200410331 玖、發明說明 : 、…'.…-…····—— ....... " ;·： . . . '. ' . . " . ,： (發明說_翻：侧腿之麵纖、先纖術，容、鶴方式湖式簡單說明) 相關申請案之對照 2002年3月11日申請之美國臨時專利申請案第 60 / 3 62,999號及200 2年12月3日申請之第6〇/43〇,332 號等兩案已揭露相關主題。該兩案之整個內容皆已藉参考 方式倂入本案中。 (一）發明所屬之技術領域 本發明係有關於一種製造外科用器具的系統及方法。 更明確地，本發明係有關於一種以矽及其他結晶材料來製 造具外科品質之刀片的系統及方法。 現存之外科用刀片可由多種方法製造，且每--方法皆 具有其特定之優點及缺點。最常見之製造方法係機械式地 硏磨不鏽鋼。接著再搪磨（經由譬如超音波泥漿硏磨、機械 磨触（abrasion)及磨光（lapping)等各種不同方法）、或電 化學地拋光刀片，以達成一鋒利刀刃。該等方法之優點在 於可作大量製.作拋棄式刀片之經濟製程。該等製程之最大 缺點在於，刀刃之品質會變動。亦即欲達成良好之鋒利度 一致性仍爲一大挑戰。這主要係因爲製程本身之固有限制 。刀片刀刃之半徑仍可介於30奈米至1000奈米之間。 一較新的刀片製造方法係運用壓模印（c 〇 i n i n g )不鏽鋼 來取代硏磨者。接著再作電化學拋光刀片，以達成一鋒利 一 6 - 200410331 之刀刃。已發現到，本製程較硏磨方法更爲經仏。亦發現 到，亦可製作出具有較佳鋒利度一致性之刀片。本方法之 缺點在於，其鋒利度一致性仍較鑽石刀片製造程序所達成 者差。基於金屬刀片拋棄式之成本及改良的品質’目前在 軟組織外科中已普遍使用。 鑽石刀片之鋒利度在許多外科市場中仍屬金質標準’ 特別在眼睛外科中尤然。已知鑽石刀片能夠以最小的組織 阻力來乾淨俐落地切割軟組織。亦由於可在一次又一次之 切割後仍具有一致的鋒利度，因此一般皆要求使用鑽石刀 片。由於金屬刀片之極限鋒利度及鋒利度變異性遜色於鑽 石者，因此大多數之外科醫生係使用鑽石刀片。用於製作 鑽石刀片之製造程序係運用一磨光製程來達到一銳利地鋒 利度及一致的刀刃半徑。最終之刀片刀刃半徑係介於5奈 米至30奈米之間。本製程之缺點在於速度慢，且直接使這 種鑽石刀片之製造成本介於美金500至5000元。因此，這 種刀片係販賣至可重複使用之應用場合中。目前這種製程 係用於譬如紅寶石及藍寶石等較不硬之材料上，以藉較低 之成本達成相等之硬度。然而’儘管紅寶石及/或藍寶石外 科用品質之刀片較鑽石者便宜，但其仍具有缺點，即介於 美金50至5000元之較高製造成本、以及其刀刃僅可持續 使用大約兩百次。因此這種刀片係販賣至可重複使用及有 限度重複使用之應用場合。 已有一些關於使用矽來製造外科用刀片之提案。然而 ，在某一或其他型式中，這些製程將受限於其製造各種不 一 7 - 200410331 同結構之刀片、及以拋棄式成本來製造的能力。許多的矽 質刀片專利皆係以各向異性蝕刻矽爲基礎。各向異性蝕刻 製程中之蝕刻具有高度方向性，其中不同方向上之蝕刻速 率係互不相同。這種製程將可製造一鋒利的切割刀刃。然 而，基於該製程之本質，這將因可達成之刀片外型及內含 斜角所限制。譬如運用氫氧化鉀（Κ0Η )、乙二胺/鄰苯二酚 (EDP)、及氫氧化三甲基-2-羥乙基銨（TMAH)浴等之濕式表 體各向異性蝕刻製程，係沿著一特殊結晶面蝕刻，以達成 一鋒利刀刃。典型地爲矽<100>中之（1 1 1 )平面的該平面， 係自矽晶圓之表面平面傾斜54 . 7°。這將生成具有54 . 7°之 一內含斜角的一刀片，已發現該斜角對於大多數之外科應 用而言係過鈍而在臨床上無法接受。這種應用例在當該技 術應用於製作雙斜面刀片、該內含斜角爲109.4°時將更差 。該製程更進一步地係限制於其可製成之刀片輪廓。晶圓 中之蝕刻平面係配置成互相夾90°。因此，僅可製作出具有 矩形輪廓之刀片。 是以，亟需製造出一種可對付上述方法中之缺點的刀 片。本發明之系統及方法可藉不鏽鋼方法之拋棄式成本來 製作出具有鑽石刀片鋒利度之刀片。此外，本發明之系統 及方法將可大量地且藉嚴密製程控制來製作刀片。 (三）發明內_ 本發明可克服上述缺點且實現眾多優點，且本發明係 有關—種由譬如砂等一^結晶或多結晶材料來製造外科用 刀片的系統及方法，其中該系統及方法係藉由各種裝置而 一 8 - 200410331 在一結晶或多結晶中切削出溝渠以達成所需之斜角或刀片 架構。再將該業已切削之結晶或多結晶晶圓浸漬於一等向 性鈾刻溶液中，而該溶液係均勻地移除一層又一層之晶圓 材料分子，以形成具有均勻半徑、及可滿足軟組織外科應 用所需之充份品質的一切割刀刃。本發明之系統及方法係 提供一種用於製造這種高品質外科用刀片之極便宜的裝置 因此，本發明之一目的係提供一種製造外科用刀片的 方法’其步驟包括固定一矽或其他材質之結晶或多結晶晶 圓於一固定總成上、在該結晶或多結晶晶圓之〜第一側上 切削出一個或更多溝渠、蝕刻該結晶或多結晶晶圓第一側 以形成一個或更多外科用刀片、分離該等外科用刀片、及 組立該等外科用刀片。 本發明之又一目的係提供一種製造外科用刀片的方法 其步驟包括固定一結晶或多結晶晶圓於一固定總成上、 在該結晶或多結晶 渠、塗佈該結晶或 成卸除該結晶或多 第〜側再次固定於 圔之一第二側、倉虫 個或更多外科用刀 外科用刀片。 晶圓之一第一側上切 多結晶晶圓第一側一 結晶晶圓、以及將該 該固定總成上、切削 刻該結晶或多結晶晶 片、分離該等外科用 削出〜個或更多溝 塗覆、自該固定總 結晶或多結晶晶圓 該結晶或多結晶晶 圓第二側以形成一 刀片、及組立該等 法 本發明之又一目的係提供—種製造外科用刀片的方 其步驟包括固定〜結晶或多結晶晶圆 固定總成上 -9 一 200410331 、在該結晶或多結晶晶圓之一第一側上切削出一個或更多 溝渠、自該固定總成卸除該結晶或多結晶晶圓、以及將該 結晶或多結晶晶圓第一側再次固定於該固定總成上、切削 該結晶或多結晶晶圓之一第二側、鈾刻該結晶或多結晶晶 圓第二側以形成一個或更多外科用刀片、將該結晶或多結 晶材料之一層轉換而形成一硬化表面、分離該等外科用刀 片、及組立該等外科用刀片。 (四）實施方式 現在將參考圖式來說明較佳具體實施例之各種特徵， 其中相同之部件係以同樣之參考符號識別。以下對目前考 慮之本發明最佳實施模式所作的說明並無限制之意，而僅 用於描述本發明之一般性原理。 本發明之系統及方法係用於製造切開軟組織所需之外 科用刀片。儘管較佳具體實施例係顯示爲一外科用刀片， 但亦可依據將在以下作詳細討論之方法來製作多種切割裝 置。因此’熟知此項技藝之人士將可明白，儘管在整個討 論中皆參照「外科用刀片」，但亦可製作包括譬如醫療用 剃刀、抹刀、注射針、採樣套管、及其他醫療用尖銳物等 多種其他型式之切割裝置。 可用於製造該刀片之較佳基材係具有一較佳結晶方位 的結晶矽。然而，其他的矽方位，以及可等向性地蝕刻之 其他材料仍屬適當者。譬如，亦可使用方位爲<11〇>及<111> 之矽晶圓，以及摻雜至不同電阻率及含氧水準之矽晶圓。 亦可使用譬如氮化砂及神化錄等其他材料之晶圓。晶圓型 -10 - 200410331 式i係該基材> /+ ΤΤ·.. 又土 土態。除了結晶材料以外，亦可使用多 ”曰曰材料來製造外科用刀片。這種多結晶材料之範例包括 多結晶砂。請了解到，此中較「結晶」-詞係指結晶 與多結晶材料兩者。 因此，熟知此項技藝之人士將可明白，儘管整個討論 白^ ;、、、砂日日圓」’但在依據本發明之各具體實施例中 1使用具有各種不同方位之任何前述材料，以及可取得 之其他適當材料及方位。 第1圖係顯示依據本發明之一第一具體實施例，用於 由矽來製造一雙斜面外科用刀片的方法。第丨圖、第2圖 、及第3圖係大致說明依據本發明來製造矽質外科用刀片 的製fe。然而，第丨圖、第2圖、及第3圖中所示之方法 的步驟順序係可改變，以生成具有不同標準之矽質外科用 刀片、或符合不同的製造環境。因此，這意味著第丨圖、 第2圖、及第3圖所示之方法，可代表依據本發明之普通 具體貫施例，其中具有包括了相同步驟且可製成依據本發 明精神及範圍之一矽質外科用刀片的眾多不同變更。 第1圖之方法係依據本發明之一具體實施例，用於較 佳地以譬如矽等一結晶材料來製造一雙斜面外科用刀片， 且該方法係自步驟1 002開始。在步驟ι〇〇2中，該砍晶圓 係固定於固定總成204上。在第4圖中係顯示出，矽晶圓 2 0 4固疋於一晶圓框架/紫外線膠帶總成（固定總成）2 〇 $上 。固定總成2 0 4係在半導體產業中，用於輸運矽晶圓材料 之一通用方法。熟知此項技藝之人士將可理解到，在依據 200410331 本發明較佳具體實施例製造外科用刀片時，並非必須將矽（ 結晶）晶圓2 0 2固定至一晶圓固定總成2 0 4。 第5圖係以側視圖（左側或右側；其呈對稱，但並非必 須如此）來顯不固定於相同固定總成2 0 4上之同一砂晶圓 202。在第5圖中，矽晶圓202係固定於膠帶308上，而該 膠帶再接著固定於固定總成204上。砂晶圓202具有一第 一側3 04及一第二側306。 請再次參考第1圖，決策步驟1 〇 〇 4係跟隨於步驟1 〇 〇 2 之後。決策步驟1 0 0 4係決定，是否有必要在步驟1 〇 〇 6中 將一選擇性之預切割製於矽晶圓2 0 2中。如第6圖所示， 可藉由一雷射水噴注402來實施該預切割。第6圖中係顯 示出，雷射水噴注402係將雷射光束404導引至矽晶圓202 上，而該砍晶圓係固定於固定總成2 0 4上。可由第6圖中 看出，藉由雷射光束4 0 4對矽晶圓2 0 2之衝擊，將可在矽 晶圓202中生成各種不同之預切割孔洞（或貫穿孔基準）4〇6 〇 藉由雷射光束4 0 4施加至矽晶圓2 0 2上，將得以熔散 矽晶圓202。雷射光束404熔散矽晶圓202之能力係與雷 射之波長λ有關。在使用一矽晶圓之較佳具體實施例中， 可產生最佳結果之該波長係1064奈米，其典型地可由一 |乙 鋁石榴石（YAG )雷射提供，但亦可使用其他型式之雷射。倘 若使用一不同的結晶或多結晶材料，則其他的波長及雷射 型式將更爲適當。 最終之貫穿孔基準406 (可藉這種方式切割出複數個孔 200410331 洞）可作爲切削溝渠之導引（以下將相關於步驟1008作詳細 說明），特別當使用一晶粒切割鋸條來切削溝渠時尤然。亦 可爲了相同目的而藉任何雷射光束（譬如一準分子雷射或雷 射水噴注（laser waterjet)402)來切割出貫穿孔基準406 。預切割之貫穿孔基準典型地係切割成一加號「+」或一圓 形外型。然而，貫穿孔基準外型之選擇係由特定製造工具 及環境所指示’因此無需以上述兩外型爲限。 除了利用一雷射光束來預切割貫穿孔基準以外，亦可 使用其他的機械切削方法。其包括、但並非限於譬如鑽孔 工具、機械硏磨工具、及一超音波切削工具1 〇〇。儘管使 用該等裝置對於本發明較佳具體實施例而言係屬新穎，然 而熟知此項技藝之人士應已熟知該等裝置及其一般性的運 用。 可在切削溝渠之前對矽晶圓202實施預切割，以使矽 晶圓2 0 2可在蝕刻製程期間保持其完整性而不致分割。一 雷射光束（譬如一雷射水噴注4 0 2或準分子雷射）可用於形 成晶粒切割刀片5 0 2所需之渦狀橋圓形貫穿孔溝槽（這將參 考第7A圖至第7C圖作詳細討論），以開始在矽晶圓中、其 周邊內切削溝渠。用於生成該等貫穿孔基準之機械切割裝 置及方法（如上所討論者）亦可用於生成該等貫穿孔溝槽。 請再次參考第1圖，次一個步驟係步驟1008，且可跟 隨於步驟1 0 0 6 (倘若貫穿孔基準4 0 6係切割入矽晶圓2 0 2 中）、或步驟1002及1004之後’其中該步驟1〇〇2爲矽晶 圓固定步驟（「步驟」1004並非一實體製造步驟；該等決 -13- 200410331 策步驟皆包括於其中已顯示出整個製造程序及其變型）。在 步驟1 008中係將溝渠切削入矽晶圓2〇2之第一側3〇4中。 可根據製造條件、及矽質外科用刀片成品所需之設計，而 使用各種切削溝渠之方法。 該等切削方法可運用一晶粒切割鋸條、雷射系統、及 一超音波切削工具或一熱鍛製程。亦可使用其他的切削方 法。以下將依序對每一種作討論。藉由任一種該等方法切 削出溝渠，皆可提供外科用刀片傾角（斜角）。當溝渠切削 在矽晶圓202上實施時，可依晶粒切割鋸條之外型、準分 子雷射所形成之圖案、或一超音波切削工具所形成之圖案 來移除矽材料，以形成該外科用刀片運作時所需之外型。 