(57)【要約】  眼科手術用ブレードが、単結晶または多結晶質物質、好ましくは、ウェーハの形で単結晶または多結晶質物質から製造される。この方法は、単結晶または多結晶ウェーハを取り付けることによって、単結晶または多結晶ウェーハを準備することと、いくつかのプロセスのうちの１つを使用してそのウェーハ内に溝をエッチングすることを含む。ベベル刃面を形成する溝を機械加工する方法は、ダイヤモンドブレードソー、レーザーシステム、超音波加工機、熱間鍛造プレスおよびルーターを含む。他の方法は、ウェットエッチング（等方性および異方性）およびドライエッチング（等方性および異方性。反応性イオンエッチングを含む）、ならびに、これらのエッチングの各ステップの組合せが含まれる。次いで、そのウェーハを一様に等方的にエッチングするエッチング液に、それらのウェーハが、配され、結晶または多結晶質物質の層が一様に除去された結果、シングルの、ダブルのまたはマルチプルベベルブレードを作り出す。ほぼ任意のアングルは、ウェーハ内に機械加工可能とされ、この機械加工されたアングルは、エッチング後も残る。その結果、生じるその刃先の半径は、５〜５００ｎｍであり、これは、ダイヤモンドエッジブレードと同じ径だが、ほんの何分の１かのコストで製造される。半径の範囲は、３０から６０ｎｍまでであってもよく、特定の実施態様では、約４０ｎｍである。ブレードプロファイルは、例えば、約６０°の角度を有する。その眼科手術用ブレードは、白内障の外科処置、および屈折矯正手術、ならびに、マイクロ手術、生物学的、非医学的、非生物学的用途に使用可能とされる。また、本明細書に説明されるように製造される手術用および非手術用ブレード、ならびに、機械素子は、金属製ブレードよりも実質的になめらかな表面という性質を示す。
2007535384.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
結晶質物質のウェーハでカッティングデバイスを製造する方法であって、
前記結晶質物質の前記ウェーハにおいて結晶質物質における第１の面に、ブレードの少なくとも１つのブレードプロファイルを含む溝を形成し、
少なくとも前記結晶質物質の前記第１の面をエッチングし、少なくとも１つの刃先を形成することを含む製造方法。
【請求項２】
前記結晶質物質内に前記ブレードの少なくとも１つのサイドエッジを形成することをさらに含み、
少なくとも前記結晶質物質の前記第１の面の前記エッチングは、前記少なくとも１つのサイドエッジをエッチングすることを含む請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記少なくとも１つのサイドエッジは、非直線部分を含む請求項２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記非直線部分は、馬蹄形である請求項３に記載の製造方法。
【請求項５】
前記溝の前記形成は、第１のベベルを含む第１のパターンを形成することを含み、
少なくとも前記結晶質物質の前記第１の面の前記エッチングは、前記第１のベベルをエッチングして、前記少なくとも１つの刃先の少なくとも第１の部分を形成することを含む
請求項１に記載の製造方法。
【請求項６】
前記溝の前記形成は、第２のベベルを含む第２のパターンを形成することを含み、
少なくとも前記結晶質物質の前記第１の面の前記エッチングは、前記第２のベベルをエッチングして、第２の刃先の少なくとも第２の部分を形成することを含む請求項５に記載の製造方法。
【請求項７】
前記第１のパターンおよび前記第２のパターンは前記結晶質物質の前記第１の面に配置され、それによって、前記第１のベベルと前記第２のベベルとは、間隔を置いて配置される請求項６に記載の製造方法。
【請求項８】
前記第１および第２のパターンのうちの少なくとも一方は、前記結晶質物質の前記第１の面に雪片パターンで形成された複数のベベルを含む請求項７に記載の製造方法。
【請求項９】
前記結晶質物質内に、前記ブレードの非刃先の少なくとも一部分を含む少なくとも１つの溝穴を形成することをさらに含む請求項１に記載の製造方法。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの溝穴の前記形成は、前記ブレードの前記非刃先の長さを最大にすることを含む請求項９に記載の製造方法。
【請求項１１】
前記エッチングステップは、
少なくとも１つのブレードプロファイルを含む結晶質物質の前記ウェーハをウェーハボート上に置き、
前記ウェーハボートおよび少なくとも１つのブレードプロファイルを含む結晶質物質の前記ウェーハを等方性酸浴に浸し、ならびに
露出した表面の前記結晶質物質が均等に除去され、それによって、前記少なくとも１つのブレードプロファイルの形状の鋭利なカッティングデバイスエッジがエッチングされるように、前記結晶質物質を均等にエッチングすることを含む請求項１に記載の製造方法。
【請求項１２】
前記等方性酸浴は、フッ化水素酸、硝酸および酢酸の混合物を含む請求項１１に記載の製造方法。
【請求項１３】
前記等方性酸浴は、フッ化水素酸、硝酸および水の混合物を含む請求項１１に記載の製造方法。
【請求項１４】
前記エッチングステップは、
少なくとも１つのブレードプロファイルを含む結晶質物質の前記ウェーハをウェーハボート内に置き、
