CN104768721A - 在由晶体材料制成的物体上产生原子上尖锐的刃口的方法 - Google Patents
在由晶体材料制成的物体上产生原子上尖锐的刃口的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104768721A CN104768721A CN201380049740.8A CN201380049740A CN104768721A CN 104768721 A CN104768721 A CN 104768721A CN 201380049740 A CN201380049740 A CN 201380049740A CN 104768721 A CN104768721 A CN 104768721A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- crystalline material
- etching
- produce
- photoresist layer
- processes according
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 85
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 32
- 239000013078 crystal Substances 0.000 title abstract description 25
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 75
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 56
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 claims abstract description 53
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 claims abstract description 53
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 claims abstract description 25
- 230000007017 scission Effects 0.000 claims abstract description 25
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000002178 crystalline material Substances 0.000 claims description 47
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims description 32
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 21
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010432 diamond Substances 0.000 claims description 5
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims description 5
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 claims description 3
- -1 for example Substances 0.000 abstract description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 19
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 8
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 7
- 238000011161 development Methods 0.000 description 6
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 2
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 2
- 238000007634 remodeling Methods 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000002050 diffraction method Methods 0.000 description 1
- 239000012776 electronic material Substances 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
- B26B—HAND-HELD CUTTING TOOLS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B26B9/00—Blades for hand knives
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/16—Oxides
- C30B29/20—Aluminium oxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B33/00—After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure
- C30B33/08—Etching
- C30B33/10—Etching in solutions or melts
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Forests & Forestry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Knives (AREA)
Abstract
描述了一种用以制作原子上尖锐的切削装置的过程。该过程可提供生产由单晶材料(如，例如，蓝宝石、金刚砂、硅等)制成的原子上尖锐的切削装置的成本效益合算且有效的技术。该过程可包括识别和选择晶体材料的优选几何定向，其中可沿单晶材料的优选自然平面促进解理，因此最终产生原子上尖锐的刃口。单晶材料可在选定的表面位置处由光阻材料覆盖，该光阻材料布置成关于优选平面预定对准，以防止单晶材料的未暴露的表面部分处的蚀刻，同时容许单晶材料的暴露部分处的蚀刻。一旦蚀刻达到预定端点，则原子刃口可由物理解理来产生。
Description
相关申请的交叉引用
本申请请求享有2012年9月25日提交的美国临时申请第61/ 705,231号的优先权和权益，其公开内容通过引用以其整体并入本文中。
技术领域
本公开内容涉及一种用于在晶体材料上产生原子上尖锐的刃口的方法，并且更具体地涉及一种用于在由晶体材料制成或包含晶体材料(如，例如，蓝宝石、硅等)的物体上产生原子上尖锐的刃口的方法。
背景技术
制造切削装置(如，例如，刀、解剖刀、刀片或类似装置)典型地涉及用以产生切削装置的刃口的磨削和抛光技术。抛光和磨削可为相对昂贵且/或耗时的过程。在这些切削装置的大量生产中，产生这些装置的任何时间节省或成本节省可提供显著的优点。此外，切削刃口自身的尖锐度的任何改进可提供优于当前生产的切削装置的显著优点。
发明内容
本公开内容提供了一种用以制作原子上尖锐的切削装置的过程。该过程可提供生产由单晶材料(如，例如，蓝宝石、金刚砂、硅等)制成的原子上尖锐的切削装置的成本效益合算且有效的技术。该过程可在大量生产环境中执行。该过程可包括识别和选择晶体材料的优选几何定向，其中可沿单晶材料的优选自然平面促进解理，从而生产原子上尖锐的刃口。单晶材料可在选定的表面位置处由光阻材料覆盖，该光阻材料布置成关于优选平面预定对准，以防止单晶材料的未暴露的表面部分处的蚀刻，同时容许单晶材料的暴露表面部分处的蚀刻。单晶材料可在化学浴或蚀刻浴中蚀刻，以除去晶体材料，直到达到期望的端点。单晶材料可沿由蚀刻形成的产生的槽来物理地解理。物理解理可生产尖锐的原子刃口。过程的步骤可执行成产生一个或更多个切削装置上的单面切削刃口或双面切削刃口。
在一方面，提供了一种用于生产切削装置的过程，其包括以下步骤：确定晶体材料内的优选平面、蚀刻晶体材料的至少一个未受保护部分来沿优选平面生产晶体材料中的至少一个小平面，以及关于至少一个小平面的端部使定向的晶体材料解理来产生切削装置。
在一方面，提供了一种用于生产切削装置的过程，其包括以下步骤：将光阻层施加于单晶材料的至少一个表面、蚀刻单晶材料来生产至少一个小平面，以及沿生产的至少一个小平面的刃口对单晶材料解理来产生尖锐的切削装置。该过程还可包括确定晶体材料内的优选平面的步骤，其中施加步骤关于优选平面的定向来施加光阻层。蚀刻可生产多个小平面。至少一个表面可为多个表面，其包括第一表面和第二表面，并且蚀刻步骤可蚀刻第一表面和第二表面来生产多个小平面。多个小平面可形成晶体材料的第一侧上的至少一个槽，并且形成晶体材料的第二侧上的至少一个槽。顶点可通过多个小平面相对于晶体材料内的确定的优选平面对准来形成在各侧上。
本公开内容的附加特征、优点和实施例可从详细描述和附图的考虑阐明或显而易见。然而，将理解的是，本公开内容的前述概述和以下详细描述是示例性的，并且旨在提供进一步阐释，而不限制如要求权利的本公开内容的范围。
附图说明
所包括的提供本公开内容的进一步理解的附图并入并且构成说明书的一部分，示出了本公开内容的实例，并且连同详细描述用于阐释本公开内容的原理。并未尝试比本公开内容的基本理解所需的更详细地示出本公开内容的结构细节和其可实施的各种方式，在附图中：
图1示出了根据本公开内容的原理的蓝宝石晶片100的实例；
图2示出了根据本公开内容的原理的施加于蓝宝石晶片100的光阻层105的实例；
