(57)【要約】手術ナイフのブレードは、単結晶シリコンを素材として使用し、研磨面の面方位が〈１１０〉又は〈１００〉の単結晶シリコンウエハを結晶異方性エッチングすることにより形成される。このブレードは、結晶異方性エッチングの高次面としてのエッジを有し、このエッジは前記研磨面に対して鋭利な角度で傾斜する。これにより、この手術ナイフのブレードは、鋭利な切れ味を有し、また切れ味の品質のばらつきが抑制される。
2008069323.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨面の面方位が〈１１０〉又は〈１００〉の単結晶シリコンウエハを結晶異方性エッチングすることにより、前記研磨面に対して傾斜する斜面が形成されたブレードを有し、前記斜面とウエハの前記研磨面との間にエッジが形成されていることを特徴とする手術ナイフ。
【請求項２】
前記研磨面の面方位が〈１１０〉であり、前記エッジを構成する斜面は、結晶異方性エッチングにより形成された高次面を含むことを特徴とする請求項１に記載の手術ナイフ。
【請求項３】
前記研磨面の面方位が〈１００〉であり、前記エッジを構成する斜面は、結晶異方性エッチングにより形成された高次面を含むことを特徴とする請求項１に記載の手術ナイフ。
【請求項４】
研磨面の面方位が〈１１０〉又は〈１００〉の単結晶シリコンウエハを結晶異方性エッチングすることにより、前記研磨面に対して傾斜する斜面が形成され前記斜面とウエハの前記研磨面との間にエッジが形成されているブレードと、このブレードの周辺のブレードから離隔した位置に設けられたリムと、前記リムと前記ブレードの前記エッジが形成されていない部分とを連結するリブとを有することを特徴とする手術ナイフ用ブレード。
【請求項５】
前記請求項１乃至４のいずれか１項に記載の手術ナイフ用ブレードの製造方法において、前記単結晶シリコンウエハ上に製品ブレードの他に検査用ダミー部を含むマスクパターンを形成し、結晶異方性エッチングにより、前記マスクパターンをマスクとして前記シリコンウエハをエッチングすることにより、前記手術用ナイフを製造することを特徴とする手術ナイフ用ブレードの製造方法。
【請求項６】
前記請求項４に記載の手術ナイフ用ブレードを前記リブから切り離して、先端にブレードが取り付けられた手術ナイフとするための手術ナイフ用ハンドルにおいて、ハンドル本体と、このハンドル本体の前端に設けられ前端部が開閉するように後端部が前記ハンドル本体に対して回動可能に支持された開閉部と、この開閉部の側縁に設けられ前記開閉部が閉じられたときに前記リブを切断する突起と、を有することを特徴とする手術ナイフ用ハンドル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、眼科、外科及びその他の医科で使用する手術ナイフに関し、特に、単結晶シリコンウエハの結晶異方性エッチングにより製造される手術ナイフ用ブレード及びその製造方法、このブレードを使用した手術ナイフ、並びに前記ブレードが取り付けられる手術ナイフ用ハンドルに関する。
【背景技術】
【０００２】
眼科用又は外科用の手術ナイフは、体表面（皮膚、角膜等）を切開するもので、切れ味が優れていることが必要である。切れ味が優れていれば、切開創口を必要以上に傷付けることなく、直線的に切ることができ、治癒を早めて瘢痕が残らないか、又は瘢痕が目立たないようにすることができる。また、眼科角膜手術では、術後の乱視を防止することができる。このため、切れ味が良く、軽い力できれいに切れる手術ナイフの開発が要望されている。【０００３】
従来の手術ナイフとしては、金属（ステンレス鋼等）を加工したもの、又はダイヤモンドの結晶構造を利用して研磨したもの等がある。この金属製ナイフは、機械的なプレス、切断又は切削加工による方法と、電気化学的な加工（electroforming）又は研磨による方法と、それらの組合せの方法とにより、製造されている。しかし、金属製ナイフは、エッジ（刃先）の成形に限界があり、切れ味がダイヤモンドナイフよりも悪く、加工バラツキにより品質が安定しないという問題点がある。なお、エッジとは、刃の端のことをいう。【０００４】
また、機械的な加工では、加工精度と量産性が反比例の関係にある。即ち、短時間に大量に生産しようとすると、加工ばらつきを含んだものとなり、切れ味品質が低下する、時間をかけて機械加工すれば、量産が困難となる。【０００５】
一方、ダイヤモンドナイフは、結晶構造方向に沿って研磨することにより、切れ味が極めて良く、品質も安定したものを製造できるが、ダイヤモンドナイフは、価格が高く、量産性が低いという難点がある。【０００６】