在晶粒切割鋸條之情況下，該矽質外科用刀片將僅具有筆 直的刀刃；而在後兩種方法中，該刀片大體上可爲任何所 需外型。在熱鍛製程之情況下，係加熱該矽晶圓以使其具 有延展性，再於兩模具之間壓印，其中每一該兩模具皆具 有待「模製」入該加熱、具延展性之矽晶圓中的需求溝渠 三維型態。爲了方便討論，「切削」溝渠包含可在一矽晶 圓中製造出溝渠的所有方法，其包括藉由一晶粒切割鋸條 、準分子雷射、超音波機、或一熱鍛製程所達成之以上特 別提及者、及尙未提及的等效方法。現在將詳細討論這些 切削方法。 第7A圖至第7D圖係顯示依據本發明之一具體實施例 ，用於在一矽晶圓中切削溝渠之晶粒切割鋸條的架構。在 第7A圖中，一第一晶粒切割鋸條5 0 2係表現出傾角Φ，且 -14- 200410331 該傾角大體上係該外科用刀片在整個製造程序完成 終傾角。第7B圖則係顯示具有兩傾斜切割表面，且 割表面皆表現出一切口傾角φ的一第二晶粒切割鋸伯 第7 C圖係顯示出第三晶粒切割鋸條5 0 6，其亦具有 角Φ ’但具有與第一晶粒切割鋸條502略微不同之 。第7D圖係顯示出具有如同第7B圖者一般地傾斜 斜切割表面的一第四晶粒切割鋸條5 0 8，且其中每 表面皆表現出一切口傾角Φ。 儘管第7A圖至第7D圖中所顯示之晶粒切割鋸 、504、5 06、及508皆具有相同的切口傾角Φ，然 此項技藝之人士將可明白，不同用途的矽質基材外 片可具有互相不同之切口傾角。此外，一單一 ΐ夕質 刀片可具有包括了不同傾角之不同切割刀刃，這將 中討論。第二晶粒切割鋸條504可提高製造一特殊 矽質基材外科用刀片時的生產力，或用於製作具有 個切割刀刃的矽質外科用刀片。以下將參考第20A 20G圖來詳細討論各種刀片之設計範例。在本發明 佳具體實施例中，該晶粒切割鋸條將爲一鑽石粒鋸f! 一特殊晶粒切割鋸條係用於在矽晶圓202之第-中切削溝道。該晶粒切割鋸條之組成成份係經過特 ，以提供最佳的最終表面處理且同時維持可接受的 命。該晶粒切割鋸條之刀刃係成型爲具有一輪廓， 將在矽晶圓202中成型最終溝道。該外型將與最終 面架構相關聯。譬如，外科用刀片中，單斜面刀片 後之最 每一切 ;504 ° 切口傾 一架構 之兩傾 一切割 條5 02 而熟知 科用刀 外科用 在以下 設計之 —* 一卜 —-一或二 圖至第 之一較 I ° •側 304 別選擇 磨耗壽 該輪廓 刀片斜 者典型 -15- 200410331 地包括介於15°至45°範圍內之斜面角度，而雙斜面刀片者 則包括介於1 5°至45°範圍內之斜面角度的一半。關於蝕刻 條件來選定一晶粒切割鋸條時，將可提供精密的斜角控制 〇 第8圖係顯示依據本發明之一具體實施例，一晶粒切 割鋸條貫穿固定於支持背墊上之一矽晶圓時的動作。第8 圖係顯示一晶粒切割鋸條機正在矽晶圓202第一側3 04中 切削溝渠時之動作。在本範例中，第7A圖至第7D圖中之 任一種晶粒切割鋸條（5 0 2、5 0 4、5 0 6、或5 0 8 )皆可用於生 成該矽質基材外科用刀片刀刃。應了解到，第7A圖至第7D 圖中之刀片架構並非唯一可用於生成晶粒切割鋸條的架構 。第9圖係顯示依據本發明之一具體實施例，用於在膠帶 式固定之一矽晶圓中切削一溝渠之一晶粒切割鋸條的剖面 圖。第9圖係顯示出相同於第8圖所示之晶粒切割鋸條已 實際穿透矽晶圓2 0 2時之密合的剖面圖。可由圖式中看出 ，晶粒切割鋸條502並未完全貫通矽晶圓202，而對於一 單斜面切割而言，僅穿透矽晶圓202厚度之大約50至90% 。這可應用於切削（或藉由熱鍛達成之模製）一單斜面溝渠 。對於藉任何一晶粒切割鋸條、或任何一種切削方法達成 之一雙斜面切割而言，可自矽晶圓202每一側上切削掉（或 模製）矽晶圓202厚度之大約25至49%。第10A圖與第10B 圖係分別顯示出’依據本發明之一具體實施例製成之具有 一單斜面切glj刀刃的一砍質外科用刀片、與具有一雙斜面 切割刀刃的一砂質外科用刀片。 -16- 200410331
如上所述，亦可將溝槽切割入矽晶圓202中，特別當 一晶粒切割鋸條將用於切削溝渠時尤然。可藉由相似於貫 穿孔基準之一方式、亦即使用雷射水噴注或準分子雷射來 將溝槽切割入矽晶圓2 0 2中，但其具有一非常不同之目的 。可回憶到，貫穿孔基準係提供溝渠切削機使用，以將矽 晶圓2 0 2準確地定位於溝渠切削機上。由於第二切削（在矽 晶圓202相對側上）必須準確地定位，以確保適當地製造雙 斜面刀片，因此在製作雙斜面刀片時特別有用。然而，溝 槽係具有不同目的。溝槽將允許晶粒切割鋸條自邊緣開始 切割矽晶圓202 (如第8圖所示），而不致分裂或破壞矽.晶 圓202。如第8A圖中所示者係較佳具體實施例。請參考第 8圖，明顯地可發現到，倘若未使用溝槽且如圖所示者切 削溝渠，則由於業已切削之矽晶圓202在經切削出之溝渠 區域中明顯較薄，且即使小應力亦可使該矽晶圓破壞，因 此該矽晶圓將容易沿著經切削出之溝渠產生破壞。亦即， 第8圖中業已切削之政晶圓將缺乏結構剛性。比較該砂晶 圓與第8C圖之矽晶圓。第8C圖之業已切削的矽晶圓202 遠較爲堅固且可達成改良的生產率。依據第8C圖之矽晶圓 202可能在切削時破壞者將較第8圖中者少。如第8A圖及 第8B圖中所示，溝槽係較晶粒切割鋸條寬，且足夠長而允 許晶粒切割鋸條插入，以在適當深度處開始切削。因此， 晶粒切割鋸條並非企圖在向下運動的同時切削矽晶圓202 ，其中該向下運動將造成分裂及破壞；晶粒切割鋸條係如 同其原先所設計者’在沿水平方向運動時開始運動。第8C 一 17- 200410331 圖係顯不在砂晶圓2 0 2 —第一側中之一系列溝槽及經切削 出之溝渠。 第1 1圖係顯示依據本發明之一具體實施例，用於在一 矽晶圓中切削複數個溝渠之一雷射系統的方塊圖。該等溝 渠亦可如參考第1 2圖中所描述者，以超音波切削，以下將 對此作詳細討論。這兩種方法之優點在於，可藉由非線性 且複雜之切割刀刃輪廓來製造刀片，譬如半彎月刀片、匙 形刀片、及軟骨刀片等。第1 1圖係顯示一簡化的雷射機總 成9 0 0。雷射機總成9 0 0包括可放射出一雷射光束9 0 4的 一雷射902，及支撐於一基座908上的一多軸控制機構906 。