图3示出了根据本公开内容的原理的具有除去来露出区域110的光阻材料的选定区域的蓝宝石晶片100；
图4示出了根据本公开内容的原理的蓝宝石晶片100上的蚀刻过程的效果的实例；
图5示出了根据本公开内容的原理的晶体定向的选择的实例；
图6示出了根据本公开内容的原理的朝"端点"发展的蚀刻的效果的实例；
图7示出了根据本公开内容的原理的由化学蚀刻过程产生的构造在生产的单面切削装置上的切削刃口的实例；
图8示出了构造有两侧上的光阻的蓝宝石晶片的实例；
图9示出了根据本公开内容的原理的具有除去来露出选定区域的光阻材料的选定区域的蓝宝石晶片；
图10示出了根据本公开内容的原理的蓝宝石晶片上的蚀刻过程的效果的实例；
图11示出了根据本公开内容的原理的朝"端点"发展的蚀刻的效果的实例；
图12示出了根据本公开内容的原理的由蚀刻过程产生的构造在生产的双面切削装置上的切削刃口的实例；
图13示出了根据本公开内容的原理的如从顶部看到的整个基底如蓝宝石基底的实例；
图14为示例性过程的流程图，步骤根据本公开内容的原理执行。
本公开内容还在以下详细描述中描述。
具体实施方式
本公开内容及其各种特征和有利细节更完整地参照非限制性实例来阐释，该非限制性实例在附图中描述和/或示出，并且在以下描述中详述。应当注意的是，附图中所示的特征不一定按比例，并且一个实例的特征可结合如本领域的技术人员将认识到的即使并未在本文中明确指出的其它实例来使用。公知的构件和处理技术的描述可省略，以便不必要地使公开内容的实例模糊。本文中使用的实例仅旨在便于理解可实践本公开内容的方式，并且进一步使本领域的技术人员能够实践本公开内容的原理。因此，本文的实例不应当看作是限制本公开内容的范围。此外，注意的是，相似的附图标记遍及附图的若干视图表示相似部分。
如本公开内容中使用的"计算机"意思是任何机器、装置、电路、构件或模块，或机器、装置、电路、构件、模块等的任何***，其能够根据一个或更多个指令来操纵数据，如，例如但不限于，处理器、微处理器、中央处理单元、通用计算机、超级计算机、个人计算机、膝上型计算机、掌上计算机、笔记本计算机、台式计算机、工作站计算机、服务器等，或处理器、微处理器、中央处理单元、通用计算机、超级计算机、个人计算机、膝上型计算机、掌上计算机、笔记本计算机、台式计算机、工作站计算机、服务器等的阵列。
如本公开内容中使用的"计算机可读介质"意思是参与提供可由计算机读取的数据(例如，指令)的任何物理介质。此类介质可采用许多形式，包括非易失性介质、易失性介质和物理传输介质。非易失性介质例如可包括光盘或磁盘，以及其它持续存储器。易失性介质可包括动态随机存取存储器(DRAM)。传输介质可包含同轴线缆、铜线和光纤，包含包括联接于处理器的***总线的线。计算机可读介质的常见形式例如包括软盘、柔性盘、硬盘、磁带、任何其它磁性介质、CD-ROM、DVD、任何其它光学介质、穿孔卡片、纸带、具有孔图案的任何其它物理介质、RAM、PROM、EPROM、FLASH-EEPROM、如下文所述的任何其它存储器芯片或盒，或计算机可读取的任何其它物理介质。计算机可读取的介质可包括非暂时性介质。
如本公开内容中使用的用语"包含"、"包括"及其变型意思是"包括但不限于"，除非明确另外指出。如本公开内容中使用的用语"一"、"一个"和"该"意思是"一个或更多个"，除非明确另外指出。
尽管可以以连续顺序描述过程步骤、方法步骤、算法等，但此类过程、方法和算法可构造成以交替顺序工作。换言之，可描述的步骤的任何序列或顺序不一定指示了以该顺序执行的步骤的要求。本文所述的过程、方法或算法的步骤可以以任何实际顺序执行。此外，一些步骤可同时执行。
当本文中描述单个装置或制品时，将容易显而易见的是，一个以上的装置或制品可替代单个装置或制品来使用。类似地，在本文中描述了一个以上的装置或制品的情况下，将容易显而易见的是，单个装置或制品可替代一个以上的装置或制品来使用。装置的功能性或特征可作为备选由并未明确描述为具有此类功能性或特征的一个或更多个其它装置体现。
本公开内容的过程包括利用单晶材料(如，例如，蓝宝石、金刚砂、硅等)的天然出现的机械和化学性质。为了易于阐释，本公开内容使用蓝宝石来作为单晶材料的实例，但应当理解的是，本公开内容的原理也可应用于其它单晶材料(或单晶质固体)。
蓝宝石具有天然出现的"解理平面"。当断裂时，蓝宝石晶体具有沿良好限定的晶体平面解理或断裂的趋势。通过识别和选择优选的几何形状，解理可沿优选平面促进，因此生产原子上尖锐的刃口。
此外，蓝宝石的各种晶体定向或小平面对于化学制品不同地反应。化学侵蚀速率或"蚀刻速率"至少部分地取决于表面的晶体定向，并且典型地为非对称的。化学侵蚀(或反应)的速率还可取决于使用的化学成分，因为不同的化学配方(例如，酸)将具有不同的反应速率。使蓝宝石晶体成形的过程可以以如下方式利用该自然性质，以便产生有利的几何特征，这可使沿优选平面的解理容易、可预测且可再现。
图1为根据本公开内容的原理的蓝宝石晶片100的实例。蓝宝石晶体或晶片可检查用于平面定向。检查可使用公知的结晶学x射线扫描技术来执行，以使晶体可沿晶体材料内的优选平面对准。该定向的实例在下面参照图5更详细描述。蓝宝石晶片100的大小，即，长度、宽度和高度可取决于待制造的切削装置的类型。
