发明名称 制造外科用刀片的系统及方法
摘要 揭露一种由较佳地呈晶圆型式之一结晶或一多结晶材料来制造外科用刀片的方法。该方法包括藉由固定该等结晶或多结晶晶圆、且将沟渠切削入该等晶圆中,以准备该等晶圆。用于形成斜面刀片表面之沟渠切削方法包括一钻石锯条、雷射系统、超音波机、及一热锻压机。接着将该等晶圆置放于可藉一均匀方式等向性地蚀刻该等晶圆的一蚀刻剂溶液中,以均匀地移除复数层结晶或多结晶材料,而得制成单或双斜面刀片。可将几乎任何倾角切削入该等晶圆中,且该等倾角可在蚀刻后仍得保持。该等刀片刀刃之最终半径为5至500奈米,这与一钻石刀刃之刀片的水准相同,但其制造成本仅为钻石者的一小部份。
申请公布号 TWI281712 申请公布日期 2007.05.21
申请号 TW092109342 申请日期 2003.04.22
申请人 贝登狄金森公司 发明人 基兰约翰夫F. KEENAN, JOSEPH F.;达斯卡尔贝狄姆M. DASKAL, VADIM M.;修斯詹姆斯J. HUGHES, JAMES J.
分类号 H01L21/302(2006.01);A61B17/32(2006.01) 主分类号 H01L21/302(2006.01)
代理机构 代理人 何金涂 台北市大安区敦化南路2段77号8楼
主权项 1.一种由一结晶材料制造一切割装置的方法,其包 括: 在该结晶材料晶圆之一第一侧上切削出至少一刀 片轮廓; 蚀刻该结晶材料晶圆,以形成至少一外科用刀片; 及 分离该等业已蚀刻之结晶材料外科用刀片。 2.如申请专利范围第1项之方法,其中该切削步骤包 括: 藉由一晶粒切割锯条,以在该结晶材料晶圆中切削 出至少一刀片轮廓。 3.如申请专利范围第1项之方法,其中该切削步骤包 括: 藉由一雷射光束,以在该结晶材料晶圆中切削出至 少一刀片轮廓。 4.如申请专利范围第3项之方法,其中该雷射光束系 由准分子雷射或雷射水喷注产生。 5.如申请专利范围第1项之方法,其中该切削步骤包 括: 藉由一超音波机,以在该结晶材料晶圆中切削出至 少一刀片轮廓。 6.如申请专利范围第1项之方法,其中该切削步骤包 括: 藉由一热锻制程,以在该结晶材料晶圆中切削出至 少一刀片轮廓。 7.如申请专利范围第1项之方法,其中该蚀刻步骤包 括: 将具有至少一刀片轮廓之该结晶材料晶圆置放于 一晶圆舟上; 将该晶圆舟、及该具有至少一刀片轮廓之该结晶 材料晶圆浸渍于一等向性酸性浴中;及 藉由一均匀方式蚀刻该结晶材料,使得可在任何曝 露表面上皆藉一均匀方式移除该结晶材料,因此得 以蚀刻出呈该至少一刀片轮廓外型的一锋利外科 用刀片刀刃。 8.如申请专利范围第7项之方法,其中该等同性酸性 浴包括: 氢氟酸、硝酸、及醋酸之混合物。 9.如申请专利范围第7项之方法,其中该等向性酸性 浴包括: 氢氟酸、硝酸、及水之混合物。 10.如申请专利范围第1项之方法,其中该蚀刻步骤 包括: 将具有至少一刀片轮廓之该结晶材料晶圆置放于 一晶圆舟上; 将一喷涂式蚀刻剂喷涂至该晶圆舟、及该具有至 少一刀片轮廓之该结晶材料晶处;及 藉由一均匀方式且利用该喷涂式蚀刻剂来蚀刻该 结晶材料,使得可在任何曝露表面上皆藉一均匀方 式移除该结晶材料,因此得以蚀刻出呈该至少一刀 片轮廓外型的锋利外科用刀片刀刃。 