そこで、単結晶シリコンをエッチングして製造する手術ナイフが提案されている（特許文献１，２，３）。なお、エッチングにはドライエッチングとウェットエッチングがある。ドライエッチングは反応性ガス又はイオンビームによってエッチングする方法で、ウェットエッチングは液体中のイオンによってエッチングする方法である。また、エッチングが進む方向によって分けると、等方性エッチングと異方性エッチングがある。等方性エッチングはどの方向にも同じ速度でエッチングが進むもので、ウェットエッチングとドライエッチングのいずれの方法でも可能である。また、異方性エッチングの中にも、結晶構造の方向に依存してエッチング速度が異なるウェットエッチングと、イオンビームの照射方向に依存するドライエッチングとがある。そして、ウェットエッチングにおける異方性エッチングは、そのエッチング方向が結晶構造に依存するため、これは結晶異方性エッチングと呼ばれている。特許文献１に記載の単結晶シリコンを使用した外科用ナイフは、ウエハにトレンチを切削加工により形成し、このウエハを等方性エッチング液溶液内に浸漬し、結晶材料を均一に取り除いて、ブレードを得る方法により製造される。【０００７】
また、特許文献２に記載のブレードは、〈１００〉単結晶シリコンを使用し、〈１００〉面からなる相互に平行な上面及び底面と、この上面及び底面間に形成された〈１１１〉面及び〈１１０〉面からなるカッティングエッジとを有する。このブレードは、単結晶シリコンウエハを結晶異方性エッチングすることにより形成される。しかし、この特許文献２においては、〈１１１〉面、〈１１０〉面等の基本面のみからエッジが構成されている。なお、〈１００〉、〈１１０〉、〈１１１〉面等のように、０と１だけで示される面を基本面、それ以外（〈２１０〉、〈２１１〉、〈３２１〉等）を高次面という。【０００８】
更に、特許文献３に記載のブレードは、金属材料で形成したエッジを収束イオンビーム（ＦＩＢ（Focused Ion Beam））によりミリング加工して、鋭利なエッジに成形したものである。このＦＩＢはビーム方向に依存するドライエッチングである。【０００９】
【特許文献１】特表２００５−５１９７０３号公報
【特許文献２】米国特許ＵＳ７，０５９，０５４
【特許文献３】ヨーロッパ特許ＥＰ１０９２５１５Ａ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述の特許文献１に記載の手術ナイフは、機械加工と等方性ウエットエッチングとを併用するものであるため、前述の機械加工の欠点が残存する。即ち、特許文献１の技術では、切れ味が良くなく、また切れ味の品質がばらつくという問題点がある。従って、特許文献１では、結晶構造を利用していないため、ブレードの形状及び切れ味は機械加工精度に限定されてしまい、実用的なナイフ形状及び刃先角度を得ることができない。【００１１】
また、このように、シリコンブレードを機械加工及び等方性エッチングにより形成する方法では、工程が多くなり、品質がばらつく要素が増えるため、生産上、不利である。【００１２】
更に、特許文献２に記載のブレードは、表裏両面が〈１００〉面であり、この表面に対して傾斜するエッジ斜面は〈１１１〉面及び〈１１０〉面等の基本面であるから、表面とエッジ斜面とのなす角度は、５４°と大きくなる。このため、エッジ角度が大きく、鋭利な切れ味を期待することができない。【００１３】
更にまた、特許文献３に記載のブレードは、ＦＩＢという異方性エッチング（ドライエッチング）によりエッジが成形されており、エッジの鋭利化が図られているが、ブレード自体は形状を機械加工する必要であり、形状のバラツキは回避できない。【００１４】
従来の金属性ブレードやダイヤモンドナイフはブレードの研磨工程など製造時の取扱い中に、作業者がエッジに触れると負傷し、エッジが他のものに接触すると変形して切れなくなる。また、手術などで使用するときにも準備しているときに接触させると切れなくなる可能性がある。【００１５】
特許文献１ではあらかじめ基板をテープで裏打ちした後にエッチングすることで、ブレードの散逸及びブレードのエッジ又は切っ先が硬いものに接触することを防止しているが、ブレード単体をテープから離脱させ、ハンドルに組み込む際にエッジがピンセットなどの把持具に接触するおそれが高い。【００１６】
特許文献２にはブレードを作る方法が開示されているものの、ブレード形成後のハンドルへの組み込み作業時において、エッジが硬いものに接触して破損する虞がある。【００１７】
特許文献３にはブレードを固定する台が開示されているものの、エッジを包装する作業等において、エッジが硬いものに接触して破損する虞がある。【００１８】