前記ウェーハボートおよび少なくとも１つのブレードプロファイルを含む結晶質物質の前記ウェーハに、吹付けエッチング液を吹き付け、ならびに
露出した表面の前記結晶質物質が均等に除去され、それによって、前記少なくとも１つのブレードプロファイルの形状の鋭利なカッティングデバイスエッジがエッチングされるように、前記結晶質物質を前記吹付けエッチング液で均等にエッチングすることを含む請求項１に記載の製造方法。
【請求項１５】
前記エッチングステップは、
少なくとも１つのブレードプロファイルを含む結晶質物質の前記ウェーハをウェーハボート上に置き、
前記ウェーハボートおよび少なくとも１つのブレードプロファイルを含む結晶質物質の前記ウェーハを、等方性二フッ化キセノン、六フッ化硫黄または同様のフッ素化ガス環境に浸し、ならびに
露出した表面の前記結晶質物質が均等に除去され、それによって、前記少なくとも１つのブレードプロファイルの形状の鋭利なカッティングデバイスエッジがエッチングされるように、前記結晶質物質を、前記等方性二フッ化キセノン、六フッ化硫黄または同様のフッ素化ガス環境で均等にエッチングすることを含む請求項１に記載の製造方法。
【請求項１６】
前記エッチングステップは、
少なくとも１つのブレードプロファイルを含む結晶質物質の前記ウェーハをウェーハボート内に置き、
前記ウェーハボートおよび少なくとも１つのブレードプロファイルを含む結晶質物質の前記ウェーハを電解浴に浸し、ならびに
露出した表面の前記結晶質物質が均等に除去され、それによって、前記少なくとも１つのブレードプロファイルの形状の鋭利なカッティングデバイスエッジがエッチングされるように、前記結晶質物質を前記電解浴で均等にエッチングすることを含む請求項１に記載の製造方法。
【請求項１７】
前記少なくとも１つのサイドエッジの前記形成は、エキシマレーザーまたはレーザーウォータジェットからのレーザービームによって前記結晶質物質にエネルギーを送出することを含む請求項２に記載の製造方法。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの溝穴の前記形成は、エキシマレーザーまたはレーザーウォータジェットからのレーザービームによって前記結晶質物質にエネルギーを送出することを含む請求項９に記載の製造方法。
【請求項１９】
前記結晶質物質は、シリコンを含む請求項１に記載の製造方法。
【請求項２０】
前記溝の前記形成は、
前記結晶質物質の前記第１の面にフォトレジスト層を形成し、
前記フォトレジスト層にパターンを形成し、それによって、前記結晶質物質の前記第１の面の少なくとも第１の部分から前記フォトレジスト層の少なくとも一部分を除去し、
前記結晶質物質の前記第１の面の前記第１の部分を部分的にエッチングして前記溝を形成し、および
少なくとも前記結晶質物質の前記第１の面の前記エッチングの前に、前記フォトレジスト層を除去することを含む請求項１に記載の製造方法。
【請求項２１】
前記部分的エッチングは、前記結晶質物質の前記第１の部分の等方性反応性イオンエッチングと、前記結晶質物質の前記第１の部分の異方性反応性イオンエッチングのうちの少なくとも一方を含む請求項１に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、５つの米国特許仮出願、すなわち２００２年３月１１日出願の「System and Method for the Manufacture of Surgical Blades」という名称の米国特許仮出願第６０／３６２，９９９号明細書、２００２年１２月３日出願の「System and Method for the Manufacture of Surgical Blades」という名称の米国特許仮出願第６０／４３０，３２２号明細書、２００３年９月１７日出願の「System and Method for Creating Linear and Non-Linear Trenches in Silicon and Other Crystalline Materials with a Router」という名称の米国特許仮出願第６０／５０３，４５８号明細書、２００３年９月１７日出願の「Silicon Blades for Surgical and Non-Surgical Use」という名称の米国特許仮出願第６０／５０３，４５９号明細書および２００４年４月３０日出願の「Silicon Surgical Blades and Method of Manufacture」という名称の米国特許仮出願第６０／５６６，３９７号明細書の内容、ならびに２００３年３月１０日出願の「System and Method for the Manufacture of Surgical Blades」という名称の米国特許非仮出願第１０／３８３，５７３号明細書の内容に関係した内容を含み、上記の先行するすべての仮出願および非仮出願の内容は、本明細書の一部を構成する。
【０００２】
本発明は、眼科ならびに他のタイプの手術用および非手術用のブレード（ｂｌａｄｅ）および機械式デバイス（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｄｅｖｉｃｅ）に関する。より詳細には本発明は、単結晶シリコンおよび他の単結晶または多結晶物質から製造された眼科用、超微細手術用および非手術用のブレードおよび機械式デバイス、ならびに上述の機械式デバイス、手術用および非手術用ブレードの製造および強化プロセスに関する。