11.如申请专利范围第1项之方法,其中该蚀刻步骤 包括: 将具有至少一刀片轮廓之该结晶材料晶圆置放于 一晶圆舟上; 将该晶圆舟、及该具有至少一刀片轮廓之该结晶 材料晶圆浸渍于一等向性二氟化氙、六氟化硫、 或相似之氟化气体环境中;及 藉由一均匀方式且利用该等向性二氟化氙、六氟 化硫、或相似之氟化气体来蚀刻该结晶材料,使得 可在任何曝露表面上皆藉一均匀方式移除该结晶 材料,因此得以蚀刻出呈该至少一刀片轮廓外型的 一锋利外科用刀片刀刃。 12.如申请专利范围第1项之方法,其中该蚀刻步骤 包括: 将具有至少一刀片轮廓之该结晶材料晶圆置放于 一晶圆舟上; 将该晶圆舟、及该具有至少一刀片轮廓之该结晶 材料晶圆浸渍于一电解浴中;及 藉由一均匀方式且利用该电解浴来蚀刻该结晶材 料,使得可在任何曝露表面上皆藉一均匀方式移除 该结晶材料,因此得以蚀刻出呈该至少一刀片轮廓 外型的一锋利外科用刀片刀刃。 13.如申请专利范围第1项之方法,其中该分离步骤 包括: 藉由一晶粒切割刀片对该业已切削之结晶材料晶 圆作晶粒切割。 14.如申请专利范围第1项之方法,其中该分离步骤 包括: 藉由一雷射光束对该业已切削之结晶材料晶圆作 晶粒切割。 15.如申请专利范围第1项之方法,其中该雷射光束 系由一准分子雷射或一雷射水喷注产生。 16.如申请专利范围第1项之方法,其中又包括: 在切削出呈单斜面外科用刀片型式之该至少一刀 片轮廓之后、且在该蚀刻步骤之前,对该业已切削 之结晶材料晶圆的轮廓作晶粒切割。 17.如申请专利范围第16项之方法,其中该晶粒切割 步骤包括: 藉由一晶粒切割刀片对该业已切削之结晶材料晶 圆作晶粒切割。 18.如申请专利范围第16项之方法,其中该晶粒切割 步骤包括: 藉由一雷射光束对该业已切削之结晶材料晶圆作 晶粒切割。 19.如申请专利范围第18项之方法,其中该雷射光束 系由一准分子雷射或一雷射水喷注产生。 20.如申请专利范围第1项之方法,其中又包括: 在该蚀刻步骤之前,于该结晶材料晶圆中之该结晶 材料晶圆一第二侧上切削出至少一第二刀片轮廓 。 21.如申请专利范围第20项之方法,其中又包括: 涂布该业已切削之结晶材料晶圆的第一侧。 22.如申请专利范围第21项之方法,其中该涂布步骤 包括: 将选自由氢化矽、氮化钛、氮化钛铝、二氧化矽 、碳化矽、碳化钛、氮化硼、或钻石状结晶所组 成之群的一材料层来涂布该业已切削之结晶材料 晶圆的第一侧。 23.如申请专利范围第20项之方法,其中又包括: 在该第二侧中切削出该至少一第二刀片轮廓之后 、且在该蚀刻步骤之前,对该业已切削之结晶材料 晶圆作晶粒切割,而成为复数个互相分割的已切削 双斜面刀片轮廓。 24.如申请专利范围第23项之方法,其中该晶粒切割 步骤包括: 藉由一晶粒切割刀片对该业已切削之结晶材料晶 圆作晶粒切割。 25.如申请专利范围第23项之方法,其中该晶粒切割 步骤包括: 藉由一雷射光束对该业已切削之结晶材料晶圆作 晶粒切割。 26.如申请专利范围第25项之方法,其中该雷射光束 系由一准分子雷射或一雷射水喷注产生。 27.如申请专利范围第1项之方法,其中又包括: 在该切削结晶材料晶圆之步骤之后,涂布该结晶材 料晶圆之第一侧;及 在该蚀刻步骤之前,将该结晶材料晶圆固定于其第 一侧上。 