图2至7可看作是一系列步骤，其示出了根据本公开内容的原理制造单面刀片的实例。图2为根据本公开内容的原理的施加于蓝宝石晶片100的光阻层105的实例。光阻层105可施加和定位在晶片100的表面上，以使晶体结构定向，以使识别的优选平面如参照图5所述地定向。光阻层105可用于防止酸浴(下文所述)在选定区域处接触蓝宝石晶片100。光阻材料通常能够从公司获得，如，例如：AZ Electronics Materials(Branchburg, NJ)、MacDermid Inc.(Denver, CO)或Fujifilm Electronic Materials(Japan)。
图3示出了根据本公开内容的原理的具有除去来露出区域110的光阻材料的选定区域的蓝宝石晶片100的实例。露出区域110可浸没在酸浴中来开始露出区域110的蚀刻。用于蚀刻蓝宝石的适合的化学浴可为(或可包括)例如在大约350℃下以硫酸与磷酸的大约3:1的比率的硫酸(H2SO4)和磷酸(H3PO4)的混合物。其它酸可使用，而不脱离本公开内容的范围或精神。此外，可使用其它浓度的酸和温度，如，例如以改变蚀刻速率。
图4示出了根据本公开内容的原理的蓝宝石晶片100上的蚀刻过程的效果的实例。当蓝宝石晶片100的露出区域110接触酸浴时，晶体结构如所示蚀刻掉来产生小平面115，其形成一个或更多个大体上"V"或"U"形的槽。蚀刻的发展可关于晶体的定向和优选的选定平面。尽管本文中描述的过程提到了"V"形槽，但应当理解的是，基本上任何凹入形状如"U"形槽可为可能的。
图5示出了根据本公开内容的原理的晶体定向的选择的实例。晶体定向沿"C"平面选择(如可例如由x射线检查确定)，则蚀刻平面可沿"R"平面进行，如蓝宝石晶片100的放大截面视图中所示。晶体沿"C"平面的定向和关于该"C"平面施加光阻层105提供了生产小平面115的"V"形的必要效果。该"V"形最终变为如在下面更详细描述的切削装置的原子刃口。
图6为示出根据本公开内容的原理的朝"端点"发展的蚀刻的效果的示例性图示。即，在蚀刻时间发展至如由用于蚀刻的预定时间段确定的端点时，或通过在晶片100的至少一侧上的"V"的顶点118处的剩余厚度的光学监测(如，通过机器视觉)，顶点118处的厚度接近可容许蓝宝石晶片100的理想物理解理的厚度。预定端点可包括：顶点118处的厚度小于例如大约30微米。通常，该端点目标可接近大约15微米或更小。一旦实现端点，则对于该生产循环不再需要酸浴。在预定端点处停止蚀刻是合乎需要的，以防止酸完全蚀刻穿过蓝宝石，如果容许进行，则这可导致较不尖锐的切削刃口。此外，一旦实现端点目标(例如，"V"的期望深度或顶点118处的预定厚度)，则蓝宝石晶片100可沿"V"形槽物理地解理(例如，中断)，产生两个切削装置，其均具有极为尖锐的边缘。物理解理导致蓝宝石材料邻近顶点118沿小平面表面115解理，以在所得的两个部分113a,113b中的各个上产生极为尖锐的刃口。光阻105可在解理之前或之后除去。如果蓝宝石晶片100构造成具有多个露出区域110(如，图3中所示)，则多个切削装置可由蓝宝石晶片100的多个部分生产。
蚀刻速率可变化。例如，蚀刻速率的范围可从例如每分钟大约1微米到2微米，但其它时间段可按需要使用。使用的特定晶体材料、特定蚀刻浴和/或其浓度可有助于变化的蚀刻速率。
图7示出了根据本公开内容的原理的构造在生产的单面切削装置150上的切削刃口155的实例，其可由化学蚀刻过程产生的部分113a,113b中的一个导致。
图8-12示出了根据本公开内容的原理的用于生产由蚀刻过程生产的双面刀片的过程的实例。用于生产双面刀片的过程类似于用于生产单面刀片的过程，除了蓝宝石晶片200的第一侧和第二侧两者可构造有光阻105，各侧大致关于可施加光阻的位置彼此成镜像。图8为构造有两侧上的光阻的蓝宝石晶片200的实例。第一侧上的光阻105的位置和第二侧上的光阻105的位置对准以确保如下文所述的蓝宝石晶片200的各侧上的所得相对"V"形或"U"形槽的非常接近的对称。
图9示出了根据本公开内容的原理的蓝宝石晶片200，其中除去了光阻材料的选定区域(或未施加)来露出区域110。图9示出了在晶片200的表面的选定部分上施加于晶片200的两侧的光阻层。露出区域110(不具有施加的光阻层)在浸没在蚀刻溶液(例如，酸浴)中(如前文所述)时开始了露出区域110的蚀刻。蚀刻进行来以高度对称在晶片200的两侧上产生"V"或"U"形槽。
图10示出了根据本公开内容的原理的蓝宝石晶片200上的蚀刻过程的效果的实例。当蓝宝石晶片200的露出区域110接触酸浴时，晶体结构如所示蚀刻掉来产生小平面115，这在蓝宝石晶片200的各侧上形成一个或更多个大体上"V"形或"U"形的槽。在晶片200的两侧上产生的小平面115可开始朝公共点汇合，该公共点可大致在晶片200的两个相对侧之间的中间。基本上，形成在晶片200的第一侧上的"V"或"U"形槽的顶点和形成在晶片200的第二侧上的"V"或"U"形槽的顶点趋于朝近似在晶片厚度的中点处的公共位置汇合。蚀刻的发展可关于晶体的定向和优选的选定平面。