當然，雷射機總成9 0 0亦包括一電腦、及可能地一網路 界面，其中該等者皆已爲了淸楚顯示而省略。 當藉雷射機總成900來切削溝渠時，矽晶圓202係固 定於亦能夠接受以多軸控制機構906來操縱之固定總成204 上。經由使用雷射切削總成900及各種光束遮罩技術，將 可切削出一陣列的刀片輪廓。光線遮罩係設於雷射902內 ，且經由仔細設計，將得以防止雷射將無需熔散之矽材料 熔散。對於雙斜面刀片，可藉由利用預切割導角2 0 6 A、2 0 6 Β 或基準4 0 6來對正的相同方法，來切削相對側。 雷射902係用於將溝渠圖案（使用一雷射時亦稱爲一「 熔散輪廓」）準確且精密地切削入矽晶圓202之第一側304 或第二側306中，以準備濕式等向性蝕刻步驟（這將參考第 1圖之步驟1 0 1 8作詳細討論）。多軸控制、及利用內部雷 射光束遮罩係用作爲前述矽晶圓2 0 2中熔散輪廓之光柵。 - 18 - 200410331 結果，可達成具有一所需輪廓之溝渠，其具有與該外科用 刀片產品所需者一致的淺彎角斜率。可經由這種製程達成 各種曲線輪廓之圖案。該切削步驟中可使用多種型式之雷 射。譬如，可使用一準分子雷射或雷射水噴注402。準分 子雷射902之波長可介於157奈米與245奈米之範圍內。 其他之範例包括一釔鋁石榴石雷射及具有一 3 5 5奈米波長 之雷射。當然，熟知此項技藝之人士將可理解到，可使用 具有介於150奈米至11，000奈米範圍內之某些特定波長的 雷射光束來切削溝渠圖案。 第1 2圖係顯示依據本發明之一具體實施例，用於在一 矽晶圓中切削溝渠之一超音波切削系統的方塊圖。超音波 切削係藉由使用一精密切削超音波工具1 04實施，而該工 具係經由硏磨泥漿102來切削矽晶圓202之第一側304或 第二側3 0 6。每一次僅切削一側。對於雙斜面刀片，可使 用貫穿孔基準406來對正，以藉由相同方法切削相對側。 超音波切削係用於將溝渠圖案準確且精密地切削入矽 晶圓202之表面中，以準備濕式等向性蝕刻步驟。超音波 切削係藉由超音波地振動一心軸/工具（工具）1 04而得實施 。工具104並未與矽晶圓202接觸，但極接近矽晶圓202 且藉由工具1 04所放射出之超音波作動來激發硏磨泥漿1 0 2 。由工具104放射出之超音波將驅迫硏磨泥漿1〇2腐蝕矽 晶圓202，以形成切削於工具104上之相對應圖案。 可經由銑、硏磨、或靜電放電加工（EDM )切削工具1 0 4 ，以生成溝渠圖案。業已切削之矽晶圓202上的最終圖案 一 19- 200410331 將相對應於已切削至工具1 04上者。使用一準分子雷射之 一超音波切削方法的優點在於，可在矽晶圓202之一完整 側上，同時具有藉超音波切削出之多種刀片溝渠圖案。是 以，本製程係快速且較不昂貴。亦，如同準分子雷射切削 製程，亦可藉由本製程達成各種曲線輪廓之圖案。 第1 3圖係依據本發明之一具體實施例，用於在一矽晶 圓中形成複數個溝渠之一熱鍛系統的圖式，該等溝渠架構 亦可熱鍛至該晶圓表面上。這種製程係將該晶圓加熱至一 具延展性之狀態。接著可在兩模具之間壓印該晶圓表面， 其中該模具包含了相對於最終溝渠者之負向圖案。 矽晶圓202係在一加熱室中預熱，或可藉由加熱基座 構件1 054作動而完全加熱，其中矽晶圓202係置放於該加 熱基座構件上。矽晶圓202在高溫下經過一段足夠時間後 將具有延展性。接著，以足夠之壓力將加熱過之模具1 〇 5 2 的負向圖像印於矽晶圓2 0 2之第一側3 0 4上。模具1 〇 5 2之 設計可使其達成具有各種斜角、深度、長度、及輪廓的多 種溝渠，以生成幾乎任何可想像到的刀片設計。第1 3圖中 所示之圖式業經大幅度地簡化及誇大，以明確地表現出熱 鍛製程之相關特徵。 討論了眾多種用於切削溝渠之方法後，請再將注意焦 點轉回第1圖。在將溝渠切削入矽晶圓202第一側304中 的步驟1 008之後，必須於決策步驟200 1中決定是否塗佈 矽晶圓2 0 2。第1 4圖係顯示依據本發明之一具體實施例， 具有已切削完成之一單一溝渠及施加至切削側之一塗覆的 一20 - 200410331 一砂晶圓。倘若欲施加一塗覆’則可在步驟2 0 0 2中，依據 熟知此項技藝之人士所已知之眾多技術中的其中之一，將 塗覆1 1 0 2施加至矽晶圓2 0 2之第一側。塗覆1 1 〇 2有助於 蝕刻控制，及提供最終刀片刀刃額外的強度。矽晶圓2 0 2 係設於一沈積室中，使矽晶圓2026之整個第一側3 04 -包 括平坦區及溝渠區-皆可塗佈一氮化矽（四氮化三矽，Si 3Ν4) 薄層。最終之塗覆1102之厚度可介於l〇奈米至2微米之 範圍內。塗覆1 102可由任何較矽（結晶）晶圓202硬之材料 構成。明確地，塗覆1 1 0 2亦可由氮化鈦（T i Ν )、氮化鈦鋁 (A 1 T i N )、二氧化矽（S i 02)、碳化矽（s i C )、碳化鈦（T i C )、 氮化硼（BN)、或鑽石狀結晶（DLC)構成。以下將參考第18A 圖及第1 8B圖來更詳細地再次討論雙斜面外科用刀片的塗 覆。 繼已在選擇性步驟2 0 0 2中施加塗覆1 1 0 2之後，次一 步驟係卸除與再次固定的步驟2 0 0 3 (倘若未施加任何塗覆 ，則步驟2003亦可跟隨於步驟1〇〇8之後）。在步驟2003 中係利用相同的標準式固定機，自膠帶3 〇 8卸除矽晶圓2 〇 2 。該機器係藉由將紫外（UV)線輻射至對紫外線敏感之膠帶 3 0 8上’以減少其厚度。亦可使用低黏性或熱釋放膠帶來 取代對紫外線敏感之膠帶3〇8。經過以充份的紫外線曝光 後’可輕易地自膠帶式固定拔起矽晶圓2 〇 2。可接著再第 二側306面朝上的情況下再次固定矽晶圓2〇2，以準備對 第二側3 0 6切削溝渠。 接著在砂晶圓202上實施步驟2004。在步驟2004中 - 21- 200410331 係如同步驟1 006 —般地，將溝渠切削入矽晶圓202之第二 側3 0 6中，以生成雙斜面矽質基材外科用刀片。第1 5圖係 顯示依據本發明之一具體實施例，用於在藉膠帶式固定之 矽晶圓202中切削出一第二溝渠的一晶粒切割鋸條502剖 面圖。當然，亦可使用準分子雷射902、超音波機工具1〇〇 或熱鍛製程來在矽晶圓202中切削第二溝渠。