切れ味試験は、通常抜き取りサンプルによる使用試験で行う。一度使用すると切れ味が低下するため、破壊試験となる。従って、生産した数量に対してサンプル数量分差し引いたものが、製品となる。【００１９】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、単結晶シリコンを素材として使用し、鋭利な切れ味を有し、また切れ味の品質のばらつきが抑制されており、低コストで且つ高生産性で、実用的な手術ナイフ、手術ナイフ用ハンドル及び手術ナイフ用ブレードを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明に係る手術ナイフは、研磨面の面方位が〈１１０〉又は〈１００〉の単結晶シリコンウエハを結晶異方性エッチングすることにより、前記研磨面に対して傾斜する斜面が形成されたブレードを有し、前記斜面とウエハの前記研磨面との間にエッジが形成されていることを特徴とする。【００２１】
この手術ナイフにおいては、前記研磨面の面方位が〈１１０〉である場合は、前記エッジを構成する斜面は、結晶異方性エッチングにより形成された高次面、例えば〈３２２〉及び〈３１１〉面である。【００２２】
また、前記研磨面の面方位が〈１００〉である場合は、前記エッジを構成する斜面は、結晶異方性エッチングにより形成された高次面及び基本面、例えば〈１２２〉及び〈０１１〉である。【００２３】
本発明に係る手術ナイフ用ブレードは、研磨面の面方位が〈１１０〉又は〈１００〉の単結晶シリコンウエハを結晶異方性エッチングすることにより、前記研磨面に対して傾斜する斜面が形成され前記斜面とウエハの前記研磨面との間にエッジが形成されているブレードと、このブレードの周辺のブレードから離隔した位置に設けられたリムと、前記リムと前記ブレードの前記エッジが形成されていない部分とを連結するリブとを有することを特徴とする。【００２４】
本発明に係る手術ナイフ用ブレードの製造方法は、前記単結晶シリコンウエハ上に製品ブレードの他に検査用ダミー部を含むマスクパターンを形成し、結晶異方性エッチングにより、前記マスクパターンをマスクとして前記シリコンウエハをエッチングすることにより、前記手術用ナイフを製造することを特徴とする。【００２５】
また、本発明に係る手術ナイフ用ハンドルは、前述の手術ナイフ用ブレードを前記リブから切り離して、先端にブレードが取り付けられた手術ナイフとするための手術ナイフ用ハンドルにおいて、ハンドル本体と、このハンドル本体の前端に設けられ前端部が開閉するように後端部が前記ハンドル本体に対して回動可能に支持された開閉部と、この開閉部の側縁に設けられ前記開閉部が閉じられたときに前記リブを切断する突起と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明においては、半導体材料として周知の単結晶シリコンを素材として使用する。この単結晶シリコンに対し、フォトリソグラフィによって、ブレード、リム及びリブ、並びにダミーブレードの形状を単結晶シリコンウエハの研磨面に転写し、結晶異方性のエッチングにより単結晶シリコンウエハを加工するので、手術ナイフの製造に通常の半導体製造技術を適用することができ、低コストで高精度の均一な切れ味の手術ナイフを得ることができる。【００２７】
また、単結晶シリコンを結晶異方性エッチングすることにより、原子結合サイズ（格子常数５．４３Å）の数１０倍程度の１０〜５０ｎｍまでエッジを鋭利にすることが可能になる。この結果、エッジと皮膚等の手術対象物との間の接触面積が小さくなり、弱い力でも皮膚等を切開するのに十分な力（圧力）を印加することができる。このため、刃先を痛めることなく、簡単に切ることができ、優れた切り味が得られる。【００２８】
本願請求項２においては、研磨面の面方位が〈１１０〉であり、エッジを構成する斜面は、例えば、図１に示すように、〈３２２〉及び〈３１１〉であるので、図１に示すように、ブレード先端の〈３１１〉面とブレード裏面（研磨面）とのなす角度は３４°、ブレード側縁の〈３２２〉面とブレード裏面とのなす角度は３３°となり、極めて鋭利な刃先角度が得られる。【００２９】
また、本願請求項３においても、研磨面の面方位が〈１００〉であり、エッジを構成する斜面は、図１４に示すように、例えば、〈１２２〉及び〈０１１〉であるので、図１４に示すように、ブレード先端の〈０１１〉面とブレード裏面（研磨面）とのなす角度は、４５°、ブレード側縁の〈１２２〉面とブレード裏面とのなす角度は４８°となり、特許文献２に記載のブレードの５４°よりも小さく、鋭利な刃先角度のブレードが得られる。【００３０】
