(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜バッテリを製作する方法であって、
基板の上方であって薄膜バッテリのカソード層の上に、前記カソード層が空気環境に露出されることなく第１の電解質層を形成する段階と、
前記第１の電解質層を、Ｏ2、Ｈ2Ｏ、Ｎ2、ＣＯ、及びＣＯ2を含む雰囲気に露出する段階と、
前記第１の電解質層をマスクする段階と、
前記第１の電解質層の上に第２の電解質層を形成する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記第１の電解質層を形成する段階の前に前記カソード層をリチウム化する段階、
を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の電解質層を形成する段階の前に前記カソード層を焼き鈍しする段階、
を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の電解質層を形成する段階の前に前記カソード層をリチウム化する段階と、
引き続き、前記カソード層を焼き鈍しする段階と、
を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
薄膜バッテリを製作する方法であって、
基板の上方であって薄膜バッテリのアノード層の上に、前記アノード層が空気環境に露出されることなく第１の保護コーティング層を形成する段階と、
前記第１の保護コーティング層を、Ｏ2、Ｈ2Ｏ、Ｎ2、ＣＯ、及びＣＯ2を含む雰囲気に露出する段階と、
前記第１の保護コーティング層をマスクする段階と、
前記第１の保護コーティング層の上に第２の保護コーティング層を形成する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項６】
前記第１の保護コーティング層を形成する段階の前に前記アノード層をリチウム化する段階、
を更に含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の保護コーティング層を形成する段階の前に前記アノード層を焼き鈍しする段階、
を更に含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記第１の保護コーティング層を形成する段階の前に前記アノード層をリチウム化する段階と、
引き続き、前記アノード層を焼き鈍しする段階と、
を更に含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項９】
前記カソード層はクラスターツールの第１のチャンバで形成され、前記第１の電解質層は前記クラスターツールの第２のチャンバで形成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記カソード層はクラスターツールの第１のチャンバで形成され、前記第１の電解質層は前記クラスターツールの第２のチャンバで形成され、前記カソード層のリチウム化は前記クラスターツールの第３のチャンバで行われることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項１１】
前記カソード層はクラスターツールの第１のチャンバで形成され、前記第１の電解質層は前記クラスターツールの第２のチャンバで形成され、前記カソード層の焼き鈍しは前記クラスターツールの第３のチャンバで行われることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項１２】
前記アノード層はクラスターツールの第１のチャンバで形成され、前記第１の保護コーティング層は前記クラスターツールの第２のチャンバで形成されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項１３】
前記アノード層はクラスターツールの第１のチャンバで形成され、前記第１の保護コーティング層は前記クラスターツールの第２のチャンバで形成され、前記アノード層のリチウム化は前記クラスターツールの第３のチャンバで行われることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項１４】
前記アノード層はクラスターツールの第１のチャンバで形成され、前記第１の保護コーティング層は前記クラスターツールの第２のチャンバで形成され、前記アノード層の焼き鈍しは前記クラスターツールの第３のチャンバで行われることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
〔関連出願への相互参照〕