图11示出了根据本公开内容的原理的朝"端点"发展的蚀刻的效果的实例。即，在蚀刻时间发展至如由用于蚀刻的预定时间段确定的端点时，或通过在双"V"的顶点130处的剩余厚度的光学监测(如，通过机器视觉)，顶点130处的厚度接近可容许蓝宝石晶片200的理想物理解理的厚度。预定端点可包括例如顶点130小于例如大约30微米处的厚度。通常，该端点目标(例如，如由用于蚀刻的预定时间段确定的，或通过光学监测器(如，通过机器视觉)确定的)可为接近例如大约15微米或更小的厚度。
一旦实现端点，则对于该生产循环不再需要酸浴。在预定端点处停止蚀刻是合乎需要的，以防止酸完全蚀刻穿过蓝宝石，如果允许进行，则这可导致较不尖锐的切削刃口。此外，一旦实现端点目标，则蓝宝石晶片200可沿双"V"形槽物理地解理，产生均具有极为尖锐的刃口的两个切削装置。物理解理导致蓝宝石材料邻近顶点130沿小平面表面115解理，以在所得的两个部分114a,114b中的各个上产生极为尖锐的刃口。光阻105可在解理之前或之后除去。如果蓝宝石晶片200构造成具有蓝宝石晶片200(如图9中所示)的各侧上的多个露出区域110，则多个双面切削装置可由蓝宝石晶片200的多个部分生产。
图12示出了根据本公开内容的原理的构造在产生的双面切削装置250上的切削刃口225的实例，其可由化学蚀刻过程产生的部分114a,114b(图11)中的一个导致。
图13示出了如从顶部看到的整个基底如蓝宝石基底的实例。该实例示出了多个切削装置301a-301e(或许具有不同形状)可"印刷"在开始基底300上，并且可由上文所述的蚀刻过程同时处理。这可类似于由用于产生电子电路的商业微电子工业的处理。因此，可能制造多个，甚至几百个切削装置来获得真实的规模经济。此外，多个基底300可经相同的总体过程循环中的上述蚀刻过程处理，这类似于大规模生产电子电路的微电子工业实践。
将注意的是，在产生用于印到光阻层中的原光学掩膜期间，多个切削装置设计(例如，尺寸、形状)301a-301c可包括在相同的基底中。所有这些设计301a-301c可在上述蚀刻过程循环期间同时处理。
图14为用于在晶体材料上生产原子上尖锐的刃口的过程的流程图，步骤根据本公开内容的原理来执行。图14的流程图的步骤还可代表用以执行相应的步骤的构件的框图。相应的步骤可由计算机执行或控制，该计算机编程有计算机软件以执行相应步骤。用于相应步骤的计算机软件可储存在计算机可读介质中，在由计算机读取和执行时，其执行相应的步骤。计算机软件和计算机可读介质可包括计算机程序产品。
在步骤400处，作出用于制作原子上尖锐的刃口或多个刃口的晶体材料的类型的选定。晶体材料的类型可选自单晶材料，如，例如蓝宝石、金刚砂、硅等。材料的类型的选定可基于所需的最终装置的类型。晶体材料可呈晶片形式。在步骤405处，可作出晶体定向和一个或更多个其中的平面的确定。例如，这可通过x射线晶体衍射来完成。在步骤410处，晶体材料的特征可为相对于选定的优选平面在晶体内的对准来接收光阻。晶体材料可关于优选平面对准用于接收光阻层。在步骤415处，光阻层可施加于晶体材料的表面，以使随后的蚀刻通过产生晶体材料的部分的"V"或"U"形来进行。光阻层可相对于优选平面的定向来施加。蚀刻可产生至少一个小平面。光阻层可包括多个单独的独立节段。光阻层可施加成产生晶体材料的一个或更多个受保护部分，以防止一个或更多个受保护部分的蚀刻，其中晶体材料的至少一个未受保护部分并未由光阻层覆盖来容许蚀刻。在步骤420处，晶体材料可暴露于蚀刻物质或溶液，如，例如酸浴。用作酸浴的酸的示例性类型和能够用于该过程中的酸浓度的实例在上面关于图3描述。
在步骤425处，如果达到端点，则作出确定。确定可通过光学测量技术来实现，并且/或者确定可包括例如以下中的至少一个：确定"V"形或"U"形槽的顶点的深度，确定顶点处的厚度，或识别蚀刻阶段已经达到的预定持续时间。预定持续时间可关于例如酸的类型、酸的浓度、晶体材料的类型和/或晶体材料的厚度，或它们的组合。如果未达到端点，则蚀刻过程继续。然而，如果达到端点，则在430处，蚀刻停止，例如，停止使晶体材料暴露于酸。在步骤435处，晶体材料可解理来生产具有一个或更多个原子上定形刃口的一个或更多个切削装置。解理可在至少一个小平面的端部处发生。一个或更多个小平面可通过"V"或"U"形槽来产生。过程可在步骤440处结束。
所得的切削装置可进一步根据特定应用按需要定形。例如，解理的切削装置可切割来产生多个切削装置，或者切削装置可进一步定形来符合保持器具的要求，如，例如，手柄、固持件、施加器等。
本文中所述的过程可为自动化的，用于由计算机化的生产线控制，以使本文中的过程的步骤可以以高速率执行。过程的一个或更多个步骤可在计算机和相关计算机代码的控制下执行，该相关计算机代码可构造成从计算机可读介质下载并且由处理器执行。代码连同适合的硬件可构造成执行本文中所述的步骤中的一些或所有。此类步骤可包括但不限于沿"C"平面或其它优选平面选择蓝宝石晶体定向(如例如可由x射线检查来确定)。光阻的施加可由计算机控制器来控制。此外，包括蓝宝石晶片浸没的蚀刻过程可由计算机控制器来控制。确定端点是否达到的步骤可由计算机控制器来完成，这可包括基于预定端点目标或通过顶点深度的光学测量(如通过机器视觉)来使蚀刻定时。此外，物理解理可由计算机控制器连同适合的硬件来控制以完成解理。