更に、本願請求項４及び５においては、例えば、シリコンウエハ上に、ブレード及び必要に応じてダミーブレードのためのマスクパターンを形成し、これらのブレードの周囲にリム用のマスクパターンを配置し、更に、リムとブレードとを連結するリブ用のマスクパターンを形成することにより、半導体製造技術で周知のフォトリソグラフィにより、これらのブレード、リム及びリブのパターンをシリコンウエハに形成することができる。そして、本願請求項６に記載のハンドルを使用し、その開閉部を開いた状態でブレードを開閉部の口に挿入し、開閉部を閉じることにより、開閉部がブレードを挟持し、突起がリブを劈開切断するので、極めて簡単な操作で、ブレードをリブから分離し、ハンドルの先端にブレードを取り付けることができる。また、このブレードをハンドルに取り付ける際に、ブレードを作業者がつかんだり、保持したりする必要がなく、従って、作業者がブレードに接触しないので、作業者の指がブレードのエッジに触れることによる切り味の劣化を防止することができる。また、ブレードのエッジにより指が負傷してしまうことを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態の〈１１０〉面方位の単結晶シリコンを使用したブレード１を示す平面図である。
【図２】（ａ）はマスクパターン５を示し、（ｂ）はマスクパターンとブレードとの関係を示し、（ｃ）はブレードの斜視図を示す。
【図３】手術ナイフを示す図である。
【図４】ブレードの製造方法を工程順に示す断面図である。
【図５】（ａ）はリム付きブレードのマスクパターンを示し、（ｂ）はこのマスクパターンとエッチング結果を示す断面図である。
【図６】（ａ）はリム付きブレードの斜視図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は斜視図、（ｄ）はリムとブレードとの連結点を拡大して示す図、（ｅ）はブレードを後方から見た斜視図である。
【図７】本発明の実施形態のハンドルを示す斜視図である。
【図８】このハンドルにブレードを取り付ける方法を示す斜視図である。
【図９】ブレードの片側にリブを設けた片側リブのマスクパターンを示す平面図である。
【図１０】（ａ）は片側リブの場合のリム付きブレードを示す平面図、（ｂ）は斜視図、（ｃ）はリブとブレードとの連結部の拡大平面図である。
【図１１】ハンドルが予め取り付けられたリム付きブレードを示す斜視図である。
【図１２】（ａ）はブレードの他に、捨て刃を設けたリム付きブレードを示す平面図、（ｂ）は断面図である。
【図１３】同じく捨て刃を備えたリム付きブレードを示す平面図である。
【図１４】本発明の他の実施形態の〈１００〉面方位の単結晶シリコンを使用したブレードを示す平面図である。
【図１５】（ａ）はマスクパターンを示す平面図、（ｂ）はマスクパターンとブレードとの関係を示す図、（ｃ）はブレードを示す斜視図である。
【図１６】（ａ）はリム付きブレードのマスクパターン、（ｂ）はマスクパターンとエッチング結果との関係を示す断面図である。
【図１７】（ａ）はリム付きブレードを示す斜視図、（ｂ）はブレードとリブとの連結部の拡大図、（ｃ）はリム付きブレードの平面図、（ｄ）はブレードを後方から見た斜視図である。
【符号の説明】
【００３２】
１    ブレード
２    エッジ
３    切っ先
４    ハンドル
５    マスクパターン
６    ナイフ
１０    単結晶シリコンウエハ
１１    酸化膜
１２    酸化膜
１３    レジスト
１４    マスクパターン
１５    斜面
２０，２１，２２、８２，８３    部分
３０    ブレード
３１    リム
３２    リブ
３３    エッジ
３４    切っ先
３５    捨て刃
３６    捨て刃
４０    ハンドル
４１    固定部
４２    開閉部
４３    凹部
４４    突起
５０    部分
５１    部分
５２    部分
６０    ブレード
６１    リム
６２    リブ
６５    ハンドル
７０    ブレード
７１    エッジ
７２    切っ先
７４    コーナー部
８０，８１    マスクパターン
９２    リブ
４０ａ    本体
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明の第１実施形態のブレード１を示す平面図である。このブレード１は、単結晶シリコンウエハの研磨された表裏両面が、〈１１０〉の面方位を有する。このウエハに対し、図２（ａ）に示すマスクパターン５を形成し、結晶異方性エッチングを施すことにより、図２（ｃ）の斜視図に示すブレード１が得られる。このブレード１とマスクパターン５とを重ねて表示すると、図２（ｂ）に示すように、結晶異方性エッチングにより、マスクパターン５の縁部下方までシリコンが侵食され、ブレード１の側面が傾斜したものとなり、更にブレード１の先端が若干後退する。【００３４】
このようなブレード１は、図３に示すように、ハンドル４の先端に取り付けられて、手術ナイフ６が組み立てられる。なお、ブレード１は、ハンドル４の先端に取り付けられる刃の部分を指し、このブレード１の先端が切っ先３であり、ブレード１の側縁の傾斜面が対象物を切開するエッジである。【００３５】