本出願は、２００９年９月２２日出願の米国特許仮出願第６１／２４４，７９８号の恩典を請求し、その全内容は、これにより本明細書に引用により組み込まれる。
【０００２】
本発明の実施形態は、薄膜バッテリの分野に関し、特に、複雑性低減のための薄膜バッテリ方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
薄膜バッテリの大量生産の機能を高めると同時に益々小さくなる特徴部を含めるためにそのような薄膜バッテリの寸法のスケーリングに向けた最近の努力は、在来型の薄膜バッテリ製造の方法及び技術に主に依存してきた。そのような在来型の方法及び技術は、典型的な薄膜バッテリ工程における各及び全ての堆積作業でのシャドウマスク又は１組のシャドウマスクの使用を含むことができる。例えば、従来型の工程においては、処理ツールには、シャドウマスクが装填され、単層の堆積がこの処理ツール内で行われ、次に、第１のシャドウマスクは、別の堆積作業を意図した第２のシャドウマスクと交換するために取り外される。
【０００４】
更に、薄膜バッテリ製造のための堆積チャンバ又は処理ツールには、典型的には、堆積チャンバ又は処理ツールに収容された堆積材料を管理及び保護するのに適切な雰囲気を有するグローブボックスが装着される。こうした配慮は、堆積材料が通常の大気条件に敏感であることが多いので多くの場合に取られるべきである。一部の場合には、堆積材料は、それらがこれらの条件に露出された時に燃焼するほど通常の大気条件に敏感である。
【０００５】
図１は、薄膜バッテリを製作するための従来型の機器配列の例を示している。図１を参照すると、薄膜バッテリ製造に適する堆積ツール１００には、グローブボックス１０２が装備される。例えば、グローブボックス１０２には、典型的に、堆積処理に関連付けられた堆積ツール１００が含められる。図示しないが、リチウムチャンバ又は例えば空気感応層堆積工程に続いて使用される他のチャンバ又は処理ツールと共に使用するのに付加的なグローブボックスが必要である。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】薄膜バッテリを製作するための従来型の機器配列の例を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に従って本明細書に説明する製造工程及びツール配列による製作のために考えられた代表的な薄膜バッテリの断面図である。
【図３】本発明の実施形態によるマスク処理を用いた２００ミリメートル薄膜バッテリ製造設備を示す図である。
【図４】本発明の実施形態による様々な形態の処理機器に適合する真空移送モジュールを示す図である。
【図５】従来型の方法に従った薄膜バッテリを製作する統合方式における作業を表す流れ図である。
【図６】本発明の実施形態による薄膜バッテリを製作する統合方式における作業を表す流れ図である。
【図７】本発明の実施形態による薄膜バッテリを製作する統合方式における作業を表す流れ図である。
【図８】従来型の処理機器配列と対比して本発明の実施形態による複雑性低減のための薄膜バッテリ方法に適切なクラスターツールの配列を示した図である。
【図９】従来型の処理機器配列と対比して本発明の実施形態による複雑性低減のための薄膜バッテリ方法に適切なクラスターツールの配列を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
複雑性低減のための薄膜バッテリ方法を提供する。以下の説明において、本発明の十分な理解を提供するために、製作条件及び材料レジームのような多くの特定の詳細部が示されている。本発明がこれらの特定の詳細部なしに実施することができることは当業者に理解されるであろう。他の事例において、施設レイアウトのような公知の条項は、本発明を不要に曖昧にしないために詳細には説明されない。更に、諸図に示す様々な実施形態は、例示的な表現であって必ずしも一定尺度で描かれていない。更に、他の配列及び構成は本明細書で明白には示されていない場合があるが、それらもなお本発明の精神及び範囲にあると見なされる。更に、本明細書での実施形態に説明した以外の他の基板サイズのための適応化は、本発明の実施形態の精神及び範囲にあると見なされる。
【０００８】
薄膜バッテリを製作する方法を本明細書に開示する。一部の実施形態では、従来型の製造手法と比較して複雑性を低減した方法を提供する。一部の実施形態では、統合方式は、複雑性低減に適する薄膜バッテリ製造手法を提供する。一部の実施形態では、処理機器配列は、複雑性低減のための薄膜バッテリ方法をサポートする適合性に関して構成される。一部の実施形態では、クラスターツールは、複雑性低減のための薄膜バッテリ方法をサポートする適合性に関して構成される。
【０００９】
