[发明专利]使用具有低吸收特性的激光波长来移除透明材料的方法

说明书

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 harmonic generation)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