平面化可以包括將雷射束315導向材料膜305的表面。雷射束315可以是或包括以高頻脈衝化的紅外光雷射束，例如，具有皮秒量級或飛秒量級的脈衝週期。雷射束315可以是或包括頻率為MHz量級的可見光雷射束。在一些實施例中，雷射束315可以透過透明板320聚焦到材料膜305的表面上並且掃描穿過材料膜305的表面。透明板320可用於在材料膜305的表面與透明板320之間包含雷射感應電漿，使得電漿包括材料膜305的蒸氣，其可隨著雷射束315掃描而沉積到材料膜305的表面上。以這種方式，雷射束315可以透過多次掃描逐漸使材料膜305平坦化，例如，因為導電基板310可以在雷射束315的位置下方轉移。
在一些實施例中，方法200可以包括在操作210處轉移第一噴頭325下方的材料膜305。第一噴頭325可整合到處理腔室(例如腔室100)中，使得其位於一跨度內，其中導電基板310前進橫跨該跨度，例如，在圖1的兩個導輥104之間。導電基板310可以前進通過第一噴頭並且攜帶材料膜305。以此方式，材料膜305可以在材料膜305的表面與第一噴頭325的近端表面之間的距離處以等於導電基板310的前進速度的速率在第一噴頭下方轉移。此外，距離330可以限定第一噴頭325和材料膜305的表面之間的區域。參考圖4A-4C的更詳細的描述如下，第一噴頭325可以包括限定流動模式的內部結構，該流動模式基本上將輸送的氣體保持在噴頭和導電基板之間的區域內。在一些實施例中，第一噴頭所位於的跨度可定向為基本上垂直、基本上水平或之間的任何角度，使得當材料膜305在第一噴頭下方轉移時，術語「下方」表示面向近端第一噴頭325的表面，而不是噴頭的任何特定方向。
在一些實施例中，方法200可以包括在操作215中透過第一噴頭325引入第一氣體。第一氣體可以是或包括氧化劑氣體，包括但不限於雙原子氧、水蒸氣或被選擇用於表面結合能的另一種氣體，該表面結合能在材料膜305的表面上提供吸附單層並且與形成碳酸鹽的碳源反應。如上所述，第一噴頭325可以包括內部結構，該內部結構使得第一噴頭325能夠根據流動模式提供第一氣體，從而限制平行於在材料膜305和第一噴頭325的近端表面之間的區域外部的鋰膜的過量氣體流動。在一些實施例中，第一氣體可以是或包括惰性氣體以及氧化劑氣體。例如，第一氣體可以是或包括惰性載氣和氧化劑的混合物，其中氧化劑以大於或約0.5ppm、大於或約1.0ppm、大於或約1.5ppm、大於或約2.0ppm、大於或約2.5ppm、大於或約3.0ppm、大於或約3.5ppm、大於或約4.0ppm、大於或約4.5ppm、大於或約5.0ppm、大於或約5.5ppm、大於或約6.0ppm、大於或約6.5ppm、大於或約7.0ppm、或更大的濃度存在於惰性載氣中。。可選擇惰性載氣流速，使得以低於0.1sccm的流速提供氧化劑。惰性載氣可以是或包括氬氣並且可以以大於或約1slm、大於或約10slm、大於或約20slm、大於或約30slm、大於或約40slm、大於或約50slm、大於或約60slm、大於或約70slm、大於或約80slm、大於或約90slm、大於或約100slm、大於或約約110slm，大於或約120slm，或更大的流速提供給第一噴頭。
圖 4A-C中提供了第一噴頭325的說明性實施例。在一些實施例中，噴頭400可以包括允許噴頭根據流動模式向材料膜305提供第一氣體的內部結構。如圖4A所示，噴頭400可包括氣體入口405，其可連接至氣體供應。氣體供應可包括一個或複數個氣體歧管元件，其允許噴頭400以受控的氧複合物提供第一氣體。例如，氣體供應可以包括惰性氣體供應、氧氣供應以及水蒸氣供應，例如水起泡器，其可以透過(例如)用惰性氣體洗滌水儲存器來脫氧。噴頭400可以包括被配置為向頂板415提供第一氣體的入口氣室410。頂板415，如圖4B所示，可以設置有導管陣列420以在頂板415和底板425之間延伸。底板425可以包括一排入口430和一排出口435。導管420可以延伸穿過入口430，達到超出底板425的表面一定距離。具有導管420的底板425的表面可以限定噴頭400的近端表面(例如，相對於導電基板來限定)，正如當噴頭400整合在輥對輥處理系統中時(例如圖1的腔室100)。
如圖所示，出口陣列435可以與噴頭400內部的排氣氣室440連通。排氣氣室440可以被配置為在相對於噴頭400的近端表面後方的區域的減壓下操作，其由與排氣系統連通的出口445提供。以此方式，在操作215期間，第一氣體可以通過導管420提供並且可以經由底板425的出口435被排氣氣室440重新捕獲。在一些實施例中，底板425可以包括相同數量的入口430和出口435。例如，基於產生由噴頭400限定的流動模式的操作參數，入口430和出口435的相對數量可以不同。一般而言，入口和出口的佈置可以被指定以限定通過導管輸送的氣體的流動模式，其基本上將輸送的氣體保持在噴頭400和導電基板310之間的區域內。例如，可以限制輸送的氣體在噴頭400和導電基板310之間的區域外部平行於導電基板310流動。