薄膜バッテリスタック内の空気感応層の存在は、そのような薄膜層（例えば、正極又は負極層）が空気環境に露出されないことを保証するのに適する製造機器及び工程を要求する場合がある。薄膜バッテリ開発及び（小規模）製造の歴史を通じて用いられた１つの解決法は、制御されたアルゴン不活性環境を有するグローブボックスの使用である。アルゴン環境は、適切な堆積ツール及び処理チャンバと一体化される。この手法は、例えば、酸素（Ｏ2）、水（Ｈ2Ｏ）、窒素（Ｎ2）、一酸化炭素（ＣＯ）、及び二酸化炭素（ＣＯ2）である典型的な空気環境中に存在する酸化体からのあらゆる敏感堆積層の保護、並びに堆積付加マスクの保護を可能にすることができる。
【００１０】
しかし、アルゴン環境グローブボックス手法は、薄膜バッテリを製作するための全体の統合方式及び製造方式にコストと複雑性の両方を追加する。そのような問題は、この技術が大量生産及び自動化に進む時に増大する場合がある。追加コストは、資本的（例えば、機器の追加構成要素）及び作業的（例えば、グローブボックス作業及びグローブボックス内での自動化作業の複雑性）の両面において生じる。
【００１１】
本発明の実施形態により、本明細書で提供される概念及び実施例は、上述の要件の一部又は全ての削除を可能にし、改良された薄膜バッテリ製造手法を提供する。一部の実施形態では、従来型の薄膜バッテリ製造技術に関して上述した課題に対処するための方式として、在来型の薄膜製造工程の不活性環境要件を削除する新規なチャンバの使用を説明する。
【００１２】
本発明の実施形態により、薄膜バッテリ製造工程が簡素化される。一実施形態では、薄膜バッテリ工程統合が、反応性層の本来的保護のために提供される。一実施形態では、薄膜バッテリのための製造の複雑性及びコストが低減される。一実施形態では、薄膜バッテリを製作するための典型的に空気環境に適合する統合処理方式を提供する。一実施形態では、薄膜バッテリを製作するための工程統合方式が、改良された自動化のために提供される。一実施形態では、「スマート・クラスター・ツール」が、薄膜バッテリ統合のために使用される。
【００１３】
本明細書に説明した工程及びツール配列を用いた製造のために様々な薄膜バッテリアーキテクチャを考えることができる。図２は、本発明の実施形態に従って本明細書に説明する製造工程及びツール配列による製造を意図した代表的な薄膜バッテリの断面を示している。図２を参照すると、薄膜バッテリ２００は、基板２０４上に製造された層スタック２０２を含む。層スタック２０２は、カソード電流コレクター層２０６と、アノード電流コレクター層２０８と、カソード層２１０と、アノード層２１２と、電解質層２１４と、保護コーティング層２１６とを含む。一部の実施形態では、層スタック２０２は、約１５ミクロンの厚みを有する。一部の実施形態では、薄膜バッテリ２００のアノード層２１２は、リチウムアノード層である。しかし、図２は、薄膜バッテリ構造のための１つの可能な配列に過ぎず、本明細書に開示される概念は、例えば、従来型の工程及び統合方式によって製造されるあらゆる薄膜バッテリ構造、並びに様々なバッテリスタック配列に適用することができることを理解すべきである。
【００１４】
本発明の態様において、不活性環境要件（例えば、リチウムアノード層に対する）に適合する方法を提供する。図３は、本発明の実施形態によるマスク処理（例えば、シャドウマスクを用いる）を使用する２００ミリメートル薄膜バッテリ製造設備を示している。図３を参照すると、薄膜バッテリの製造のための設備３００は、金属層又は半導体層を堆積させる第１の処理ツール３０２と、活性層を堆積させる第２の処理ツール３０４と、必要に応じた急速熱処理のための第３の処理ツール（又は加熱炉）３０６と、誘電体層を堆積させる第４の処理ツール３０８と、反応性イオンエッチングを行う第５の処理ツール３１０と、薄膜バッテリのための特殊層を堆積させる第６の処理ツール３１２とを含む。本発明の実施形態により、第６の処理ツール３１２は、図３に表されるように、同じ処理ツール内でのリチウム層（例えば、リチウムアノード層）及びポリマー層の両方の堆積に対して構成される。
【００１５】
図３に示しかつ上述した処理ツールに関して、真空移送モジュールは、ツール間基板移送のために使用することができる。本発明の実施形態により、真空移送モジュールは、１つの処理ツールから別のものに基板又はスタックなどを移送するために処理ツールのファセットから（例えば、「Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ」から入手可能であるＥｎｄｕｒａ又はＣｅｎｔｕｒａプラットホームのファセットから）着脱することができる格納チャンバである。一実施形態では、真空移送チャンバは、真空対応であり又はアルゴンで埋め戻しされる。