【背景技術】
【０００３】
既存の手術用ブレードは、いくつかの異なる方法によって製造され、それらの方法はそれぞれ固有の利点および欠点を有する。最も一般的な製造方法は、ステンレス鋼を機械的に研削する方法である。続いてそのブレードを、（超音波スラリー化（ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ  ｓｌｕｒｒｙｉｎｇ）、メカニカルアブレーション（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ａｂｒａｓｉｏｎ）、ラッピング（ｌａｐｐｉｎｇ）などの異なる様々な方法によって）ホーニング（ｈｏｎｉｎｇ）し、またはブレードを電気化学的に研磨して、鋭利なエッジ（ｅｄｇｅ）を得る。これらの方法の利点は、これらが、使い捨て式のブレードを大量に製造する証明された経済的なプロセスであることである。これらのプロセスの最大の欠点は、エッジの品質がまちまちであり、そのため優れたシャープネスコンシステンシ（ｓｈａｒｐｎｅｓｓ  ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｙ）を達成することがまだ困難であることである。このことは、主にプロセス自体の固有の限界に起因する。刃先半径（ｂｌａｄｅ  ｅｄｇｅ  ｒａｄｉｕｓ）は３０ｎｍから１０００ｎｍまでとすることができる。
【０００４】
比較的に新しい１つのブレード製造方法は、研削の代わりにステンレス鋼のコイニング（ｃｏｉｎｉｎｇ）を使用する。続いてそのブレードを電気化学的に研磨して鋭利なエッジを得る。このプロセスは研削法よりも経済的であることが分かっている。このプロセスはさらに、より良好なシャープネスコンシステンシを有するブレードを生産することが分かっている。この方法の欠点は、そのシャープネスコンシステンシーがまだ、ダイヤモンドブレード製造プロセスによって得られるものよりも劣っている点である。金属ブレードの使い捨てにできるコストおよびその品質向上により、軟部組織手術における金属ブレードの使用は現在、広く行われている。
【０００５】
ダイヤモンドブレードは、多くの手術業界、特に眼科手術業界において、鋭さでは最高の標準ブレードである。ダイヤモンドブレードは、最小限の組織抵抗で軟部組織を鮮やかに切ることができることが知られている。ダイヤモンドブレードの使用が望ましいのは、カットを繰り返してもその鋭さが終始一貫変わらないためでもある。金属ブレードの極限の鋭さおよび鋭さの変動性はダイヤモンドより劣っているのでほとんどの外科医がダイヤモンドブレードを使用するだろう。ダイヤモンドブレードを製造するために使用される製造プロセスは、この上なく鋭く一貫したエッジ半径を達成するラッピングプロセスを使用する。その結果得られる刃先半径は、５ｎｍから３０ｎｍまでである。このプロセスの欠点は、時間がかかり、直接の結果としてこのようなダイヤモンドブレードを製造するコストが５００ドルから５０００ドルに達することである。したがって、これらのブレードは再使用用途向けに販売される。このプロセスは現在、同じ鋭さをより少ないコストで達成するために、ルビーおよびサファイアなどの他のより軟らかい材料に対して使用されている。しかし、ダイヤモンドに比べて安価ではあるものの、手術用品質のルビーおよび／またはサファイアブレードは依然として、製造コストが５０ドルから５００ドルと比較的高く、それらのエッジが約２００症例の間しか持たないという欠点を有する。したがって、これらのブレードは、再使用および限度付きの再使用用途向けに販売される。
【０００６】
シリコンを使用して手術用ブレードを製造する提案がいくつかなされている。しかし、それらのプロセスは、様々な形状および使い捨てできるコストでブレードを製造するそれらの能力に限界がある。シリコンブレード特許の多くは、シリコンの異方性エッチングに基づく。異方性エッチングプロセスは、異なる方向のエッチング速度が異なる非常に方向性の高いプロセスである。このプロセスは、鋭利な刃先を生み出すことができる。しかし、その性質のため、このプロセスは、達成することができるブレードの形状およびベベル角度（ｉｎｃｌｕｄｅｄ  ｂｅｖｅｌ  ａｎｇｌｅ）によって制限される。湿式バルク異方性エッチングプロセス、例えば、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、エチレンジアミン／ピロカテコール（ＥＤＰ）およびトリメチル−２−ヒドロキシエチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）浴を使用した湿式バルク異方性エッチングプロセスは、特定の結晶面に沿ってエッチングして、鋭利なエッジを達成する。この面、一般にシリコン＜１００＞の（１１１）面は、シリコンウェーハの表面から５４．７°の角度にある。これは、５４．７°のベベル角度を有するブレードを生み出し、この角度は、鈍角すぎるために大部分の手術用途では臨床的に受け入れがたいことが分かっている。この技法がダブルベベルブレード（ｄｏｕｂｌｅ  ｂｅｖｅｌ  ｂｌａｄｅ）の製作に適用されるとき、この用途はよりいっそう不適格になる。ベベル角度が１０９．４°になるからである。このプロセスは、」さらに、このプロセスが生み出すことができるブレードプロファイル（ｂｌａｄｅ  ｐｒｏｆｉｌｅ）に制限される。エッチング面は、ウェーハ内で互いに９０°に配置される。したがって長方形の輪郭を有するブレードしか生産することができない。