28.如申请专利范围第27项之方法,其中该涂布步骤 包括: 将选自由氮化矽、氮化钛、氮化钛铝、二氧化矽 、碳化矽、碳化钛、氮化硼、或钻石状结晶所组 成之群的一材料层来涂布该业已形成之结晶材料 晶圆的第一侧。 29.如申请专利范围第1项之方法,其中该结晶材料 包括矽。 30.一种由一结晶材料制造一切割装置的方法,其包 括: 将一结晶材料晶圆固定于一固定总成上; 预切割该固定之结晶材料晶圆,以切割出复数个贯 穿孔基准,来辅助该切削步骤; 在该结晶材料晶圆之一第一侧上切削出至少一刀 片轮廓; 蚀刻该结晶材料晶圆,以形成至少一外科用刀片; 分离该等业已蚀刻之结晶材料外科用刀片;及 藉由紫外线来辐射该业已分离之蚀刻结晶材料外 科用刀片,以自该固定总成分割出,而准备加以封 装后再贩售。 31.如申请专利范围第30项之方法,其中该预切割步 骤包括: 藉由一雷射光束,在该业已固定之结晶材料晶圆中 预切割出该等贯穿孔基准。 32.如申请专利范围第31项之方法,其中该雷射光束 系由一准分子雷射或一雷射水喷注产生。 33.如申请专利范围第30项之方法,其中该预切割步 骤包括: 藉由一机械切削装置,在该业已固定之结晶材料晶 圆中预切割出该等贯穿孔基准。 34.如申请专利范围第33项之方法,其中该机械切削 装置包括一钻孔工具、超音波切削工具、或一机 械研磨装置。 35.如申请专利范围第30项之方法,其中该结晶材料 包括矽。 36.一种由一结晶材料制造一切割装置的方法,其包 括: 将一结晶材料晶圆固定于一固定总成上; 预切割该固定之结晶材料晶圆,以切割出复数个沟 槽,来辅助该切削步骤; 在该结晶材料晶圆之一第一侧上切削出至少一刀 片轮廓; 蚀刻该结晶材料晶圆,以形成至少一外科用刀片; 分离该等业已蚀刻之结晶材料外科用刀片;及 藉由紫外线来辐射该业已分离之蚀刻结晶材料外 科用刀片,以自该固定总成分割出,而准备加以封 装后再贩售。 37.如申请专利范围第36项之方法,其中又包括: 藉由一雷射光束,在该业已固定之结晶材料晶圆中 ,远离该结晶材料边缘之一距离处,预切割出该等 沟槽;及 藉由一晶粒切割锯条切削出该至少一刀片轮廓,其 中该晶粒切割锯条系在该等预切割沟槽处与该结 晶晶圆啮合。 38.如申请专利范围第37项之方法,其中该雷射光束 系由一准分子雷射或一雷射水喷注产生。 39.如申请专利范围第36项之方法,其中又包括: 藉由一机械切削装置,在该业已固定之结晶材料晶 圆中,远离该结晶材料边缘之一距离处,预切割出 该等沟槽;及 藉由一晶粒切割锯条切削出该至少一刀片轮廓,其 中该晶粒切割锯条系在该等预切割沟槽处与该结 晶晶圆啮合。 40.如申请专利范围第39项之方法,其中该机械切削 装置包括一钻孔工具、超音波切削工具、或一机 械研磨装置。 41.如申请专利范围第36项之方法,其中该结晶材料 包括矽。 