【００１６】
図４は、本発明の実施形態による様々な形態の処理機器に対応する真空移送モジュールを示している。図４を参照すると、真空移送モジュール４００は、ファセット４０４を有する第１の物理蒸着チャンバ４０２と、ファセット４０８を有する第２の物理蒸着チャンバ４０６と、ファセット４１２を有するアライナ４１０とに適合し、かつ真空移送モジュール４００との相互作用に適する第１のファセット４１６及び第２のファセット４１８を有するリチウム堆積チャンバ４１４に適合する。
【００１７】
本発明の別の態様において、薄膜バッテリを製作するために様々な処理ツールの配列を使用することができる。図５は、従来型の方法に従って薄膜バッテリを製作する統合方式における作業を表す流れ図５００を示している。流れ図５００の作業５０２を参照すると、薄膜バッテリ製造工程は、電流コレクター層のパターン化堆積を含む。流れ図５００の作業５０４を参照すると、薄膜バッテリ製造工程は、カソード層のパターン化堆積を含む。流れ図５００の作業５０６を参照すると、薄膜バッテリ製造工程は、カソード層の焼き鈍しを含む（任意的に）。流れ図５００の作業５０８を参照すると、薄膜バッテリ製造工程は、電解質層のパターン化堆積を含む。流れ図５００の作業５１０を参照すると、薄膜バッテリ製造工程は、アノード層のパターン化堆積を含む。流れ図５００の作業５１２を参照すると、薄膜バッテリ製造工程は、保護コーティング層の堆積を含む。実際の薄膜バッテリスタックの要件に基づいて、堆積後パターン化も上述の作業に引き続いて行うことができる。
【００１８】
図５での作業に関して、シャドウマスクベースのパターン化作業が、各作業に伴って典型的に行われる。こうした手法に対しては、マスク配置及びアラインメントが原位置外で行われる場合、基板は、スタック（何らかの保持機構と共にマスク及び基板）としてツール又はチャンバ内に装填される。その後、特定の層の堆積が行われる。上述の作業に続き、次の層堆積のためのスタックの取り出し及びマスクの交換が行われる。本発明の実施形態に従えば、この手法は、正極及び負極層の堆積に対して困難な場合がある。例えば、正極（例えば、カソード）は、とりわけ、堆積したままの材料がアモルファス及び亜化学量論的である時に吸湿性かつ反応性である場合がある。別の例においては、薄膜バッテリのための負極は、従来的にはリチウムであったが、錫、アルミニウム、シリコンなどのような及びこれらの金属のリチウム合金のようなバルク・リチウムイオンバッテリ技術で利用されている同じ技術を同様に組み込みことができる。いずれにせよ、リチウム及びその合金は、典型的に空気環境条件下では高度に反応性であり（高湿度では、より一層そうである）、従って、いずれかの種類の保護手段を必要とする場合がある。
【００１９】
本発明の別の態様において、特定のリチウム化学種が極度に反応性でなくても、薄膜バッテリ内に典型的に存在するリチウムの量は、この反応及び結果として生じる表層がどのような程度であっても低性能かつ低収率の薄膜バッテリをもたらすほど少ない場合がある（例えば、バルク・リチウム金属バッテリに関する数十ミクロンに対して数ミクロン）。一部の実施形態では、マスク取付及びアラインメントが原位置で行われても、類似の状況がアノード層に対して生じる場合がある。従って、堆積したままの感受性又は反応性層は、環境空気条件からの保護を必要とする場合がある。 
【００２０】
本発明の実施形態により、本明細書に説明する解決法は、改良されて費用効果的性の高い複雑性を低減した高度に拡張可能な製造技術を提供する。本発明の実施形態により、分離方式で感受性又は反応性層の堆積を完了させる代わりに、堆積作業は、付加的な堆積によって延長される。一部の実施形態では、この付加的な堆積は、あらゆる露出反応性層を被覆するのに十分な量の非反応性又は低反応性材料を提供する。一実施形態では、この付加的な堆積は、処理作業を終了させる前に安定層を提供する。一実施形態では、この付加的な堆積は、次のマスク交換の前に行われる。
【００２１】
本発明の別の実施形態では、上述の薄膜バッテリ統合方式に適合することができるチャンバ又はクラスターツールを提供する。このチャンバ又はクラスターツールは、環境空気条件への支持基板の露出の前、例えば、チャンバ又はクラスターツールからの取り出しの前の感受性又は反応性層の保護のための別の手段を提供することができる。例えば、一実施形態では、電解質層の堆積は、カソード層の堆積に続いて、しかしチャンバ又はクラスターツールからの基板の取り出しの前に行われる（そうでなければ、取り出しがカソード層の上部を空気環境条件に露出することになる）。特定の実施形態では、リチウム蒸着作業は、得られたリチウム層の上への例えば低又は非反応性金属層の単一金属堆積が続いて行われるまでは完了と見なされない。