図４（ａ）乃至（ｊ）は単結晶シリコンウエハから図１に示すブレード１を得るための方法を工程順に示すウエハの断面図である。先ず、図４（ａ）に示すように、表裏両面を研磨した単結晶シリコンウエハ１０の表裏両面の上に、酸化膜１１，１２を形成し、図４（ｂ）に示すように、ウエハ１０の表面上の酸化膜１１の上にレジスト１３を厚さが約１μｍになるようにスピンコーティング法により塗布する。【００３６】
次に、図４（ｃ）に示すように、レジスト１３上に、予めブレードパターンを形成したハードマスク（又は、パターンフィルム）１４を重ねる。そして、図４（ｄ）に示すように、全面を紫外線により露光する。次いで、ハードマスク（又は、パターンフィルム）１４を除去して、露光したウエハを現像及び洗浄すると、ハードマスク（又は、パターンフィルム）１４のマスクパターンにより覆われて紫外線が露光しなかった部分のレジスト１３が残存し、露光された部分のレジスト１３が除去される。その後、図４（ｅ）に示すように、ハードマスク（又は、パターンフィルム）１４を除去すると、レジスト１３のパターンが形成される。【００３７】
次いで、図４（ｆ）に示すように、レジスト１３をマスクとして、バッファードフッ酸等のフッ酸で等方性エッチングすると、レジスト１３のマスクに覆われていない部分の酸化膜１１が除去される。そして、図４（ｇ）に示すように、レジスト１３を除去すると、単結晶シリコンウエハ１０の表面上に、酸化膜１１のパターンが形成される。この酸化膜１１のパターンが図２（ａ）に示すマスクパターン５である。【００３８】
この状態で、図４（ｇ）乃至（ｉ）に示すように、単結晶シリコンウエハ１０を結晶異方性エッチングする。この結晶異方性エッチングは、濃度と温度が管理されているエッチング液にウエハ１０を浸漬し、浸漬後、所定時間経過した後、ウエハ１０を取り出して、洗浄する。この結晶異方性エッチングにおいて、単結晶シリコン１０における酸化膜１１に覆われていない部分からエッチングされ、マスクパターンに沿った〈１１１〉面及び時間と共にエッチングが進行する高次面が出現する。これにより、酸化膜１１の縁部においては、単結晶シリコンウエハ１０の表裏面に対して傾斜した斜面１５となってエッチングが進行する。最終的には、斜面１５が酸化膜１２まで達し、単結晶シリコンウエハ１０の上部酸化膜１１の下方の部分は隣接する部分から分離される。その後、図４（ｊ）に示すように、酸化膜１１及び１２を除去し、洗浄する。【００３９】
これにより、図１に示すブレード１が得られる。このとき、マスクパターン（酸化膜１１）と、成形されたブレード１との間の関係は、図２（ｂ）に示すようになる。即ち、ブレード１は、図１に示すように、表裏両面が研磨面で面方位が〈１１０〉であり、ブレード１の先端の切っ先３は、２個の〈３１１〉面がブレード１の中心線で交差するように形成されており、この切っ先３から後方に向けてブレード１の幅が広がり、その拡幅部の縁部にエッジ２が形成される。そして、ブレード１の後部側縁と、後端部にも斜面が形成される。エッジ２の斜面は、〈３２２〉面であり、後部側縁は〈１１１〉面、後端部は〈１００〉面である。【００４０】
このように、結晶異方性エッチングにより、表裏面が〈１１０〉面であるブレード１の縁部に、切っ先３に〈３１１〉面、エッジ２に〈３２２〉面、後部側縁に〈１１１〉面、後端部に〈１００〉面というように、特定の面方位の斜面が形成される。この場合に、切っ先３の〈３１１〉面は表裏面に対し３４°の角度をなし、エッジ２の〈３２２〉面は表裏面に対し３３°の角度をなす。そして、ブレードの中心線方向の切っ先３の表裏面に対する角度は２９°である。よって、ブレード１における刃となる部分がなす角度は極めて小さく、鋭利な手術ナイフが得られる。なお、後部側縁の〈１１１〉面がなす角度は３５°、後端部の〈１００〉面がなす角度は４５°である。【００４１】
このような面は、得ようとするブレード形状に合わせて図２（ａ）に示すようなマスクパターン（例えば、先端鋭角が３０°、後部側縁が〈１００〉面に平行）を形成し、エッチング液を例えばＫＯＨ水溶液として結晶異方性エッチングし、エッチング時間を管理することにより、〈３１１〉面、〈３２２〉面等の高次面が現れて形成することができる。得られたブレード１の寸法例は、ウエハの厚さを１５０μｍにした場合、例えば幅が２．４ｍｍ、〈３１１〉２面の幅が０．４ｍｍ、エッジ２のブレード中心線方向の長さが４．５ｍｍとなる。【００４２】
おおよそのエッチング時間は、ウエハの厚さ（例えば１５０μｍ）を〈１１０〉面のエッチングレートで除した時間とする。〈１１０〉面のエッチングレートは、エッチング液がＫＯＨであり、質量濃度が２５％、温度が４０℃の場合は、１０．４μｍ／時間である。エッジは、高次面で形成されるため、厳密な時間管理が必要である。【００４３】