在一些實施例中，噴頭400可包括經加熱擋板450。經加熱擋板可以被配置為升高通過導管420提供的氣體的溫度。例如，氣體的吸附動力學可能與溫度有關。以此方式，經加熱擋板450可允許噴頭以受控溫度向材料膜305的表面提供氣體。與諸如多層吸附或不飽和表面吸附的其他形式的吸附相反，可以限定受控溫度以促進單層335的形成。
隨後透過第一噴頭325引入第一氣體，方法200可以包括在操作220中轉移第二噴頭340下方的材料膜305。如參考操作210所描述的，第二噴頭340可以定位在導電基板310在輥對輥處理系統的兩個輥之間前進的跨度內。第二噴頭340可以在導電基板310的行進方向上與第一噴頭325相距距離350。第一噴頭325和第二噴頭340之間的距離350可以對應於相對於導電基板310的前進速度的時間，使得單層335達到平衡。轉移第二噴頭340下方的材料膜305還可提供可與第二噴頭的氣流參數耦合的第二噴頭340下方的停留時間。以此方式，可控制第二噴頭的操作以提供第二氣體與單層335之間的化學反應。
如圖3C所示，第一噴頭325可包括複數個第一噴頭單元355。每個第一噴頭單元355可以包括參考圖4A-4C描述的內部結構，並且可以沿著垂直於導電基板310的前進方向的軸定向。以此方式，第一噴頭325可以是模組化的且可縮放以處理不同寬度的導電基板310。類似地，第二噴頭340可以包括複數個第二噴頭單元360。第二噴頭單元360可以平行於軸線定向並且從第一噴頭偏移距離350。以這種方式，轉移材料膜305可以包括在與第一噴頭單元355和第二噴頭單元360的對齊軸線垂直的方向上，將承載材料膜305的導電基板310推進到第一噴頭單元355下方及隨後地到第二噴頭單元360下方。
在一些實施例中，方法200可以包括在操作225中透過第二噴頭340引入第二氣體。操作225可以與操作220同時實施，使得在材料膜305轉移到第二噴頭340下方的同時向材料膜305提供第二氣體。如參考操作215更詳細地描述的，可以在受控溫度下透過第二噴頭340提供，並且可以根據由第二噴頭340中的入口和出口的佈置產生的由第二噴頭限定的流動模式來提供。第二氣體可以是或包括選擇與單層335反應以形成鈍化層345的碳源氣體。例如，第二氣體可以是或包括二氧化碳。第二氣體可包括二氧化碳和惰性載氣。第二氣體可以包括大於或約1％Vol、大於或約5％Vol、大於或約10％Vol、大於或約20％Vol、大於或約30％Vol、大於或約40%Vol、大於或約50%Vol、大於或約60%Vol、大於或約70%Vol、大於或約80%Vol、大於或約90%Vol、大於或約95%Vol或更高的二氧化碳。惰性載氣可以是或包括氬氣或氮氣。
隨後或同時透過第二噴頭340引入第二氣體，方法200可以包括在操作230中鈍化材料膜305。如上所述，鈍化材料膜305可以描述包括氧物質的單層335與第二氣體反應以形成鈍化層345的處理。鈍化層可以是或包括由材料膜305形成的碳酸鹽。例如，在材料膜是或包括鋰金屬的情況下，鈍化層345可以是或包括碳酸鋰。操作230的鈍化可以包括在材料膜305的表面處的將單層335轉化為鈍化層345的異質反應。
在方法200期間的一個或複數個點處，操作可以包括在操作235處圖案化材料膜305和/或鈍化層345。為此，雖然如圖2所示的方法200會以特定順序描述操作，對於操作235可以實現不同的順序或時序，如 圖 5A-5C所示。在一些實施例中，圖案化可以包括圖案化材料膜305。如圖5A所示，基板505可以沉積到導電基板310上。基板可以是或包括與輥對輥製造系統中的沉積處理兼容的材料，如參考圖1所描述的。例如，基板505可以是或包括IV族或IV族低價氧化物。基板505可以是或包括矽或氧化矽。隨後，基板505可以被光束510照射。光束510可以是或包括同調光束(例如雷射)，其被選擇來燒蝕材料膜305的表面。例如，光束510可由脈衝雷射源產生以燒蝕基板505的表面並在基板505膜的表面中限定複數個凹槽520。光束510可以被導向光學元件515，該光學元件可以是或包括繞射光學元件。光學元件515可以使光束510成形以在導電基板310前進通過光學元件515的位置時從基板505去除材料並在基板505中限定棱柱形凹槽。以此方式，凹槽520可用作圖案化表面，其將圖案轉移到材料膜305中和鈍化層345中。