第1 5圖中係 顯示晶粒切割鋸條5 02將一第二溝渠切削至矽晶圓202之 第二側3 06上。其顯示出已在步驟2002中選擇性地施加的 塗覆1 102。第10A圖與第10B圖係分別顯示最終之單與雙 斜面切口。第10圖中，已在矽晶圓202上製作一單切口， 而在單一刀片總成中造成切口傾角φ。第丨〇圖中，已將一 第二溝渠切削入矽晶圓202中（藉由上述之任何一種溝渠切 削製程），且該第二溝渠具有相同於該第一溝渠者之傾角。 其結果係一雙斜面矽質基材外科用刀片，其中每一切割刀 刃皆表現出一切口傾角，而產生一雙斜面傾角Φ。第1 6圖 係顯示依據本發明之一具體實施例，已在兩側上切削出溝 渠之一矽晶圓的剖面影像。 必須在切削溝渠步驟2004後之決策步驟2005中決定 ，是否在步驟1 0 1 8中對雙切削溝渠矽晶圓202實施蝕刻， 或在步驟1 0 1 6中對雙切削溝渠矽晶圓2 0 2實施晶粒切割。 可藉由一晶粒切割鋸條、雷射光束（譬如，準分子雷射、或 雷射水噴注402 )來實施晶粒切割步驟1016。晶粒切割可提 供最終之條狀物，以在訂作的夾具而非晶圓舟（以下將作詳 細討論）中蝕刻（步驟1 〇 1 8中）。 - 22- 200410331 第17A圖及第17B圖係顯示依據本發明之一具體實施 例，在一矽晶圓上實施一等向性鈾刻製程，其中該政晶圓 之兩側上皆具有已切削成之溝渠。在蝕刻步驟1 〇 1 8中，業 已切削之矽晶圓2 02係自膠帶308卸除。接著再將砂晶圓 202置放於一晶圓舟中且浸漬於一等向性酸性浴14〇〇中。 控制蝕刻劑1 4 0 2之溫度、濃度、及擾動，以使該鈾刻製程 之均勻度最佳化。可使用之較佳等向性蝕刻劑1 40 2係由氫 氟酸、硝酸、及醋酸（HNA)組成。可使用其他的化合及濃度 來達成相同目的。譬如，可使用水來替換。亦可使用噴塗 式触刻、等向性二氟化氙氣體蝕刻、及電解蝕刻取代浸漬 蝕刻，而仍得達到相同結果。可作爲氣體蝕刻中之一化合 物的其他範例係六氟化硫、或其他相似之氟化氣體。 該蝕刻製程將均勻地蝕刻矽晶圓202之兩側及其各別 之複數溝渠，直到相對之溝渠輪廓互相交叉爲止。可由蝕 刻劑1 402直接移除矽晶圓202且當移除時即沖洗一次。由 該製程獲致之期待切割刀刃半徑將介於5奈米至500奈米 之範圍內。 等向性化學鈾刻係一種藉一均勻方式來移除矽的製程 。在依據本發明之一具體實施例的製造程序中，藉上述切 削製作出之晶圓表面輪廓將均勻地終結於與該晶圓相對側 上之輪廓交叉處（倘若需要單斜面刀片，則將與未切削之相 對矽晶圓表面交叉）。使用等向性蝕刻將可達成所需之刀片 鋒利度而同時保持刀片傾角。由於所需之刀刃幾何形狀過 於精細而無法承受切削造成之機械與熱應力’因此無法僅 -23- 200410331 由切削來達成晶圓輪廓父叉。等向性酸性浴1 4 Q 〇中之等向 性飩刻劑（蝕刻劑）1 402的每一酸性組成成份皆具有一特殊 效用。首先’硝酸係使曝露之矽氧化，及其次，氫氟酸將 移除該氧化砂。醋酸在本製程期間係作爲一稀釋液，精密 地控制組成成份、溫度、及擾動係達成重複性結果所必須 者。 在第17圖中，不具有塗覆11〇2之矽晶圓202已置放 於等向性鈾刻浴1 4‘〇 0中。請注意到，包括第一外科用刀片 1404、第二外科用刀片1406、及第三外科用刀片1408的 每一外科用刀片係互相連接。當蝕刻劑丨4 2在矽上作用時 ’將在一段時間內移除一層又一層分子，而減少砂（亦即外 科用刀片）之寬度，直到（第一外科用刀片1 4 〇 4 )之兩傾角 1410與1412在該兩者與次一外科用刀片（第二外科用刀片 1 406 )接合之位置點處互相交叉爲止。其結果爲形成出眾多 個外科用刀片（1 4 0 4、1 4 0 6、及1 4 0 8 )。請注意到，由於石夕 材料已由蝕刻劑1 402溶解，因此除了殘留的少量矽材料以 外，已可在整個等向性蝕刻製程中保持複數個相同傾角。 第18Α圖及第18Β圖係依據本發明之另一具體實施例 ，在一矽晶圓上實施之一等向性蝕刻製程，其中該矽晶圓 之兩側上皆具有已切削成之溝渠，且某一側上具有一塗覆 層。在第18圖及第18Β圖中，膠帶308及塗覆1102已餘留 於矽晶圓202上，使得該蝕刻製程僅作用於矽晶圓202 $ 第二側306上。該晶圓在蝕刻製程期間，並非必須固定於 膠帶上；其僅爲一製造之選擇。再一次，等向性蝕刻材料 一 24 - 200410331 1042僅於曝露之矽晶圓202上作用，而（一層又一層地）移 除矽材料，但仍保持著相同於步驟2004中所切削出者之傾 角（由於其爲第二側3 06 )。結果，在第18B圖中，分別由 於膠帶3 0 8及選擇性的塗覆1 102、與由於等向性鈾刻劑1402 可沿著切削出之溝渠表面移除複數個均勻的矽分子層，因 此矽質基材外科用刀片1 504、1 5 0 6、及1 5 0 8將分別在第 一側3 04上與第二側306上具有相同於步驟1 008及2004 中所切削出者之傾角。矽晶圓202之第一側304完全未蝕 刻，因此可提供最終完成之矽質基材外科用刀片額外的強 度。 使用選擇性之步驟2002、即施加塗覆1102至矽晶圓202 第一側3 0 4之另一優點在於，切割刀刃（第一切削溝渠側） 係包括塗覆1 1 02 (其較佳地係由一氮化矽層構成），其中該 塗覆具有較基底矽材料強硬之材料特性。因此，施加塗覆 1102之製程將造成較強硬且較耐用的一切割刀刃。塗覆 1102亦提供該刀片表面一磨耗阻礙物，其對於在電動機械 之往復式刀片裝置中、接觸鋼材的刀片尤其重要。表I係 顯示不具有塗覆1102之一砂質基材外科用刀片（砍）、及具 有塗覆1 1 02者（氧化矽）的典型強度指示規格。