【０００７】
シリコンから手術用および非手術用ブレードならびに他の機械式デバイスを製造する、後により詳細に説明する方法では、１つまたは複数の機械加工ステップ中に、もろいシリコン材料内に機械的損傷が引き起こされる可能性がある。もろい材料においては、亀裂、欠け傷、引っかき傷および鋭いエッジはすべて亀裂初発点として機能する。これらの点は、それらに負荷または応力が加わったときに機械式デバイスの突発故障を引き起こす役目を果たす。
【０００８】
ウェーハから形成されたブレードに鋭利なエッジを生み出す他の方法が、よく知られている。これらの方法では、等方性ウェットまたはドライエッチングとともにフォトマスクを使用して、ウェーハを貫通するエッチングを実施し、眼科用ブレードの形状（ｇｅｏｍｅｔｒｙ）および刃先を形成する。このプロセスでは、ブレードの全周が貫通エッチングされ、鋭いエッジを形成する。この貫通エッチングは、エッチングマスクが所定の位置にある間にだけ実施される。このマスクは、刃先が生み出されるところをおおまかに画定する。次いでこのマスクを除去し、ブレードの支持体を溶解させると、ブレードは遊離する（付加的なダイレベル洗浄ステップが必要である）。この方法は、欠陥のない高品質の眼科用ブレードを大量生産する目的には能率が悪く効果的でない。この方法の能率が悪いのは、製造プロセスにいくつかのステップが加わるからである。
【０００９】
刃先形状に関してこのプロセスに固有の重大な制約条件もある。このプロセスによって生み出されるベベルは、シングルベベルブレードでは非能率な４５°に制限され、ダブルベベルブレードでは実用的でない９０°に制限される。さらに、このプロセスはベベルの幅を、シングルベベルブレードでは最大でウェーハの厚さ、ダブルベベルブレードでは最大でウェーハの厚さの半分に厳格に制限する。これらの形状は劣等なカッティングツールをもたらし、眼科分野において採用されていないことがこのことを証明している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、上述した方法の欠点を解決するブレードを製造することが求められている。本発明のこのシステムおよび方法は、ダイヤモンドブレードの鋭さを有するブレードを、使い捨てにできるステンレス鋼法のコストで製作することができる。さらに、本発明のシステムおよび方法は、厳格なプロセス制御でブレードを大量に生産することができる。さらに、本発明のシステムおよび方法は、直線状のブレードベベルおよび非直線状のブレードベベルを有する手術用ブレードおよび他の様々なタイプのブレードを生産することができる。さらに、本発明のシステムおよび方法は、本明細書に記載のプロセスに従ってブレード（手術用または非手術用）または他の機械式デバイスを製造したとき、シリコン結晶質の物質中に生じた機械的損傷を除去することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上述の欠点を解決し、いくつかの利点を実現する。本発明は、シリコンなどの結晶質または多結晶物質から手術用ブレードを製造するためのシステムおよび方法に関し、結晶質または多結晶ウェーハ内に、所望のベベル角度またはブレード形状の溝を様々な手段によって機械加工することを含む。次いで、軟部組織手術用の十分な品質を有する均一な半径の刃先を形成するために、この機械加工された結晶または多結晶質ウェーハを、ウェーハ材料の分子層を次々に均一に除去する等方性エッチング液に浸す。本発明のシステムおよび方法は、このような高品質手術用ブレードを製造するための非常に安価な手段をもたらす。
【００１２】
したがって、本発明の目的は、手術用ブレードを製造する方法であって、シリコンウェーハあるいは他の結晶または多結晶質ウェーハをマウンティングアッセンブリー上に取り付けるステップと、結晶質または多結晶質ウェーハの第１の面にルーターで１つまたは複数の溝を機械加工して、直線状または非直線状の溝を形成するステップと、結晶質または多結晶質ウェーハの第１の面をエッチングして１つまたは複数の手術用ブレードを形成するステップと、手術用ブレードを単片化するステップと、手術用ブレードを組み立てるステップとを含む方法を提供することにある。
【００１３】
本発明の他の目的は、手術用ブレードを製造する方法であって、結晶質または多結晶質ウェーハをマウンティングアッセンブリー上に取り付けるステップと、結晶質または多結晶質ウェーハの第１の面にルーターで１つまたは複数の溝を機械加工して、直線状または非直線状の溝を形成するステップと、結晶質または多結晶質ウェーハの第１の面をコーティングで覆うステップと、結晶質または多結晶質ウェーハをマウンティングアッセンブリーから取り外すステップと、結晶質または多結晶質ウェーハの第１の面をマウンティングアッセンブリー上に再び取り付けるステップと、結晶質または多結晶質ウェーハの第２の面を機械加工するステップと、結晶質または多結晶質ウェーハの第２の面をエッチングして１つまたは複数の手術用ブレードを形成するステップと、手術用ブレードを単片化するステップと、手術用ブレードを組み立てるステップとを含む方法を提供することにある。