在一些實施例中，方法200可以包括在操作230之後的操作235。如圖5B-5C所示，方法200可以包括圖案化鈍化層345。如圖5B所示，光束510和光學元件515可以被定位成使得在鈍化層345的形成之後導電基板310前進經過光學元件515的位置，使得光束510可以從鈍化層345去除材料以限定凹槽520。光束510可以是或包括被配置為被鈍化層345吸收的脈衝雷射束，使得鈍化層345比材料膜305被燒蝕得更多。以此方式，圖案化鈍化層345可暴露鈍化層345下方的材料膜305。
同樣，如圖5C所示，操作235可以包括使用整合到參考圖1所描述的輥對輥系統中的一個或複數個輥來圖案化鈍化層345。第一輥525可以加工成具有圖案的負片。例如，第一輥525可以包括微針陣列，其被配置為將圖案轉移到鈍化層345或材料膜305的表面中。例如，對第一輥525施加壓力可以將凹槽520的圖案轉移到鈍化層345中並轉移到下面的材料膜305中。在一些實施例中，可以透過用第二輥530將導電基板310支撐在第一輥525上來施加壓力，其中第二輥530基本上與第一輥525相對。這樣，施加到材料膜305或鈍化層345的力可以透過第一輥525施加到第二輥530的力或透過第一輥525施加到導電基板310的張力來控制。
透過利用根據本技術的實施例的方法和部件，可以改良材料沉積或形成。藉由透過配置為限制過量氣體污染的噴頭向可撓性基板鍍膜裝置中的基板提供前體氣體，可以提高沉積膜的整體性能和品質。這些改良可能包括減少前體氣體的浪費，其中氣體可以回收，並在沉積的早期階段減少敏感薄膜的污染，例如對氧化敏感的金屬膜。此外，例如，透過將用於枝晶形成的表面活性位點置於鈍化層的凹槽內(這可能會限制枝晶對電池壽命和操作性能的影響)進行基板的圖案化可以提高元件性能。此外，將本文所述的技術結合到可撓性基板鍍膜系統中可以顯著改良處理整合，提供改良的加工能力，例如在導電基板上製備原位鈍化金屬膜。
在前面的描述中，為了解釋的目的，已經闡述了許多細節以提供對本技術的各種實施例的理解。然而，對於本領域技術人員來說顯而易見的是，可以在沒有這些細節中的一些或者具有附加細節的情況下實踐某些實施例。
已經公開了幾個實施例，本領域技術人員將認識到，在不脫離實施例的精神的情況下可以使用各種修改、替代構造和等效物。此外，為了避免不必要地混淆本技術，未描述許多眾所周知的處理和元件。因此，以上描述不應被視為限制本技術的範圍。此外，方法或處理可被描述為順序的或分步的，但應理解，這些操作可同時執行，或以與所列不同的順序執行。
在提供值的範圍的情況下，應理解的是，除非上下文另外明確指出，否則在所述範圍的上限和下限之間的每個中間值，直到下限單位的最小部分亦被具體公開。在闡明的範圍中的任何闡明的值或未闡明的中間值之間的任何較窄範圍以及該闡明的範圍中的任何其他闡明值或中間值被涵蓋。那些較小範圍的上限和下限可以獨立地包括在所述範圍中或排除在所述範圍之外，並且限值中的任一者、兩者都不或兩者都包括在較小範圍中的每個範圍也涵蓋在本技術內，受限於闡明的範圍中的任何具體排除的限值。在闡明的範圍包括限值中的一者或兩者的情況下，排除那些限值中的一者或兩者的範圍也被包括。
如本文和所附請求項中所使用的，除非上下文另有明確規定，否則單數形式「一」和「該」包括複數參考。因此，例如，提及「前體」包括複數個這樣的前體，提及「層」包括提及本領域技術人員已知的一個或複數個層及其等效物，等等。
此外，當在本說明書和以下請求項中使用語「包含」、「包括」、「含有」、「具有」和「含」時，旨在指定所述特徵、整數、部件或操作的存在，但不排除一個或複數個其他特徵、整數、部件、操作、動作或組的存在或添加。
100:處理腔室 140:基板 110:儲存捲軸 70:捲軸腔室 706:夾層 108:箭頭 766:夾層輥 10:引導控制單元 60:真空處理腔室 114:鍍膜滾筒 104:導輥 730:處理區域 680:沉積單元 150:清潔單元 14:偏轉輥 690:電源供應單元 290:密封件 80:捲軸腔室 764:捲軸 100:基板鍍膜裝置 160:跨度 200:方法 300:系統 205:操作 310:導電基板 305:材料膜 315:雷射束 320:透明板 210:操作 325:第一噴頭 330:距離 215:操作 400:噴頭 405:氣體入口 415:頂板 410:入口氣室 420:導管 425:底板 430:入口 435:出口 440:排氣氣室 445:出口 450:經加熱擋板 220:操作 340:第二噴頭 350:距離 335:單層 355:第一噴頭單元 360:第二噴頭單元 345:鈍化層 230:操作 235:操作 225:操作 505:基板 510:光束 520:凹槽 515:光學元件 525:第一輥 530:第二輥
透過參考說明書的其餘部分和附圖，可以實現對所公開技術的性質和優點的進一步理解。