图式简单说明: 第1图系显示依据本发明之一第一具体实施例,用 于由矽来制造一双斜面外科用刀片的方法之流程 图; 第2图系显示依据本发明之一第二具体实施例,用 于由矽来制造一单斜面外科用刀片的方法之流程 图; 第3图系显示依据本发明之一第三具体实施例,用 于由矽来制造一单斜面外科用刀片的变型方法之 流程图; 第4图系以上视图来显示固定于一固定总成上的一 矽晶圆; 第5图系以侧视图来显示固定于具有胶带之一固定 总成上的一矽晶圆; 第6图系显示依据本发明之一具体实施例,使用一 雷射水喷注来预切割一矽晶圆,以辅助在该矽晶圆 中切削出沟渠; 第7A图至第7D图系显示依据本发明之一具体实施例 ,用于在一矽晶圆中切削沟渠之晶粒切割锯条的架 构; 第8图系显示依据本发明之一具体实施例,一晶粒 切割锯条贯穿固定于支持背垫上之一矽晶圆时的 动作; 第8A图至第8C图系显示依据本发明之一具体实施例 ,当藉由一晶粒切割锯条在一矽晶圆中切削沟渠时 的沟槽使用方式; 第9图系显示依据本发明之一具体实施例,用于在 胶带式固定之一矽晶圆中切削一沟渠之一晶粒切 割锯条的剖面图; 第10A图与第10B图系分别显示出,依据本发明之一具 体实施例制成之具有一单斜面切割刀刃的一矽质 外科用刀片、与具有一双斜面切割刀刃的一矽质 外科用刀片; 第11图系显示依据本发明之一具体实施例,用于在 一矽晶圆中切削复数个沟渠之一雷射系统的方块 图; 第12图系显示依据本发明之一具体实施例,用于在 一矽晶圆中切削沟渠之一超音波切削系统的方块 图; 第13图系依据本发明之一具体实施例,用于在一矽 晶圆中形成复数个沟渠之一热锻系统的图式; 第14图系显示依据本发明之一具体实施例,具有已 切削完成之一单一沟渠及施加至切削侧之一涂覆 的一矽晶圆; 第15图系显示依据本发明之一具体实施例,用于在 藉胶带式固定之一矽晶圆中切削出一第二沟渠的 一晶粒切割锯条剖面图; 第16图系显示依据本发明之一具体实施例,已在两 侧上切削出沟渠之一矽晶圆的剖面影像; 第17A图及第17B图系显示依据本发明之一具体实施 例,在一矽晶圆上实施一等向性蚀刻制程,其中该 矽晶圆之两侧上皆具有已切削成之沟渠; 第18A图及第18B图系依据本发明之一具体实施例,在 一矽晶圆上实施之一等向性蚀刻制程,其中该矽晶 圆之两侧上皆具有已切削成之沟渠,且某一侧上具 有一涂覆层; 第19图系显示依据本发明之一具体实施例来制造 在一侧上具有一涂覆之一双斜面矽质外科用刀片 的一最终切割刀刃; 第20A图至第20G图系显示可依据本发明之方法制造 的矽质基材外科用刀片之各种范例; 第21A图与第21B图系分别显示,在5,000X倍放大率下之 依据本发明一具体实施例制造的一矽质外科用刀 片、与一不锈钢外科用刀片的侧视图; 第22A图与第22B图系分别显示,在10,000X倍放大率下 之依据本发明一具体实施例制造的一矽质外科用 刀片、与一不锈钢外科用之刀片刀刃的上视图; 第23A图及第23B图系显示依据本发明之更一具体实 施例,在一矽晶圆上之一等向性蚀刻制程,其中该 矽晶圆之一侧上具有一业已切削成之沟渠,且在一 相对侧上具有一涂覆层; 第24图系显示一手柄与依据本发明一具体实施例 制造之一外科用刀片的一柱件-沟槽总成;及 第25A图及第25B图系显示由一结晶材料制成的一刀 片刀刃、以及由一结晶材料制成且该结晶材料包 括依据本发明一具体实施例之一层转换制程的一 刀片刀刃之轮廓透视。
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