表I 特性 矽 氮化矽 楊氏模數（十億帕斯卡（GPa)) 160 323 降伏強度（十億帕斯卡（G P a )) 7 14 200410331 楊氏模數（Young’s Modu 1 us )(亦稱爲彈性模數）係一材 料固有剛性（s t 1 f f n e s s )之度量。模數愈高，即材料愈強硬 。降伏強度係一材料在負荷下，由彈性轉變爲塑性變形的 點。換言之，在該點處，材料將不再撓曲，而將永久地扭 曲或斷裂。蝕刻完成後（不論具有或不具有塗覆11〇2)，業 已蝕刻之砂晶圓202將徹底沖洗及淸潔，以移除所有殘餘 的鈾刻劑1 40 2化學藥品。 桌19 Η係顯不依據本發明之一具體實施例來製造在一 側上具有一塗覆之一雙斜面矽質外科用刀片的一最終切割 刀刃。切割刀刃1602具有5至500奈米之一半徑，其係與 一鑽石外科用刀片相似，但可藉遠較低之成本製造。當已 實施完成步驟1 0 1 8的蝕刻製程後，可依據步驟1 〇 2 〇固定 矽質基材外科用刀片，這係與步驟1〇〇2及步驟2003相同 〇 在固定步驟1020之後，可在步驟1022中分離該等石夕 質基材外科用刀片（矽質刀片），這意味著使用一晶粒切割 鋸條、雷射光束（譬如，雷射水噴注4 0 2或一準分子雷射） 、或其他適當裝置來分割每一矽質刀片，以使該等矽質刀 片互相分割。熟知此項技藝之人士將可理解到，亦可使用 具有介於150奈米至11，〇〇〇奈米範圍內之某些特定波長的 雷射。一種波長在此範圍內之雷射範例係一準分子雷射。 雷射水噴注（釔鋁石榴石雷射）之獨特性在於，可在晶圓中 形成渦狀之曲線、中斷的圖案。這可提供製造者彈性地製 作幾乎一無限制數量的非切割刀刃刀片輪廓。雷射水噴注 - 2 6 - 200410331 係使用一水流作爲一波導，以允許雷射如同一帶鋸一般地 切割。這係上述中僅可切割出連續、筆直線圖案之目前技 藝水準中的晶粒切割.機所無法達成者。 ‘在步驟1024中，可依據客戶之特殊需求，而拾起該分 離外科用矽質刀片、及將其置放於刀片手柄總成上。然而 ，在實際「拾起及置放」之前，可在晶圓固定機中藉紫外 線來照射業已蝕刻之矽晶圓202 (固定於膠帶及框架上、或 一膠帶/晶圓框架上），以減小膠帶3 0 8之厚度。再將仍位 於「減小厚度」之膠帶及框架、或膠帶/晶圓框架上的矽晶 圓2 0 2裝載於可藉商業方式取得之一晶粒.-連附組立系統中 。回顧以上之討論，可依據各種製造環境來交換某些特定 步驟之順序。其一範例爲分離、及紫外線照射步驟。倘若 必要時，可交換該等步驟。 該晶粒-連附組立系統可自「減小厚度」之膠帶及框架 、或膠帶/晶圓框架移除各別之業已蝕刻的矽質外科用刀片 ，且在需求之公差內，將該等矽質外科用刀片連附至其各 別之托架。可使用一環氧樹脂及黏著劑來固定該兩組件。 可使用包括熱堆疊、超音波堆疊、超音波焊接、雷射焊接 、或共晶接合等其他組立方法，將該矽質外科用刀片連附 至其各別之基板。最後，在步驟丨〇 2 6中，可將完全組立完 成之具有手柄的㈣外科用刀片封裝，以確保安全性且= 傷害性，並且加以輸送，而得用於該矽質外科用刀片所設 計之用途中。 可用於將該外科际71 上 料用刀片固定至其托架的其他組立方法 -27- 200410331 包括使用其他溝槽。如上所述，可藉由雷射水噴注或準分 子雷射來生成溝槽，且該等溝槽係在切削溝渠時，提供該 晶粒切割鋸條可嚙合矽晶圓202之一開口。使用額外之溝 槽將可在該刀片中提供一收容件，以供一托架中之一個或 更多柱件使用。第24圖係顯示這種配置。在第24圖中， 製作完成之外科用刀片2402已具有生成於其托架界面區域 2406中的兩溝槽2404A、2404B。該界面具有刀片托架2410 之柱件2408A、2408B。可在製造程序中之任一時間點，將 該等溝槽切割入砍晶圓2 0 2中，但較佳地係在分離該外科 用刀片之前實施。可在連繋之前，將一黏著劑施加至適當 區間，以確保一牢固的固持。接著，可如圖式所示者，膠 合一外罩2 4 1 2，以提供成品一完美外觀。實施柱件-溝槽 總成之目的在於，提供刀片2 4 0 2抵抗可能在一切割程序期 間遭遇到之任何拉力的額外抵抗力。 在說明了一雙斜面矽質基材外科用刀片之製造程序後 ，請將注意力轉移至第2圖，其中顯示出依據本發明之一 弟一具體貫施例’由砂來製造一單斜面外科用刀片之一方 法的流程圖。第1圖之步驟1〇〇2、1〇〇4、1〇〇6、及1008 係與第2圖中顯示之方法者相同，因此不再贅述，然而， 製作一單斜面外科用刀片之方法與製造一雙斜面外科用刀 片之方法，係再次一步驟、即步驟1 〇丨〇中互不相同，因此 將對此作詳細討論。 在步驟1 0 0 8之後，決策步驟i 0丨〇將決定業已切削完 成之砂晶圓2 0 2是否自矽晶圓固定總成2 〇 4卸除。倘若卸 -28- 200410331 除了單溝渠矽晶圓202 (在步驟1012中），則一更進一步之 選擇性者，係在步驟1 〇 1 6中對該單溝渠晶圓作晶粒切割。 在選擇性之卸除步驟1 〇 1 2中，可利用相同之標準式固定機 ，將矽晶圓2 02自膠帶3 08卸除。 倘若在步驟1012中卸除了矽晶圓202，則可選擇性地 在步驟1016中對矽晶圓202作晶粒切割（亦即，將矽晶圓 2 0 2切割成細長條物）。可藉由一晶粒切割刀片、準分子雷 射902、或雷射水噴注402來實施晶粒切割步驟1016。晶 粒切割係提供將在訂作的夾具而非晶圓舟中（以下將詳細討 論）蝕刻（在步驟1 0 1 8中）的最終細長條物。在製造一單斜 面矽質基材外科用刀片之方法中，不論晶粒切割步驟1 0 1 6 、卸除步驟1012、抑或切削溝渠步驟1〇〇8之後的次一步 驟，皆爲步驟1 0 1 8。步驟1 0 1 8係蝕刻步驟，上述中業已 對其作詳細討論。此後，接續者爲步驟1 020、1 022、1024 、及 1 026，且由於上述中已參考一雙斜面矽質基材外科用 刀片之製造來對所有該等者作詳細說明，因此無需贅述。 第3圖係顯示依據本發明之一第三具體實施例，由矽 來製造一單斜面外科用刀片之一變型方法的流程圖。第3 圖中所示之方法在步驟1 002、1 004、1 006、及1 008中係 與第2圖所示者完全相同。然而，在第3圖中之步驟1〇〇8 之後，將具有塗佈步驟2002。由於上述中已參考第1圖來 說明塗佈步驟2002，因此無需贅述。該塗佈步驟之結果與 前述者相同：矽晶圓202之切削側上具有一層1 102。 塗佈步驟2002之後，將在步驟2003中卸除及再次固 -29- 200410331 定矽晶圓202。本步驟亦與先前參考第丄圖（步驟2003 )討 論者完全相同。其結果爲，矽晶圓2 0 2之塗佈側將朝下方 面向固疋總成204。此後’將發生步驟1〇18、1〇2〇、1〇22 、1 〇 2 4、及1 〇 2 6，且以上已對所有該等者作詳細說明。