【００１４】
本発明の他の目的は、手術用ブレードを製造する方法であって、結晶質または多結晶質ウェーハをマウンティングアッセンブリー上に取り付けるステップと、結晶質または多結晶質ウェーハの第１の面にルーターで１つまたは複数の溝を機械加工して、直線状または非直線状の溝を形成するステップと、結晶質または多結晶質ウェーハをマウンティングアッセンブリーから取り外すステップと、結晶質または多結晶質ウェーハの第１の面をマウンティングアッセンブリー上に再び取り付けるステップと、結晶質または多結晶質ウェーハの第２の面をルーターで機械加工して、直線状または非直線状の溝を形成するステップと、結晶質または多結晶質ウェーハの第２の面をエッチングして１つまたは複数の手術用ブレードを形成するステップと、結晶質または多結晶質の物質層を転化させて硬化した表面を形成するステップと、手術用ブレードを単片化するステップと、手術用ブレードを組み立てるステップとを含む方法を提供することにある。
【００１５】
本発明の他の目的は、本明細書に記載の方法に従って製造された、眼科、超微細手術、心臓、眼、耳、脳、再建手術、美容手術および生物学的用途、ならびに様々な非医学的または非生物学的用途の手術用ブレードの例示的ないくつかの実施例を提供することにある。
【００１６】
本発明の他の目的は、本明細書に記載の１つまたは複数のプロセスに従ってシリコンを含む単結晶質または多結晶質物質から製造された機械式デバイスならびに手術用および非手術用ブレードの強度を増大させるためのシステムおよび方法を提供することにある。
【００１７】
したがって、本発明の目的は、等方性および異方性エッチング法に基づく方法であって、従来技術の欠陥を一切持たず、本明細書に論じられた利点のすべてを有する方法を提供することにある。この方法は、これらには限らないが、特にシングルおよびダブルベベル型のスリットナイフ、台形ナイフ、チゼルナイフを含む複雑なブレード形状を形成することを可能にする。本発明のいくつかの実施例に基づく等方性エッチングプロセスを使用してブレードを製造する上述の方法は、最終的にブレードの刃先となるＶ溝を形成する正確な機械的方法の使用可能性の制約を受ける。本発明の一実施例に基づく方法は、ウェーハに機械的応力を一切加えることなくＶ溝を形成する。フォトマスキング、ウェットエッチング（等方性および異方性）およびドライエッチング（等方性および異方性。反応性イオンエッチングを含む）の組合せを使用することによって、Ｖ溝を、無限の数の２次元形状で形成することができ、同時に、予め形成されたベベル角度の優れた制御を提供することができる。最初のＶ溝（または溝）を形成した後、溝が形成されたウェーハを、本明細書に記載のマスクなし湿式等方性エッチングプロセスにかける。次いで最終的なブレード形状および極めて鋭利な刃先を生み出すことができる。
【００１８】
本発明の新規の特徴および効果は、好ましい実施例の以下の詳細な説明を添付図面を参照して読んだとき最もよく理解される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に、図面を参照して、好ましい実施例の様々な特徴を説明する。図中、同一の部品は、同一の参照符号によって識別される。現時点において意図される本発明を実施するための最良の形態の以下の説明は、限定するものとしてとらえてはならない。その以下の説明は、単に、本発明の一般原理を説明するためにもたらされるものである。
【００２０】
本発明のシステムおよび方法は、軟組織を切開するために使用される手術用ブレードの製造用である。好ましい実施例は、手術用ブレードで示されるが、後に詳述する方法に従って多数のカッティングデバイス（ｃｕｔｔｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅ）も製造可能とされる。したがって、これらの記述全体を通じて「手術用ブレード」を参照して説明されるが、例えば、医用カミソリ、ランセット（乱切刃）、皮下注射針、試料採集カニューレおよび他の医用鋭利物（ｍｅｄｉｃａｌ  ｓｈａｒｐｓ）を含む他の多くのタイプのカッティングデバイスを製造することができることは、本発明の技術分野の当業者には明白であろう。さらに、本発明のシステムおよび方法に従って製造されるブレードは、例えば、剃毛用および実験室用（すなわち、組織試料採取用）を含む他の非医用ブレードとして使用することもできる。さらに、以下の記述全体を通じて眼科用途を参照して説明されているが、他の多くのタイプの医療用途は、これらに限らないが、眼、心臓、耳、脳、美容外科および整復外科を含む。
【００２１】