圖1示出了根據本技術的一些實施例的示例性處理腔室的示意性截面視圖。
圖2示出了根據本技術的一些實施例的沉積方法中的示例性操作。
圖3A-3C示出了在根據本技術的一些實施例的沉積方法中的操作期間的示例性沉積系統的示意圖。
圖4A-4C示出了根據本技術的一些實施例的示例性沉積系統的示意視圖。
圖5A-5C示出了在根據本技術的一些實施例的沉積方法中的操作期間的示例性圖案化系統的示意視圖。
包括幾個圖作為示意圖。應當理解，這些圖是為了說明的目的，除非特別說明是按比例繪製的，否則不應認為是按比例繪製的。此外，作為示意圖，提供這些圖是為了幫助理解，並且可能不包括與現實表示相比的所有態樣或資訊，並且可能包括用於說明目的的誇大材料。
在附圖中，相似的部件和/或特徵可以具有相同的元件符號。此外，相同類型的各種部件可以透過在元件符號後面加上區分相似部件的字母來區分。如果說明書中僅使用第一元件符號，則該描述適用於具有相同第一元件符號的任何一個相似部件，而不管字母如何。
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
200:方法
205:操作
210:操作
215:操作
220:操作
225:操作
230:操作
235:操作

Claims (20)

  1. 一種鋰薄膜的處理方法，該方法包括以下步驟：在一第一個噴頭下方轉移一鋰膜；透過該第一噴頭將一氧化劑氣體引入到該鋰膜上；在該鋰膜上形成一氧化物單層，該氧化物單層包含吸附在該鋰膜上的該氧化劑氣體；形成該氧化物單層後，在一第二噴頭下方轉移該鋰膜；透過該第二噴頭將一碳源氣體導入該鋰膜上；和透過該氧化物單層與該碳源氣體反應，將該氧化物單層轉化為一碳酸鹽鈍化層。
  2. 如請求項1所述的方法，其中該鋰膜被支撐在一導電基板上，該導電基板在一膜沉積系統的兩個拉緊元件之間被保持在張力下。
  3. 如請求項2所述的方法，還包括以下步驟：將鋰沉積到該導電基板上；和平面化該經沉積的鋰。
  4. 如請求項1所述的方法，其中：該第一噴頭包括沿一第一軸線定向的一第一複數個噴頭單元；該第二噴頭包括平行於該第一軸線定向並且從該第一噴頭偏移一第一距離的一第二複數個噴頭單元；該方法還包括： 轉移該第一噴頭下方的該鋰膜的步驟包括垂直於該第一軸的運動。
  5. 如請求項1所述的方法，其中，該第一噴頭和該第二噴頭各自包括以一排列來配置的複數個入口和複數個出口，其中該複數個出口被定位成從該複數個出口以及該鋰膜之間的一區域去除過量氣體，並且其中，複數個出口的一定向限定了一流動模式而限制與該區域的外部的該鋰膜平行的過量氣體流。
  6. 如請求項1所述的方法，還包括以下步驟： 在該鋰膜的一表面中形成一圖案，該圖案在該鋰膜的該表面中限定複數個凹槽。
  7. 如請求項1所述的方法，還包括以下步驟： 在該碳酸鹽鈍化層中形成一圖案，該圖案在該碳酸鹽鈍化層中限定出複數個凹槽，其中該複數個凹槽暴露出該鋰膜的一表面。
  8. 一種處理一金屬膜的方法，包括以下步驟： 在一金屬膜上形成一氧化物單層，該氧化物單層包括吸附在該金屬膜上的一氧化劑氣體； 透過該氧化物單層與一碳源氣體的反應，將該氧化物單層轉化為一碳酸鹽鈍化層；和 用限定複數個凹槽的一圖案來圖案化該金屬膜。
  9. 如請求項8所述的方法，其中對該金屬膜進行圖案化包括： 將一基板層沉積到一電流收集器上； 在該基板層中形成該圖案；和 在該基板層上沉積該金屬膜。
  10. 如請求項9所述的方法，其中在該基板層中形成該圖案包括用一雷射燒蝕該基板層。
  11. 如請求項8所述的方法，其中在將該氧化物單層轉化為該碳酸鹽鈍化層之後在該金屬膜上形成該圖案，並且其中在該碳酸鹽鈍化層中限定該複數個凹槽。
  12. 如請求項11所述的方法，其中： 該圖案會將該複數個凹槽限定在該碳酸鹽鈍化層中；和 該複數個凹槽露出該金屬膜的一表面。
  13. 如請求項11所述的方法，其中圖案化該金屬膜包括： 從一同調光源發出一光束； 透過一繞射光學元件接收該光束，該繞射光學元件被配置為使該光束成形並朝向該金屬膜重新定向，以及 在對應於該圖案的複數個位置照射該金屬膜。
  14. 如請求項8所述的方法，其中圖案化該金屬膜包括： 在兩個或複數個輥之間推進該金屬膜，其中： 該兩個或複數個輥中的一第一輥包括一微針陣列，該微針陣列被配置為將該圖案轉移到該金屬膜中；和 該兩個或複數個輥中的一第二輥將該金屬膜支撐在該第一輥上。
  15. 一種鈍化系統，包括：複數個輥，該複數個輥被配置成在該導電基板在該複數個輥中的兩個輥之間的一跨度上前進時，將一導電基板保持在張力下；一第一噴頭，該第一噴頭位於該跨度內並被配置為向該導電基板提供一第一氣體；和一第二噴頭，該第二噴頭位於該跨度內並被配置為向該導電基板提供一第二氣體，其中該第一噴頭和該第二噴頭與平行於該兩個輥之間的一平面對齊，並且其中每個噴頭限定一流動模式而基本上將輸送的氣體保持在該噴頭和該導電基板之間的一區域內。