其 總結果爲一單斜面外科用刀片，且其第一側3 〇 4 (切削側） 具有一塗覆層1102，以改善該外科用刀片之強度及耐久性 。桌23A圖及第23B圖係詳細地顯示及描述該具有塗覆之 單斜面外科用刀片。 第23A圖及第23B圖係顯示依據本發明之更一具體實 施例，在一矽晶圓上之一等向性蝕刻製程，其中該矽晶圓 之一側上具有一業已切削成之溝渠，且在一相對側上具有 一塗覆層。如上所述，矽晶圓2 0 2具有施加於第一側3 0 4 上之塗覆1102,該塗覆接著又固定至膠帶308上而因此與 該膠帶緊密接觸，如第23A圖所示。接著，將矽晶圓202 置於包含有蝕刻劑1 4 0 2之浴1 4 0 0中，如上所述中已詳細 討論者。蝕刻劑1 402開始蝕刻矽晶圓202之第二側3 06 ( 「頂側」），以移除一層又一層之矽分子。一段時間後，矽 晶圓202之厚度將因蝕刻劑1 402而減小，直到第二側306 接觸第一側304及塗覆1102爲止。其結果爲一具有氮化矽 塗覆之單斜面砂質基材外科用刀片。具有一氮化砂（或經塗 覆之）刀片刀刃者可擁有之所有前述優點，皆可相同地適用 於參考第18A圖、第18B圖、及第19圖來顯示及討論的本 型刀片上。 第20A圖至第20G圖係顯示可依據本發明之方法製造 - 30 - 200410331 的矽質基材外科用刀片之各種範例。可利用本製程來製造 各種不同之刀片設計。可製作出具有單斜面、對稱與不對 稱之雙斜面 '及曲線切割刀刃的刀片。對於單斜面者而言 ’僅在該晶圓之一側上實施切削。可製作出譬如單刀刃鑿 刀（第20A圖）、三刀刃鑿刀（第2〇B圖）、兩刀刃呈鋒利之 長縫切刀（s 1 i t )(第20C圖）、四刀刃呈鋒利之長縫切刀（第 2 0D圖）、一刀刃呈鋒利之針刺（s t ab )(第20E圖）、一刀刃 呈鋒利之角膜刀（第20F圖）、及曲線型鋒利刀刃之半彎月 刀（第20G圖）。可藉由本製程來改變輪廓傾角、寬度、長 度、厚度、及斜角。本製程可結合傳統之光微影技術來製 作更多變異及特徵。 第21A圖與第21B圖係分別顯示，在5,000X倍放大率 下之依據本發明一具體實施例製造的一矽質外科用刀片、 與一不鏽鋼外科用刀片的側視圖。請注意第2 1 A圖與第2 1 B 圖之差別。第21A圖較平滑且較均勻。第22A圖與第22B 圖係分別顯示，在1 0,000X倍放大率下之依據本發明一具 體實施例製造的一矽質外科用刀片、與一不鏽鋼外科用之 刀片刀刃的上視圖。再次提出，第22A圖與第22B圖之差 別在於，前者、亦即依據本發明一具體實施例之方法達成 的結果’遠較第22B圖之不鏽鋼刀片平滑且均勻。 第25A圖及第25B圖係顯示由一結晶材料製成的一刀 片刀刃、以及由一結晶材料製成且該結晶材料包括依據本 發明一具體實施例之一層轉換製程的一刀片刀刃之輪廓透 視。在本發明之另一具體實施例中，可能在蝕刻該矽晶圓 -31- 200410331 之後，將基板材料之表面藉化學方式轉換成一新材料2504 。迨種步驟亦稱爲一「熱氧化、μ化轉換」、或「砍表面 之碳化矽轉換」步驟。可允許其他元素與該基板/刀片材料 交互作用而生成其他化合物。將該刀片表面轉換成該基板 材料之一化合物的利益在於，可選擇該新材料/表面，而得 生成一較硬之切割刀刃。但不同於一塗覆，該刀片之切割 刀刃仍可保持後蝕刻步驟之幾何形狀及鋒利度。請注意第 25Α圖及第25Β圖，該矽質刀片之深度將因該轉換製程而 不致變化；「D 1」（僅具有矽之刀片深度）等於「D2」（具有 一轉換層2504之矽質刀片的厚度）。 請參考第1圖，在步驟1 〇 1 8之後，將決定是否轉換表 面（決策步驟1 〇 1 9 )。倘若欲加入一轉換層（自決策步驟1 〇 1 9 出發之「是」路徑），則將在步驟1 〇2 1中加入一轉換層。 接著，本方法將前進至步驟1 020。倘若不加入轉換層（自 決策步驟101 9出發之「否」路徑）’則本方法將前進至步 驟1 0 2 0。該轉換製程需要擴散或高溫爐。該基板係在真空 或一惰性環境下加熱至超過5 00°C之一溫度。選定之氣體將 以一受控制之濃度裝塡入高溫爐中’且因高溫而擴散至矽 中。當該等氣體擴散至矽中之後’該等氣體將與矽交互作 用，以形成一新化合物。由於該新化合物係由擴散、以及 與該基板之化學反應而生成’並非藉施加一塗覆達成’因 此可保持該矽質刀片之原始幾何形狀（鋒利度）°該轉換製 程之一額外利益在於’該轉換層之光學折射率係與該基板 者不同，使得該刀片可顯現出色彩。該顏色係根據該轉換 -32- 200410331 材料之組成成份及其厚度兩者而定。 表面處業已轉換之一單結晶基板材料亦表現出較一未 轉換之刀片者優良的破裂及磨耗抵抗力。藉由將表面改變 成一較軟材料，可降低該基板沿著結晶面形成裂痕起始點 及劈裂破壞之趨勢。 可交換實施之一製造步驟的更一範例係毛面處理步驟 。該刀片之矽表面通常具有高度地反射性，特別在以外科 用刀片之較佳具體實施例製造時尤然。這當外科醫師在具 有一照明源之一顯微鏡下使用該刀片時，將困擾該外科醫 師。因此，該刀片表面可具有一毛面處理，使入射光線（譬 如，來自外科手續期間所使用之一高強度燈）漫射，以使其 顯得晦暗而不再發亮。可藉由一適當之雷射來輻射該刀片 表面，依據特定之圖案及密度來熔散該刀片表面中之區域 ，以達成毛面處理。由於放射出之雷射光線一般爲圓形， 因此該等熔散區域係呈一圓形，但並非必須如此。該等圓 形熔散區域之直徑尺寸係藉於2 5至5 0微米之範圍內，且 再次提出，可根據製造者及其所使用之雷射型式而定。 圓形熔散區域之「密度」係指，由該等圓形熔散區域 所覆蓋之表面積所佔的總百分比。一大約5%之「熔散區域 密度」將使正常下平滑、呈反射鏡狀外觀之刀片明顯地變 晦暗。然而，一同設置所有該等熔散區域，將不致影響該 刀片平衡之反射鏡狀效應。因此，該等圓形熔散區域係施 加該刀片之整個表面積，但需以一隨機方式實施。實際上 ，可產生一圖形檔案，其係隨機地設置凹陷部，但可達成 -33 - 200410331 一所需之特定熔散區域密度及圖案隨機性的效果。可由人 工、或藉由一電腦程式自動生成該圖形檔案。可實現之一 額外特徵在於，能夠將序號、製造者商標、或著外科醫師 或醫院之名字刻於該刀片本身上。 