その技術分野の当業者にとってはよく知られていることだが、用語「シングルベベル（ｓｉｎｇｌｅ  ｂｅｖｅｌ）」、「ダブルベベル（ｄｏｕｂｌｅ  ｂｅｖｅｌ）」および「ファセット（ｆａｃｅｔ）」が定義される。シングルベベルは、一つのブレード上に１つのベベル(斜面)があるものを指し、その結果得られる鋭利な刃先はブレードの主面と同じ平面にある。例えば、後に詳細に記載される図１０Ａを参照されたい。ダブルベベルは、一つのブレード上に２つのベベルがあるものを指し、その結果得られる鋭利な刃先は、図１０Ｂ、２０Ａおよび３１Ｃに示されるように、その結果、そのブレードの全体にわたり中心線と実質的に同じ平面上にある。ファセットは、一つのベベル上に存在する一つの平坦縁である。どのブレード上にも、１つのベベルにつき１つ、２つまたは複数のファセットが存在し得る。したがって、どの１つのブレード上にも、複数の鋭利な縁（または、すなわち、複数組のベベル。各ベベルは、１つまたは複数のファセットを有することができる）が存在し得る。
【００２２】
図３４Ａ〜図３４Ｃは、本発明の一実施例に従って製造された手術用ブレード３４０の付加的な図を示す。図３４Ａにおいては、手術用ブレードの様々なパラメータが示されている。例えば、側刃長（ｓｉｄｅ  ｃｕｔｔｉｎｇ  ｌｅｎｇｔｈ）、先端から肩部までの長さ（ｔｉｐ  ｔｏ  ｓｈｏｕｌｄｅｒ  ｌｅｎｇｔｈ）、および、プロファイルアングル（ｐｒｏｆｉｌｅ  ａｎｇｌｅ）が、すべて示されている。それぞれのパラメータの値は、ブレードの設計および予想される用途によって異なる。しかし、手術用および非手術用ブレードの製造方法の利点（後述するように）のため、これらの方法に従って製造されるある種の手術用ブレードのプロファイルアングルは、一般に遭遇するものよりも小さくすることができる。単に例示のために示すのであって、これを限定するものでないが、本発明の一実施例に従う特定のブレードプロファイルに関し約６０°のプロファイルアングルが、得られる。図３４Ｂおよび図３４Ｃは、上述の付加的なパラメータを示す。
【００２３】
その技術分野の当業者によく知られている付加的な業界用語およびパラメータがブレードのエッジ半径（ｅｄｇｅ  ｒａｄｉｕｓ）である。「カッティング半径（ｃｕｔｔｉｎｇ  ｒａｄｉｕｓ）」即ち、「エッジ半径」は、皮膚、眼（眼科用途の場合）またはその他の物質／物体を切る鋭利な縁の半径である。例えば、外科医がブレードを使用して患者の眼を切りまたは切開している場合、使用されるブレードができる限り鋭利であることが、不可欠とまではいかないが非常に重要である。図３５Ａおよび図３５Ｂは、本発明の一実施例に従って製造される手術用ブレードのエッジ半径を示す。図３５Ｂは、図３５Ａにおけるブレード３５０の線Ａ−Ａに沿った図である。後述の本発明の実施例に従って製造される（手術用または非手術用の）ブレードは、約３０ｎｍから約６０ｎｍまでのエッジ半径を有し、本発明の一実施例では、約４０ｎｍのエッジ半径を有することができる。表Ｉおよび表ＩＩは、金属製ブレードのエッジ半径および後述する本発明の実施形態に従って製造されたシリコン製ブレードのエッジ半径の測定において蓄積された生データを示す。このデータは、図３６における第１の曲線３６２によって集計され、この曲線は、本明細書に記載された本発明の実施例に従って製造されたブレードのエッジ半径の範囲が、図３６における第２の曲線３６４によって示されるような金属製ブレードのエッジ半径の範囲よりもかなり小さいことを示している。より小さいエッジ半径が、鋭利なブレードを作る。
【００２４】
【表１】
2007535384.tif 000003
【００２５】
【表２】
2007535384.tif 000004
【００２６】
ブレードが製造されるであろう基材は、好ましい結晶方位を有する単結晶シリコンである。しかし、シリコンの他の結晶方位および等方的にエッチングされ得る他の材料も適している。例えば、方位＜１１０＞および＜１１１＞を有するシリコンウェーハ、ならびに、様々な抵抗率および酸素含有量レベルで不純物拡散されたシリコンウェーハが使用され得る。さらに、窒化シリコン、ガリウムヒ素などの他の物質で製作されたウェーハも使用され得る。ウェーハフォーム（ｗａｆｅｒ  ｆｏｒｍ）は、基材についての特に有用な１つのフォーマットである。単結晶物質の他に、多結晶質の物質が、手術用ブレードを製造するために使用可能とされる。これらの多結晶質の物質の例としては、多結晶質のシリコンを含む。本明細書で使用される用語「結晶」は、単結晶質の物質と多結晶質の物質の両方を指すことを理解されたい。
【００２７】
したがって、これらの記載全体を通じて「シリコンウェーハ」について言及するが、様々な配向と相まって上述のいずれの物質、ならびに、使用可能になる可能性がある他の適した物質および配向が、本発明の様々な実施例に従って使用可能とされることは、本発明の技術分野の当業者には明白であろう。
【００２８】
図１は、本発明の第１の実施例に従いシリコンでダブルベベル手術用ブレードを製造する方法の流れ図を示す。図１、２および３の方法は、概ね、本発明に従ってシリコン手術用ブレードを製造するために使用可能とされるプロセスを説明する。しかし、異なる基準のシリコン製手術用ブレードを製作するために、または、異なる製造環境に適合させるために、図１、２および３において示された方法のステップの順序は、変更可能とされる。
【００２９】