本実施形態においては、結晶異方性エッチングにより形成されるエッジ及び切っ先の傾斜面を構成する高次面が〈３２２〉、〈３１１〉であるが、その形成のためのエッチング条件の一例は以下のとおりである。【００４４】
２０質量％のＫＯＨ水溶液を使用した場合に、エッチング時間は下記表１により表される。【００４５】
【表１】
2008069323.tif 000003
【００４６】
ただし〈３２２〉、〈３１１〉などの高次面はマスクパターンの形状に近いものが形成される。ナイフ先端角度が３０°のマスクパターンを使用すると、図１において、エッジ２は、〈４３３〉面と〈３２２〉面との間になり、エッジ角度は３１〜３２°になる。これを、図１においては、〈３２２〉と表現している。〈１１０〉ウエハで〈１１１〉面を利用する場合、エッジの角度は３５．２６°なので、高次面によって鋭いエッジが得られる。【００４７】
なお、マスクパターンのナイフ先端角度を７０°にすると、エッジは〈２１（−１）〉面になり、エッジ角度は３０°になる。【００４８】
このように、エッチング条件は同じでもマスクパターンの角度によって面方位を変えることができる。よって、〈１１０〉ウエハを使用しても、その高次面は〈３１１〉、〈３２２〉に限らず、種々の高次面をエッジ又は切っ先に使用することができる。【００４９】
以上のように、面方位が〈１１０〉の単結晶シリコンウエハに対し、所定のマスクパターンを使用して結晶異方性エッチングすることにより、エッジが極めて鋭利な手術ナイフを得ることができる。しかも、その形成工程は、通常の半導体製造技術のものを使用することができ、容易かつ低コストであり、切れ味の品質のばらつきも小さい。【００５０】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図５（ａ）はこの実施形態のマスクパターンを示す平面図、図５（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線による断面図である。また、図６（ａ）は得られたブレード形状を示し、図６（ｂ）は平面図、（ｃ）は斜視図、（ｄ）はブレードとリブとの接続部を拡大して示す図、（ｅ）はブレード後方からみた斜視図である。図５に示すように、マスクパターンは、ブレード３０に対応する部分２０と、リム３１（図５には図示せず、図６参照）に対応する部分２１と、リブ３２に対応する部分２２とからなる。ブレード部分２０とリブ部分２２とは、適当な間隔で離隔している。このようなマスクパターン（部分２０，２１，２２）を使用して単結晶シリコンウエハを結晶異方性エッチングすると、図６に示すような形状のブレード３０、リブ３１及びリム３２が得られる。この場合に、図５（ｂ）に示すように、ブレード３０及びリブ３２の側面は傾斜して斜面となっており、僅かな厚さ部分でブレード３０とリブ３２とが連結されている。この図６に示すブレード３０は、リブ３２に支持されて、ブレード３０の切っ先及びエッジがリム３１に囲まれるような位置に配置されている。従って、ブレード３０の取り扱い中に、作業者がブレード３０の切っ先又はエッジが不用意に接触して負傷したり、ブレードの刃先及びエッジが硬いものに当接して、切っ先及びエッジが破損したり劣化したりすることが防止される。よって、リム３１及びリブ３２を設けることによりブレード３０の取り扱いが極めて容易になる。また、このように、ブレード３０をリブ３２で支持することにより、後述するように、ブレードをハンドルに容易に取り付けることができる。【００５１】
図７は本発明の実施形態に係る手術ナイフ用ハンドル４０を示す斜視図、図８はそのブレード取付方法を示す斜視図である。図６に示すように、ウエハの結晶異方性エッチングにより、リム３１及びリブ３２が僅かな厚さ部分で連結するように形成されたブレード３０に対し、ブレード３０に作業者が接触することなく、図７に示すハンドル４０を取り付ける。このハンドル４０は、作業者が握持するハンドル本体４０ａを有し、このハンドル本体４０ａの先端部には、ハンドル本体４０ａの下半部を構成する固定部４１と、この固定部４１と共に、ハンドル本体４０ａの先端部を構成し、ハンドル本体４０ａに対して回動可能に支持された開閉部４２とが設けられている。開閉部４２の両側縁には突起４４が設けられ、固定部４１の両側縁における突起４４に整合する位置には突起４４が嵌入する凹部４３が設けられている。また、ハンドル本体４０ａの少なくとも先端部側の部分は中空であり、固定部４１及び開閉部４２は相互に重ねられたときに、側壁同士が当接した状態で、内部に空間が形成されるようになっている。また、固定部４１の先端縁はＵ字状をなし、ブレード３０が固定部４１の内底面上に重ねられた状態で、開閉部４２を閉じると、この開閉部４２と固定部４１との間で、ブレード３０が挟持されるようになっている。【００５２】