尽管本公开内容按照示例性实施例描述，但本领域的技术人员将认识到，本公开内容可利用权利要求的精神和范围中的改型来实践。这些实例仅为示范性的，并且并非意在为本公开内容的所有可能的设计、实施例、应用或改型的详尽清单。
Claims (25)
1. 一种用于生产切削装置的过程，包括以下步骤：
确定晶体材料内的优选平面；
蚀刻所述晶体材料的至少一个未保护部分来沿所述优选平面在所述晶体材料中生产至少一个小平面；以及
关于所述至少一个小平面的端部使定向的所述晶体材料解理来产生切削装置。
2. 根据权利要求1所述的过程，其特征在于，所述确定优选平面包括使用x射线来确定所述优选平面。
3. 根据权利要求1所述的过程，其特征在于，所述过程还包括以下步骤：
关于所述确定的优选平面将光阻层施加于所述晶体材料的至少一个表面，产生所述晶体材料的至少一个表面的至少一个受保护部分和所述至少一个未受保护部分。
4. 根据权利要求3所述的过程，其特征在于，所述至少一个表面为包括第一表面和第二表面的多个表面，并且施加于所述晶体材料的第一表面的所述光阻层与施加于所述第二表面的光阻层对准，以在各侧的所述表面上产生受保护的部分，并且在所述第一表面上产生所述未受保护的部分，并且在所述第二表面上产生未受保护的部分，以使各个表面上的所述未受保护的部分对准。
5. 根据权利要求3所述的过程，其特征在于，所述蚀刻包括利用蚀刻浴来蚀刻所述晶体材料，其中所述光阻层施加于所述晶体材料的产生的一个或更多个受保护的部分，以防止所述一个或更多个受保护的部分的蚀刻，其中所述晶体材料的至少一个未受保护的部分未由所述光阻层覆盖来容许蚀刻。
6. 根据权利要求3所述的过程，其特征在于，所述过程还包括确定是否达到端点，以及在达到所述端点时停止所述蚀刻。
7. 根据权利要求6所述的过程，其特征在于，确定是否达到端点包括确定以下中的至少一个：达到的"V"形或"U"形槽的顶点的深度、达到的所述"V"形或"U"形槽的所述顶点处的厚度，以及所述蚀刻发生的预定持续时间。
8. 根据权利要求7所述的过程，其特征在于，确定是否达到端点确定了所述顶点处的厚度小于大约30微米。
9. 根据权利要求7所述的过程，其特征在于，确定是否达到端点确定了所述顶点处的厚度小于大约15微米。
10. 根据权利要求1所述的过程，其特征在于，所述晶体材料为选自包括以下的组的单晶材料：蓝宝石、金刚砂和硅。
11. 根据权利要求10所述的过程，其特征在于，所述晶体材料为晶片形状。
12. 根据权利要求1所述的过程，其特征在于，所述蚀刻包括利用蚀刻溶液来蚀刻所述晶体材料。
13. 一种由权利要求1的过程生产的切削装置。
14. 一种用于生产切削装置的过程，包括以下步骤：
将光阻层施加于单晶材料的至少一个表面；
蚀刻所述单晶材料来生产至少一个小平面；以及
使所述单晶材料沿所述生产的至少一个小平面的刃口解理来产生尖锐的切削装置。
15. 根据权利要求14所述的过程，其特征在于，所述过程还包括确定晶体材料内的优选平面的步骤，其中所述施加步骤关于所述优选平面的定向施加所述光阻层。
16. 根据权利要求14所述的过程，其特征在于，所述蚀刻生产多个小平面。
17. 根据权利要求14所述的过程，其特征在于，所述至少一个表面为包括第一表面和第二表面的多个表面，并且所述蚀刻步骤蚀刻所述第一表面和所述第二表面来生产多个小平面。
18. 根据权利要求17所述的过程，其特征在于，所述多个小平面形成所述晶体材料的第一侧上的至少一个槽，并且形成所述晶体材料的第二侧上的至少一个槽。
19. 根据权利要求18所述的过程，其特征在于，由所述多个小平面形成在各侧上的顶点相对于所述晶体材料内的确定优选平面对准。
20. 根据权利要求19所述的过程，其特征在于，所述解理步骤沿形成在各侧上的所述顶点解理来生产尖锐的切削装置。
21. 根据权利要求14所述的过程，其特征在于，所述过程还包括确定是否达到端点，以及在达到所述端点时停止所述蚀刻。
22. 根据权利要求14所述的过程，其特征在于，所述单晶材料选自包括以下的组：蓝宝石、金刚砂和硅。
23. 根据权利要求14所述的过程，其特征在于，所述光阻层包括光阻层。
24. 根据权利要求14所述的过程，其特征在于，各个步骤为计算机控制的。
25. 一种由权利要求14所述的过程生产的切削装置。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201261705231P | 2012-09-25 | 2012-09-25 | |
| US61/705231 | 2012-09-25 | ||
| PCT/US2013/061365 WO2014052296A1 (en) | 2012-09-25 | 2013-09-24 | Method for creating atomically sharp edges on objects made of crystal material |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104768721A true CN104768721A (zh) | 2015-07-08 |