例えば、後に示され説明されるように、図１は、本発明の第１の実施例に従い、ダブルベベルブレードを製造する方法を示しているが、この方法は、１つの刃先あたり複数（即ち、３つ以上）のファセットを製造するために利用することもできる。図３１Ａ〜Ｃは、このようなブレードを示し、後に詳述される。さらに、示され説明されような方法は、図３２に示されるように、可変のダブルベベルブレードを製造するために利用可能とされる。図３２は、後に詳述される。さらに、２つ（または３つ以上）のベベル角度を有する２つ（または３つ以上）の切断面を備えた単一のブレードの他の例として、図２０Ｂおよび２０Ｄに示されるブレードは、本明細書に示し説明される方法により、複数の刃先に対して異なるベベル角度で製造可能とされる。そのように、図１、２および３の方法は、本発明の精神および範囲に従って製造されたシリコン製手術用ブレードをもたらす同じ手順を含む多くの異なる変形例があるという点において、本発明に従う方法の全実施例のうちの代表的なものであることを意味する。
【００３０】
図１の方法は、本発明の一実施例に従いダブルベベル手術用ブレードを、好ましくはシリコンなどの結晶質の物質で製造するために使用され、図１の方法はステップ１００２から開始される。ステップ１００２では、シリコンウェーハが、マウンティングアッセンブリー（ｍｏｕｎｔｉｎｇ  ａｓｓｅｍｂｌｙ）２０４上に取り付けられる。図４において、シリコンウェーハ２０２が、ウェーハフレーム／ＵＶテープアッセンブリー（マウンティングアッセンブリー）２０４上に取り付けられ示されている。マウンティングアッセンブリー２０４は、半導体業界において、シリコンウェーハ物質を取り扱うための一般的な方法である。ウェーハマウンティングアッセンブリー２０４上にシリコン（結晶質）ウェーハ２０２を取り付けることは、本発明の実施例に従い手術用ブレードを製造することにとって必須ではないことを当業者は理解できよう。
【００３１】
図５は、同じマウンティングアッセンブリー２０４上に取り付けられた同じシリコンウェーハ２０２を示すが、側面図おいて（左または右側面図。これは対称だが、そうでなければならないわけではない）示す。図５では、シリコンウェーハ２０２が、それからマウンティングアッセンブリー２０４上に取り付けられるテープ３０８に取り付けられている。シリコンウェーハ２０２は、第１の面３０４および第２の面３０６を有する。
【００３２】
再び図１を参照すると、ステップ１００２の後にディシジョンステップ１００４がある。ディシジョンステップ１００４は、要望があればステップ１００６において随意のプリカット（ｐｒｅ−ｃｕｔ）をシリコンウェーハ２０２においてなされるかどうかを決定する。このプリカットは、レーザーウォータジェット（ｌａｓｅｒ  ｗａｔｅｒｊｅｔ）４０２によって図６に示されるように、実施することができる。図６においては、図示のレーザーウォータジェット４０２が、マウンティングアッセンブリー２０４上に取り付けられたシリコンウェーハ２０２上にレーザービーム４０４を導く。。図６から分かるように、レーザービーム４０４とシリコンウェーハ２０２との衝突の結果として、シリコンウェーハ２０２内に多数のプリカット穴（即ち、基準貫通穴（ｔｈｒｏｕｇｈ−ｈｏｌｅ  ｆｉｄｕｃｉａｌ））４０６が、作られる。
【００３３】
シリコンウェーハ２０２は、レーザービーム４０４により除去される。シリコンウェーハ２０２を除去するレーザービーム４０４の能力は、レーザの波長λに関係する。シリコンウェーハを使用する一実施例では、他のタイプのレーザーを使用することもできるけれど、最も良好な結果をもたらす波長が、代表的には、ＹＡＧレーザーによってもたらされる１０６４ナノメートルである。別の結晶質の物質または多結晶質の物質が使用される場合、別の波長およびレーザータイプの方が適切な場合がある。
【００３４】
結果として得られた基準貫通穴４０６（この方法で複数の穴をカットすることができる）は、特に、ダイシングソーブレード（ｄｉｃｉｎｇ  ｓａｗ  ｂｌａｄｅ）が溝を機械加工するために使用される場合、溝を機械加工する（ステップ１００８に関して後に詳細に記載される）ためのガイドとして使用可能とされる。また、基準貫通穴４０６は、同じ目的のいずれかのレーザービーム（例えば、エキシマレーザーまたはレーザーウォータジェット４０２）によって切り取られ得る。プリカット基準貫通穴は、代表的には、プラス「＋」形または円形に切り取られる。しかし、基準貫通穴の形状の選択は、具体的な製造ツールおよび製造環境によって行なわれ、したがって、上述の２つの形状に限定される必要はない。
【００３５】
レーザービームを使用して基準貫通穴をプリカットすることに加えて、他の機械加工法も使用可能とされる。これには、これらに限定されるわけではないが、例えば、穴あけ用工具、機械研削工具および超音波加工用工具１００を含む。。これらのデバイスの使用は本発明の実施例に関しては新規だが、これらの装置およびそれらの一般的な使用は、その技術分野の当業者によく知られている。
【００３６】
シリコンウェーハ２０２が、エッチングプロセス中にその完全な状態を維持し、粉々に壊れることがないようにするために、プリカットが溝を機械加工する前にシリコンウェーハ２０２に対し実行可能とされる。レーザービーム（例えば、レーザーウォータジェット４０２またはエキシマレーザー）は、シリコンウェーハ２０２においてその円周内で溝を機械加工することを開始するためにダイシングブレード５０２（図７Ａ〜７Ｃを参照して詳細に記載される）用の楕円形貫通孔のスロット内でスクロールするように使用可能とされる。基準貫通穴を作るために使用される機械加工装置および方法（上述の）が、同様に、貫通孔のスロットを作るために使用可能とされる。