そこで、図８に示すように、結晶異方性エッチング後のブレード３０に対し、開閉部４２を開いた状態で、ハンドル４０をブレード３０に近付け、固定部４１の凹部４３がリブ３２とブレード３０との連結部に整合するようにハンドル４０を位置させる。そして、開閉部４２を固定部４１に重ねるように開閉部４２を閉じると、開閉部４２の突起４４が凹部４３内に嵌合され、これにより、リブ３２とブレード３０との連結部が切断される。また、同時に、開閉部４２の突起４４が固定部４１の凹部４３内に嵌合して係止され、これにより、開閉部４２が開くことがなく、分離されたブレード３０が開閉部４２と固定部４１との間に挟持される。このようにして、ブレード３０がハンドル４０に作業者がブレード３０に接触することなく取り付けられる。従って、ブレードに皮脂が付着したりして、ブレードの切れ味が劣化することが防止される。【００５３】
次に、ブレードの片側側縁にのみリブを連結させた手術ナイフ用ブレードについて説明する。図９は、このブレードのマスクパターンを示す平面図である。図９に示すように、このマスクパターンは、ブレードに対応する部分５０と、このブレード部分５０の長手方向及び幅方向に延びるリム部分５１と、リム部分５１からブレード部分５０に向かって延びるリブ部分５２とから構成されている。そして、本実施形態においては、ブレード部分５０の片側側縁近傍にのみリブ部分５２が配置されており、このリブ部分５２はブレード部分５０から若干離隔するようにパターン形成されている。【００５４】
そして、この図９に示すマスクパターンを使用して、単結晶シリコンを結晶異方性エッチングすると、図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す形状のブレード６０，リム６１及びリブ６２が得られる。このブレード６０は一側縁において、１個のリブ６２に連結されている。【００５５】
図１１はハンドル６５が予め装着されたリム付きブレードを示す斜視図である。図８のハンドル４０のように手術ナイフを使用するときに、ブレードを取り付ける以外に、あらかじめハンドルを取り付けて製品にした例である。このハンドル６５にブレード６０を固定する方法として、ハンドルとの隙間に充填して固める接着、熱可塑性の材料をハンドルに用いて加熱する溶着などがある。このように、ブレード６０にハンドル６５が予め装着されているので、ハンドル６５をその中心軸の回りに回転させることにより、ブレード６０をリブ６２から容易に切り離すことができる。【００５６】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。図１２（ａ）は切れ味確認用のダミーブレード（捨て刃）を設けたリム付きブレードを示す平面図、図１２（ｂ）はそのＡ−Ａ線による断面図である。ブレード３０のエッジ３３及び切っ先３４には、結晶異方性エッチングにより、所定の鋭利な角度の斜面が形成されており、同時に、リム３１の側縁にも、斜面が形成される。このリム３１の側縁に形成された斜面は、ブレード３０のエッジ３３の斜面と同一の断面角度で傾斜したものであり、リム３１に形成されたダミーブレード３５となる。そこで、リム付きブレードからブレード３０を取り外した後、このダミーブレード３５を利用して、切れ味の確認を行うことができる。これにより、製品としてのブレード３０を無駄にすることなく、結晶異方性エッチングを含む製造工程における良否を確認試験し、製品出荷検査に換えることができる。又は、使用するときに外したリムを用いて、切れ味を確認することができる。【００５７】
図１３は本実施形態の変形例を示す平面図である。この変形例においては、製品のブレード３０を形成する領域の外側に、製品用ブレード先端と同じ形状のダミーブレード３６を形成し、このダミーブレード３６で切れ味を確認試験する。この変形例においては、ダミーブレード３６をハンドルに取り付けて手術ナイフに組立て、この手術ナイフで切れ味を確認試験できるので、より実際に即した確認を行うことができる。【００５８】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。本実施形態は、表裏両面の研磨面が、〈１００〉面である単結晶シリコンを使用してブレードを製造した場合のものである。図１４は、本実施形態の手術ナイフのブレード７０を示す平面図、図１５（ａ）はその製造のためのマスクパターン８０を示す平面図、図１５（ｂ）はブレード７０とマスクパターン８０との関係を示す図、図１５（ｃ）はブレード７０の斜視図である。