  16. 如請求項15所述的系統，其中，該第一噴頭和該第二噴頭各自包括以一排列來配置的複數個入口和複數個出口，其中該複數個出口被定位成從該複數個出口和該導電基板之間的一區域去除過量氣體，並且其中該複數個出口的一定向限定了該流動模式。
  17. 如請求項16所述的系統，其中，該複數個入口和該複數個出口的數量相等。
  18. 如請求項16所述的系統，其中該第一噴頭和該第二噴頭均包括：一氣體入口，該氣體入口被配置為從一氣體供應系統接收一氣體；一頂板，該頂板包括複數個導管而與該進氣口連通； 一底板，該底板包括該複數個入口和該複數個出口，其中該複數個入口與該複數個導管連通；和 一氣體出口，該氣體出口與該複數個出口連通並且被配置為將該過量氣體發送到一排氣系統。
  19. 如請求項15所述的系統，其中該第一噴頭和該第二噴頭均包括一經加熱擋板。
  20. 如請求項15所述的系統，其中： 該第一噴頭包括沿一第一軸線定向的一第一複數個噴頭單元；和 該第二噴頭包括平行於該第一軸線定向並且從該第一噴頭偏移一第一距離的一第二複數個噴頭單元。
TW110144793A 2020-12-03 2021-12-01 使用碳酸鹽鈍化的鋰金屬表面改良 TWI814158B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US202063121013P 2020-12-03 2020-12-03
US63/121,013 2020-12-03

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202236728A TW202236728A (zh) 2022-09-16
TWI814158B true TWI814158B (zh) 2023-09-01

Family

ID=81848268

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW110144793A TWI814158B (zh) 2020-12-03 2021-12-01 使用碳酸鹽鈍化的鋰金屬表面改良

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20220181599A1 (zh)
EP (1) EP4256104A1 (zh)
JP (1) JP2023553398A (zh)
KR (1) KR20230116885A (zh)
CN (1) CN116547407A (zh)
TW (1) TWI814158B (zh)
WO (1) WO2022119769A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024022578A1 (en) * 2022-07-26 2024-02-01 Applied Materials, Inc. Processing apparatus for processing a flexible substrate and methods therefor

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080139003A1 (en) * 2006-10-26 2008-06-12 Shahid Pirzada Barrier coating deposition for thin film devices using plasma enhanced chemical vapor deposition process
US8304019B1 (en) * 2004-02-19 2012-11-06 Nanosolar Inc. Roll-to-roll atomic layer deposition method and system
US20190287807A1 (en) * 2017-01-31 2019-09-19 Applied Materials, Inc. Schemes for Selective Deposition for Patterning Applications

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8445137B1 (en) * 2002-11-27 2013-05-21 Quallion Llc Primary battery having sloped voltage decay