典型地，可使用一高架龍門雷射機、或電流計頭 (galvo-head)雷射機，在該刀片上生成毛面處理。其中， 前者速度較慢，但極爲準確，而後者速度較快，但未如高 架龍門者一般地準確。由於總體準確度並非極端重要，而 製造速度將直接影響成本，因此電流計頭雷射機仍屬較佳 工具。其能夠每秒運動數千公厘，而.對於一典型之外科用 刀片，提供一大約五秒鐘之總熔散區域蝕刻時間。 以上已參考某些特定之說明用具體實施例來描述本發 明。然而，熟知此項技藝之人士將可輕易地明白，可能以 不同於上述說明用具體實施例者之特殊型式來具體實施本 發明。這可在不脫離本發明之精神及範圍內達成。說明用 具體實施例僅作爲闡述用，而不應認定爲有限制之意。本 發明之範圍將由隨附申請專利範圍及其等義者、而非前述 說明所定義。 (五）圖式簡單說明 第1圖係顯示依據本發明之一第一具體實施例，用於 由矽來製造一雙斜面外科用刀片的方法之流程圖； 第2圖係顯示依據本發明之一第二具體實施例，用於 由矽來製造一單斜面外科用刀片的方法之流程圖； 第3圖係顯示依據本發明之一第三具體實施例，用於 一 34 - 200410331 由石夕來製造一^卓斜面外科用刀片的變型方法之流程圖； 第4圖係以上視圖來顯不固定於一固定總成上的一矽 晶圓； 第5圖係以側視圖來顯不固定於具有膠帶之一固定總 成上的一矽晶圓； 第6圖係顯示依據本發明之一具體實施例，使用一雷 射水噴注來預切割一矽晶圓’以輔助在該矽晶圓中切削出 溝渠； 第7A圖至第7D圖係顯示依據本發明之一具體實施例 ，用於在一矽晶圓中切削溝渠之晶粒切割鋸條的架構； 第8圖係顯示依據本發明之一具體實施例，一晶粒切 割鋸條貫穿固定於支持背墊上之一 5夕晶圓時的動作； 第8 A圖至第8 C圖係顯示依據本發明之一具體實施例 ，當藉由一晶粒切割鋸條在一矽晶圓中切削溝渠時的溝槽 使用方式； 第9圖係顯示依據本發明之一具體實施例，用於在膠 帶式固定之一矽晶圓中切削一溝渠之一晶粒切割鋸條的剖 面圖； 第1 0 A圖與第1 0 B圖係分別顯示出，依據本發明之一 具體實施例製成之具有一單斜面切割刀刃的一矽質外科用 刀片、與具有一雙斜面切割刀刃的一矽質外科用刀片； 第1 1圖係顯不依據本發明之一具體實施例，用於在一 矽晶圓中切削複數個溝渠之一雷射系統的方塊圖； 第1 2圖係顯示依據本發明之一具體實施例，用於在一 -35 - 200410331 矽晶圓中切削溝渠之一超音波切削系統的方塊圖； 第1 3圖係依據本發明之一具體實施例，用於在一矽晶 圓中形成複數個溝渠之一熱鍛系統的圖式； 第1 4圖係顯示依據本發明之一具體實施例，具有已切 削完成之一單一溝渠及施加至切削側之一塗覆的一矽晶圓 第1 5圖係顯示依據本發明之一具體實施例，用於在藉 膠帶式固定之一矽晶圓中切削出一第二溝渠的一晶粒切割 秦居條剖面圖， 第1 6圖係顯示依據本發明之一具體實施例，已在兩側 上切削出溝渠之一矽晶圓的剖面影像； 第17A圖及第17B圖係顯示依據本發明之一具體實施 例，在一矽晶圓上實施一等向性蝕刻製程，其中該矽晶圓 之兩側上皆具有已切削成之溝渠； 第18A圖及第18B圖係依據本發明之一具體實施例， 在一矽晶圓上實施之一等向性触刻製程，其中該矽晶圓之 兩側上皆具有已切削成之溝渠，且某一側上具有一塗覆層 第1 9圖係顯示依據本發明之一具體實施例來製造在一 側上具有一塗覆之一雙斜面矽質外科用刀片的一最終切割 刀刃； 第20A圖至第20G圖係顯示可依據本發明之方法製造 的矽質基材外科用刀片之各種範例； 第21 A圖與第21B圖係分別顯示，在5,000X倍放大率 -36 - 200410331 下之依據本發明一具體實施例製造的一矽質外科用刀片 與一不鏽鋼外科用刀片的側視圖； 率 第22A圖與第mb圖係分別顯示，在10,〇〇〇χ倍方戈 下之依據本發明一具體實施例製造的一矽質外科用 與一不鏽鋼外科用之刀片刀刃的上視圖；
弟23Α圖及弟23Β圖係顯示依據本發明之更一亘辦 施例，在一矽晶圓上之一等向性蝕刻製程，其中該矽晶 之一側上具有一業已切削成之溝渠，且在一相對側上真 一塗覆層； 第24 ΒΙ係顯示-手柄與依據本發明—具體實施例製造 之一外科用刀片的一柱件-溝槽總成；及 第25Α圖及帛25Β_係顯示由—結晶材料製成的—刀 材料包括依據本 片刀刃、以及由一結晶材料製成且該結晶 發明 視。 一具體實施例之一層轉換製程的 刀片刀刃之輪廓透 元件符號說明 100 102 104 202 204 304 306 308 超音波機工具 硏磨泥漿 工具 矽晶_ 固定總成 第一側 第二側 膠帶 一 37〜 200410331 402 雷射水噴注 404 ^ 904 雷射光束 406 貫穿孔基準 502 第一晶粒切割刀片 504 第二晶粒切割刀片 506 第三晶粒切割刀片 508 第四晶粒切割刀片 900 雷射機總成 902 雷射 906 多軸控制機構 908 基座 1002 、 1020 固定晶圓 1004 預切割 1006 預切割 1008 ^ 2004 切削溝渠 1010 卸除 1012 卸除 1014 、 1018 鈾刻 1016 晶粒切割 1018 蝕亥U 1019 加入轉換層 1021 轉換層製程 1022 分離 1024 拾起及置放 -38 - 200410331 1026 1052 1054 1102 1400 1402 1404 1406 1408 1410 、 1412 1504 、 1506 、 1508 1602 200 1 2002 2003 2005 2402 2404a ^ 2404b 2406 2408a ^ 2408b 2410 2412 2504 D1 封裝 (加熱過之）模具 加熱基座構件 塗覆 等向性酸性浴 (等向性）蝕刻劑 第一外科用刀片 第二外科用刀片 第三外科用刀片 傾角 矽質基材外科用刀片 切割刀口 塗佈 塗佈 卸除及再次固定 切削或晶粒切割 製作完成之外科用刀片 溝槽 托架界面區域 柱件 刀片托架 外罩 轉換層 僅具有矽之刀片深度 -39 - 200410331 D2 具有一轉換層之矽質刀片的厚度 Φ 傾角
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