このようなマスクパターン８０を使用して結晶異方性エッチングすることにより、ブレード７０を成形することができる。このブレード７０においては、切っ先７２がブレード中心線の両側に〈０１１〉面が形成されたものであり、〈０１１〉面とブレード裏面とのなす角度は４５°であるが、この２つの〈０１１〉面が交差する線（中心線）とブレード裏面とがなす角度は５５°である。この切っ先７２から後部側に向かってブレード中心線に対して傾斜するように直線的に延びるエッジ７１が設けられており、このエッジ７１は〈１２２〉面であり、ブレード裏面に対して４８°で傾斜する。ブレード７０の後部側縁７３はブレード裏面に対して５５°で傾斜する〈１１１〉面であり、後部コーナー部７４はブレード裏面に対して４５°で傾斜する〈１０１〉面である。更に、ブレード後端縁７５はブレード裏面に対して５５°で傾斜する〈１１１〉面である。【００５９】
図１６（ａ）はこの面方位が〈１００〉である単結晶シリコンを使用して、リム付きブレードを成形するときのリム部のマスクパターン８１を示す平面図、図１６（ｂ）は図１６（ａ）のＡ−Ａ線による断面図であって、このマスクパターン８１による単結晶シリコンのエッチング結果を示す図である。マスクパターン８１は、ブレード用マスクパターン８０を取り囲むリム部分８２と、このリム部分８２からブレード用マスクパターン８０に向けて延びるリブ部分８３とから構成されている。そして、このマスクパターン８０，８１から、図１６（ｂ）に示すように、傾斜角５５°の斜面（〈１１１〉面）が形成される。【００６０】
図１７はこのマスクパターン８０，８１を使用して結晶異方性エッチングすることにより形成されたリム付きブレードを示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）はブレード７０とリブ９２との連結部を拡大して示す平面図、（ｃ）は平面図、（ｄ）はブレード後部からみた斜視図である。このブレード７０は、図１４に示すように、鋭利な角度で傾斜する斜面を有するエッジ７１と切っ先７２が形成される。【００６１】
この〈１００〉ウエハを使用した場合にも、前述と同様に、マスクパターンの先端角度を適切に設定することにより、結晶異方性エッチングにより種々の高次面を形成することができる。上記〈１２２〉、〈０１１〉面は一例に過ぎない。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、眼科又は外科の手術用ナイフとして好適である。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年10月8日(2008.10.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨面の面方位が〈１１０〉又は〈１００〉の単結晶シリコンウエハを結晶異方性エッチングすることにより、前記研磨面に対して傾斜する斜面が形成されたブレードを有し、前記斜面とウエハの前記研磨面との間にエッジが形成されており、前記エッジを構成する斜面は、結晶異方性エッチングにより形成された高次面を含むことを特徴とする手術ナイフ。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
（削除）
【請求項４】
研磨面の面方位が〈１１０〉又は〈１００〉の単結晶シリコンウエハを結晶異方性エッチングすることにより、前記研磨面に対して傾斜する高次面を含む斜面が形成され前記斜面とウエハの前記研磨面との間にエッジが形成されているブレードと、このブレードの周辺のブレードから離隔した位置に設けられたリムと、前記リムと前記ブレードの前記エッジが形成されていない部分とを連結するリブとを有することを特徴とする手術ナイフ用ブレード。
【請求項５】
前記請求項４に記載の手術ナイフ用ブレードの製造方法において、前記単結晶シリコンウエハ上に製品ブレードの他に検査用ダミー部を含むマスクパターンを形成し、結晶異方性エッチングにより、前記マスクパターンをマスクとして前記シリコンウエハをエッチングすることにより、前記手術用ナイフを製造することを特徴とする手術ナイフ用ブレードの製造方法。
【請求項６】
前記請求項４に記載の手術ナイフ用ブレードを前記リブから切り離して、先端にブレードが取り付けられた手術ナイフとするための手術ナイフ用ハンドルにおいて、ハンドル本体と、このハンドル本体の前端に設けられ前端部が開閉するように後端部が前記ハンドル本体に対して回動可能に支持された開閉部と、この開閉部の側縁に設けられ前記開閉部が閉じられたときに前記リブを切断する突起と、を有することを特徴とする手術ナイフ用ハンドル。
【国際調査報告】
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