ES2361661T3 (es) * 2006-03-26 2011-06-21 Lotus Applied Technology, Llc Dispositivo y procedimiento de deposición de capas atómicas y método de revestimiento de substratos flexibles.
USRE48853E1 (en) * 2007-12-28 2021-12-14 Universitetet I Oslo Formation of a lithium comprising structure on a substrate by ALD
JP5665290B2 (ja) * 2009-08-24 2015-02-04 富士フイルム株式会社 成膜装置
JP2013161698A (ja) * 2012-02-07 2013-08-19 Mitsui Mining & Smelting Co Ltd 電極箔および電子デバイス
KR20130142869A (ko) * 2012-06-20 2013-12-30 주식회사 엠티에스나노테크 원자층 증착 장치 및 방법
TWI612712B (zh) * 2012-10-25 2018-01-21 應用材料股份有限公司 繞射光學元件及用於圖案化薄膜電化學元件的方法
EP2762609B1 (en) * 2013-01-31 2019-04-17 Applied Materials, Inc. Apparatus and method for depositing at least two layers on a substrate
US10047435B2 (en) * 2014-04-16 2018-08-14 Asm Ip Holding B.V. Dual selective deposition
KR20160056376A (ko) * 2014-11-10 2016-05-20 삼성전자주식회사 금속 산화막을 형성하는 방법 및 이를 포함하는 자기 메모리 장치
US10026887B2 (en) * 2015-11-12 2018-07-17 Board Of Regents, The University Of Texas System Methods of tailoring the deposition of metals using self-assembled monolayers
JP2019517722A (ja) * 2016-06-08 2019-06-24 ソリッドエナジー システムズ，エルエルシー 高エネルギー密度、高出力密度、高容量及び室温対応「アノードフリー」二次電池
KR102328253B1 (ko) * 2016-09-30 2021-11-18 주식회사 엘지에너지솔루션 전도성 직물로 형성된 보호층을 포함하는 리튬 이차전지용 음극 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
KR102357946B1 (ko) * 2017-08-17 2022-02-08 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 올레핀 분리기가 없는 Li-이온 배터리
CN111108640B (zh) * 2017-09-20 2023-08-18 应用材料公司 处理腔室及用于形成电化学能储存装置的元件的陶瓷层的方法、蒸发源
JP7408541B2 (ja) * 2017-09-21 2024-01-05 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド リチウムアノードデバイススタック製造
KR102646712B1 (ko) * 2017-11-22 2024-03-12 주식회사 엘지에너지솔루션 리튬 이차전지용 양극 첨가제의 제조방법
EP3553203B1 (en) * 2018-02-07 2022-11-30 ULVAC, Inc. Thin film formation method and thin film formation device
KR20200089233A (ko) * 2019-01-16 2020-07-24 주식회사 엘지화학 원자층 증착 장치