Family
ID=50337450
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201380049740.8A Pending CN104768721A (zh) | 2012-09-25 | 2013-09-24 | 在由晶体材料制成的物体上产生原子上尖锐的刃口的方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20140082947A1 (zh) |
| JP (1) | JP2015530161A (zh) |
| KR (1) | KR20150058248A (zh) |
| CN (1) | CN104768721A (zh) |
| WO (1) | WO2014052296A1 (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016010789A2 (en) * | 2014-07-14 | 2016-01-21 | Rubicon Technology, Inc. | Method of cold-cleaving sapphire material at cryogenic temperatures |
| JP6354704B2 (ja) | 2015-08-25 | 2018-07-11 | 日亜化学工業株式会社 | 光学部材の製造方法、半導体レーザ装置の製造方法及び半導体レーザ装置 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5317938A (en) * | 1992-01-16 | 1994-06-07 | Duke University | Method for making microstructural surgical instruments |
| US6615496B1 (en) * | 2000-05-04 | 2003-09-09 | Sandia Corporation | Micromachined cutting blade formed from {211}-oriented silicon |
| US7059054B2 (en) * | 2003-12-24 | 2006-06-13 | Honeywell International Inc. | Cutting blades having pointed tip, ultra-sharp edges, and ultra-flat faces |
| US6933212B1 (en) * | 2004-01-13 | 2005-08-23 | National Semiconductor Corporation | Apparatus and method for dicing semiconductor wafers |
| US7396484B2 (en) * | 2004-04-30 | 2008-07-08 | Becton, Dickinson And Company | Methods of fabricating complex blade geometries from silicon wafers and strengthening blade geometries |
| JP4579611B2 (ja) * | 2004-07-26 | 2010-11-10 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | ドライエッチング方法 |
| WO2007092852A2 (en) * | 2006-02-06 | 2007-08-16 | Mynosys Cellular Devices, Inc. | Microsurgical cutting instruments |
| TW201102240A (en) * | 2009-07-07 | 2011-01-16 | Lai-Ju Cai | Method for directly forming knife mold through one-time etching and knife mold formed by such a method |
-
2013
- 2013-09-24 US US14/035,217 patent/US20140082947A1/en not_active Abandoned
- 2013-09-24 CN CN201380049740.8A patent/CN104768721A/zh active Pending
- 2013-09-24 JP JP2015533272A patent/JP2015530161A/ja active Pending
- 2013-09-24 WO PCT/US2013/061365 patent/WO2014052296A1/en active Application Filing