【００２２】
特定的な実施形態では、次の電解質層の堆積は、堆積処理と堆積処理の間にカソード層が空気環境に露出されることなくカソード層の上に行われる。図６は、本発明の実施形態による薄膜バッテリを製作する統合方式における作業を表す流れ図６００を示している。流れ図６００の作業６０２を参照すると、薄膜バッテリ製造工程は、カソード層の堆積を含む。任意的作業６０３ａを参照すると、一実施形態では、カソード層は、リチウムを既に含むことができ又は含まなくてもよい基礎カソード材料の堆積の後にリチウム化される。任意的作業６０３ｂを参照すると、一実施形態では、カソード層は、例えば、カソード層の加熱によって焼き鈍しされる。流れ図６００の作業６０４を参照すると、カソード層を環境空気に露出することなく、電解質層が次にカソード層上に形成される。流れ図６００の作業６０６を参照すると、マスク作業を含む第２の電解質層の堆積が行われる。上述の層が上に堆積された基板が空気環境に露出された場合には、電解質層は、マスク作業及び第２の電解質堆積作業の前にカソード層を保護する。
【００２３】
従って、一部の実施形態では、薄膜バッテリを製作する方法は、薄膜バッテリのカソード層を基板の上方に形成する段階を含む。薄膜バッテリを製作する方法は、カソード層を空気環境に露出することなく電解質層をカソード層上に形成する段階も含む。一実施形態では、薄膜バッテリを製作する方法は、電解質層を形成する前にカソード層をリチウム化する段階も含む。一実施形態では、薄膜バッテリを製作する方法は、電解質層を形成する前にカソード層を焼き鈍しする段階も含む。一実施形態では、薄膜バッテリを製作する方法はまた、電解質層を形成する前にカソード層をリチウム化する段階と引き続きカソード層を焼き鈍しする段階とを含む。一実施形態では、薄膜バッテリを製作する方法はまた、電解質層の形成に引き続き、基板を空気環境に露出する段階と、次に電解質層を覆う段階と、次に電解質層の上方に第２の電解質層を形成する段階とを含む。
【００２４】
別の特定的な実施形態では、金属層、誘電体層、誘電体−有機複合体層、又は有機層のその後の堆積が、アノード層上に堆積処理と堆積処理の間にアノード層を空気環境に露出することなく行われる。図７は、本発明の実施形態による薄膜バッテリを製作するための統合方式における作業を表す流れ図７００を示している。流れ図７００の作業７０２を参照すると、薄膜バッテリ製造工程は、アノード層の堆積を含む。任意的作業７０３ａを参照すると、一実施形態では、アノード層は、リチウムを既に含むことができ又は含まなくてもよい基礎アノード材料の堆積の後にリチウム化される。任意的作業７０３ｂを参照すると、一実施形態では、アノード層は、例えば、アノード層の加熱によって焼き鈍しされる。流れ図７００の作業７０６を参照すると、アノード層を環境空気に露出することなく、初期保護コーティング層が次にアノード層上に形成される。流れ図７００の作業７０４を参照すると、マスク作業を含む第２のコーティング層堆積作業が行われる。上述の層が上に堆積された基板が空気環境に露出された場合には、初期保護コーティング層がアノード層を保護する。
【００２５】
従って、一部の実施形態では、薄膜バッテリを製作する方法は、薄膜バッテリのアノード層を基板の上方に形成する段階を含む。薄膜バッテリを製作する方法は、アノード層を空気環境に露出することなく初期保護コーティング層をアノード層上に形成する段階も含む。一実施形態では、薄膜バッテリを製作する方法は、初期保護コーティング層を形成する前にアノード層をリチウム化する段階も含む。一実施形態では、薄膜バッテリを製作する方法は、初期保護コーティング層を形成する前にアノード層を焼き鈍しする段階も含む。一実施形態では、薄膜バッテリを製作する方法はまた、初期保護コーティング層を形成する前に、アノード層をリチウム化する段階と、引き続きアノード層を焼き鈍しする段階とを含む。一実施形態では、薄膜バッテリを製作する方法はまた、初期保護コーティング層の形成に引き続き、基板を空気環境に露出する段階と、次に初期保護コーティング層を覆う段階と、次に初期保護コーティング層上に第２の初期保護コーティング層を形成する段階とを含む。
【００２６】
本発明の別の態様において、薄膜バッテリのためのコーティング層が導電性でなく、電流コレクター層への接触がアノード層の下側に確立される場合がある。すなわち、本発明の実施形態により、複合アノード層に対して、クラスターツールは、リチウム及び合金成分の両方を行うように構成され、次の空気安定層の堆積が引き続き行われる。一実施形態では、スパッタリングの単方向性とシャドウマスクの限界（例えば、基板とマスクの間の微小間隙）とは、滑らかな移行を提供し、保護コーティング層による被覆をもたらす。