EP4014272A4 (en) * 2019-08-13 2024-10-16 Graphenix Development, Inc. Anodes for lithium-based energy storage devices, and methods for making same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8304019B1 (en) * 2004-02-19 2012-11-06 Nanosolar Inc. Roll-to-roll atomic layer deposition method and system
US20080139003A1 (en) * 2006-10-26 2008-06-12 Shahid Pirzada Barrier coating deposition for thin film devices using plasma enhanced chemical vapor deposition process
US20190287807A1 (en) * 2017-01-31 2019-09-19 Applied Materials, Inc. Schemes for Selective Deposition for Patterning Applications

Also Published As

Publication number Publication date
EP4256104A1 (en) 2023-10-11
JP2023553398A (ja) 2023-12-21
CN116547407A (zh) 2023-08-04
WO2022119769A1 (en) 2022-06-09
KR20230116885A (ko) 2023-08-04
TW202236728A (zh) 2022-09-16
US20220181599A1 (en) 2022-06-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20080139003A1 (en) Barrier coating deposition for thin film devices using plasma enhanced chemical vapor deposition process
JP5206908B2 (ja) 巻き取り成膜装置
TWI814158B (zh) 使用碳酸鹽鈍化的鋰金屬表面改良
JP2003162999A (ja) 真空成膜装置および真空成膜方法
CN102347402A (zh) 等离子体处理装置、等离子体处理方法及光电转换元件
JP2015525302A (ja) 原子層蒸着装置及びその方法
US20090243010A1 (en) Thinfilm deposition method, thinfilm deposition apparatus, and thinfilm semiconductor device
TWI620833B (zh) 捲取成膜裝置
US12134822B2 (en) Cleaning materials and processes for lithium processing equipment
JP2009049028A (ja) 薄膜太陽電池の製造装置
JP2021012829A (ja) 電極製造装置及び電極製造方法
JP4088427B2 (ja) プラズマ成膜装置
JP4798029B2 (ja) 真空蒸着装置
JPH07254566A (ja) 薄膜生成装置
US20240339554A1 (en) Process for manufacturing a starting material for a silicon solar cell having passivated contacts
KR20200086884A (ko) 원자층 증착 장치 및 이의 제어방법
CN101288195A (zh) 向燃料电池双极板施涂亲水涂层的方法
JP2012144783A (ja) 薄膜製造装置及び薄膜製造方法
KR20190080282A (ko) 플라즈마 표면처리에 의한 대면적 나노구조체 제조방법 및 장치
WO2024090226A1 (ja) 膜形成装置、積層体製造方法、及び半導体デバイス製造方法
JP4625230B2 (ja) 薄膜形成装置および薄膜形成方法
WO2024022578A1 (en) Processing apparatus for processing a flexible substrate and methods therefor
CN118660466A (zh) 一种柔性钙钛矿组件及其制备方法
JP2024106251A (ja) 膜形成装置、積層体の製造方法、及び半導体デバイスの製造方法
JP2009049029A (ja) 薄膜太陽電池の製造装置