- 2013-09-24 KR KR1020157007495A patent/KR20150058248A/ko not_active Application Discontinuation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20150058248A (ko) | 2015-05-28 |
| JP2015530161A (ja) | 2015-10-15 |
| WO2014052296A1 (en) | 2014-04-03 |
| US20140082947A1 (en) | 2014-03-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TW552497B (en) | Flexible electronic device | |
| JP6663160B2 (ja) | ウェハー | |
| JP2006023649A (ja) | 半導体集積回路パターンの検証方法、フォトマスクの作成方法、半導体集積回路装置の製造方法、及び半導体集積回路パターンの検証方法を実現するためのプログラム | |
| JP2009002785A (ja) | 半導体装置の寸法測定装置及び寸法測定方法 | |
| CN104768721A (zh) | 在由晶体材料制成的物体上产生原子上尖锐的刃口的方法 | |
| TW200826156A (en) | Method, an alignment mark and use of a hard mask material | |
| US8136084B2 (en) | Arranging through silicon vias in IC layout | |
| WO2014205960A1 (zh) | 切割不规则图形基板的方法和显示装置 | |
| Kim et al. | Fabrication of a vertical sidewall using double-sided anisotropic etching of< 1 0 0> oriented silicon | |
| US5259925A (en) | Method of cleaning a plurality of semiconductor devices | |
| JP4694263B2 (ja) | 接合基板の切断方法 | |
| CN101485006B (zh) | 相变合金蚀刻 | |
| JP2003257843A (ja) | チップ配置決定装置及び方法 | |
| Taylor et al. | Characterizing and predicting spatial nonuniformity in the deep reactive ion etching of silicon | |
| Zubel | The model of etching of (hkl) planes in monocrystalline silicon | |
| EP1469345A2 (en) | Complementary division condition determining method and program and complementary division method | |
| JP2006148099A (ja) | エッチング終点の検出方法 | |
| US6872630B1 (en) | Using V-groove etching method to reduce alignment mark asymmetric damage in integrated circuit process | |
| Wu et al. | An analytical model for step height reduction in CMP with different pattern densities | |
| JP2009302309A (ja) | アライメントマーク構造およびこれを用いた位置合わせ方法 | |
| JP6749608B2 (ja) | ガラス基板の製造方法 | |
| Wang et al. | High-accuracy alignment of the grating pattern along silicon< 1 1 2> directions using a short rectangular array | |
| JPS6074630A (ja) | （１００）ＩｎＰ基板ウエハの方位を決定する方法 | |
| JP2010010184A (ja) | Ｔｅｇパターンおよびそれを用いた半導体装置の信頼性評価方法 | |
| Wallentin et al. | Solid–liquid–vapor metal-catalyzed etching of lateral and vertical nanopores |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20150708 |