【００２７】
図８は、従来型の処理機器の配列と対比して本発明の実施形態による複雑性低減のための薄膜バッテリ方式に適するクラスターツールの配列を示している。図８を参照すると、クラスターツール８０２は、原位置外マスクアラインメントを伴う工程に適合するように構成される。従来型のツール構成８０４も示されている。一部の実施形態では、クラスターツール８０２は、上述のような付加的な保護堆積作業に適合する付加的なチャンバを有する。一実施形態では、クラスターツール８０２は、シャワーヘッドベースのリチウム蒸発器８０６を含む。特定の実施形態では、クラスターツール８０２へのシャワーヘッドベースのリチウム蒸発器８０６の組み込みにより、ツール間の原位置外移送の必要性が除かれる。実施形態では、クラスターツール８０２は、図８に示すように急速熱焼き鈍し（ＲＴＡチャンバ）のような焼き鈍しチャンバ８０５を含む。
【００２８】
従って、実施形態では、薄膜バッテリを製作するクラスターツールは、薄膜バッテリのカソード層を基板の上方に形成する第１のチャンバを含む。薄膜バッテリを製作するクラスターツールは、カソード層上に電解質層を形成する第２のチャンバも含む。一実施形態では、薄膜バッテリを製作するクラスターツールは、電解質層を形成する前にカソード層をリチウム化する第３のチャンバも含む。一実施形態では、薄膜バッテリを製作するクラスターツールは、電解質層を形成する前にカソード層を焼き鈍しする第３のチャンバも含む。一実施形態では、薄膜バッテリを製作するクラスターツールはまた、電解質層を形成する前にカソード層を焼き鈍しする第３のチャンバと、引き続きカソード層を焼き鈍しする第４のチャンバとを含む。特定の実施形態では、クラスターツールの１つ又はそれよりも多くのチャンバは、シャワーヘッドベースのリチウム蒸発器を含む。
【００２９】
別の実施形態では、薄膜バッテリを製作するクラスターツールは、薄膜バッテリのアノード層を基板の上方に形成する第１のチャンバを含む。薄膜バッテリを製作するクラスターツールは、アノード層上に初期保護コーティング層を形成する第２のチャンバも含む。一実施形態では、薄膜バッテリを製作するクラスターツールは、初期保護コーティング層を形成する前にアノード層をリチウム化する第３のチャンバも含む。一実施形態では、薄膜バッテリを製作するクラスターツールは、初期保護コーティング層を形成する前にアノード層を焼き鈍しする第３のチャンバも含む。一実施形態では、薄膜バッテリを製作するクラスターツールはまた、初期保護コーティング層を形成する前にアノード層をリチウム化する第３のチャンバと、引き続きアノード層を焼き鈍しする第４のチャンバとを含む。特定の実施形態では、クラスターツールの１つ又はそれよりも多くのチャンバは、シャワーヘッドベースのリチウム蒸発器を含む。
【００３０】
クラスターツール配列は、合金負極、例えば、シリコンを含むアノードに対しても考慮することができる。図９は、従来型の処理機器の配列と対比して本発明の実施形態による複雑性低減のための薄膜バッテリ方式に適するクラスターツールの配列を示している。図９を参照すると、クラスターツール９０２は、原位置外マスクアラインメントを伴う工程に適合するように構成される。従来型のツール構成９０４も示されている。実施形態では、クラスターツール９０２は、上述のような付加的な保護堆積作業に適合する付加的なチャンバを有する。一実施形態では、搭載リチウムチャンバ９０６は、シリコン−リチウム−シリコン又はリチウム−シリコン（シリコン−オン−トップ）型の堆積を可能にする。実施形態では、クラスターツール９０２は、図９に示すように急速熱焼き鈍し（ＲＴＡチャンバ）のような焼き鈍しチャンバ９０５を含む。この実施例は、２００ミリメートルＳｉ−ＩＣプラットホーム及びチャンバによって示されているが、同じ概念は、３００ミリメートル及びインラインツールに拡張することができる。
【００３１】
薄膜バッテリを製作する方法をこのように開示した。本発明の実施形態により、従来型の製造手法に比べて複雑性を低減する方法が提供される。実施形態では、処理機器配列は、複雑性低減のための薄膜バッテリ方法をサポートする適合性に関して構成される。実施形態では、クラスターツールは、複雑性低減のための薄膜バッテリ方法をサポートする適合性に関して構成される。
【符号の説明】
【００３２】
２００  薄膜バッテリ
２０２  層スタック
２０４  基板
２１０  カソード層
２１２  アノード層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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