【００３７】
再び図１を参照すると、次のステップは、ステップ１００８であり、ステップ１００６（基準貫通穴４０６がシリコンウェーハ２０２に切り込まれる場合）、または、シリコンウェーハの取付けステップであるステップ１００２およびステップ１００４（「ステップ」１００４は、物理的な製造ステップではなく、これらのディシジョンステップは、製造プロセス全体およびその変化を示すために含まれている）の後に続く。ステップ１００８においては、溝が、シリコンウェーハ２０２の第１の面３０４に機械加工される。製造条件および完成したシリコン製手術用ブレード製品の所望の設計次第で、溝を機械加工するために使用され得るいくつかの方法がある。
【００３８】
この機械加工方法は、ダイシングソーブレード、レーザーシステム、超音波加工用工具、熱間鍛造（ｈｏｔ−ｆｏｒｇｉｎｇ）プロセスまたはルーター（ｒｏｕｔｅｒ）を使用することができる。他の機械加工法を使用することもできる。そして次に、それぞれについては述べられるだろう。これらの方法のいずれかによって機械加工される溝は、手術用ブレードの角度（ベベル角度）をもたらす。溝加工機械がシリコンウェーハ２０２上で作動するとき、シリコン物質が、ダイシングソーブレードの形状や、エキシマレーザーによって形成される形態で、または、超音波加工工具によって形成される形態で、手術用ブレードプリフォーム（ｐｒｅｆｏｒｍ）における思い通り形状で除去される。ダイシングソーブレードの場合、シリコン製手術用ブレードが、まっすぐな端部だけを有し、後者の２つの方法では、そのブレードは、基本的には任意の所望の形状とすることができる。熱間鍛造プロセスの場合、シリコンウェーハは、鍛造できるように加熱され、次いで、それぞれ、加熱され鍛造可能なシリコンウェーハ内に「成形」される３次元形状の所望の溝を有する２つの型の間で押圧される。この記述の目的上、溝の「機械加工」は、特に言及されたダイシングソーブレード、エキシマレーザー、超音波加工機または熱間鍛造プロセスであろうと、および言及していない等価の方法などのシリコンウェーハ内に溝を製造するすべての方法を包含する。次に、溝を機械加工するこれらの方法が、詳細に記述されるだろう。
【００３９】
図７Ａ〜図７Ｄは、本発明の一実施例に従ってシリコンウェーハ内に溝を機械加工するために使用されるいくつかのダイシングソーブレードの形状を示す。図７Ａでは、第１のダイシングソーブレード５０２が、製造プロセス全体が完了した後、実質的に手術用ブレードにおける結果としての角度である角度Φを示す。図７Ｂは、それぞれが削り角Φを示す傾斜した２つの切断面を有する第２のダイシングソーブレード５０４を示す。図７Ｃは、削り角Φを有するが、第１のダイシングソーブレード５０２とはわずかに異なる形状を有する第３のダイシングソーブレード５０６を示す。図７Ｄは、それぞれが削り角Φを示す図７Ｂと同様の傾斜した２つの切断面を有する第４のダイシングソーブレード５０８を示す。
【００４０】
図７Ａ〜図７Ｄに示されるダイシングソーブレード５０２、５０４、５０６および５０８は、それぞれ、同一の削り角Φを有するが、削り角は、シリコンを基材とした手術用ブレードの異なる用途ごとに異なることができることはその技術分野の当業者にとっては明白であろう。さらに、後述されるように、単一のシリコン手術用ブレードは、それに含まれる異なる角度で異なる複数の刃先を有することができる。第２のダイシングソーブレード５０４は、シリコンを基材とした手術用ブレードの特定の設計に関し生産力を増大させ、あるいは、２つまたは３つの刃先を有するシリコン手術用ブレードを生産するように使用可能とされる。ブレード設計の様々な例は、図２０Ａ〜２０Ｇを参照して詳細に後述される。本発明の一実施例では、ダイシングソーブレードが、ダイヤモンドグリット（ｄｉａｍｏｎｄ  ｇｒｉｔ）ソーブレードである。
【００４１】
特別なダイシングソーブレードが、シリコンウェーハ２０２の第１の面３０４に溝を機械加工するために使用される。そのダイシングソーブレード組成は、特に、許容される摩耗寿命を維持しながら結果として得られる最高の表面仕上げをもたらすように選択される。そのダイシングソーブレードの刃は、結果として得られるシリコンウェーハ２０２内の溝を形づくる輪郭で成形される。この形状は、結果として得られるブレードベベルの形状と相関するだろう。例えば、代表的には、手術用ブレードは、シングルベベルブレードについて１５°から４５°までのベベル角度を有し、ダブルベベルブレードについて１５°から４５°までの半ベベル角度を有する。エッチング条件に関連したダイシングソーブレードの選択が、ベベル角度の正確な制御をもたらす。
【００４２】
図８は、本発明の一実施例に従ってサポートバッキング（ｓｕｐｐｏｒｔ  ｂａｃｋｉｎｇ）上に取り付けられたシリコンウェーハを通過するダイシングソーブレードの動作を示す。図８は、シリコンウェーハ２０２の第１の面３０４内に溝を機械加工するダイシングソーブレード機械の動作を示している。この例では、図７Ａ〜図７Ｄにおけるいずれのダイシングソーブレード（５０２、５０４、５０６または５０８）も、シリコンを基材とする手術用刃先を製作ために使用可能とされる。さらに、図７Ａ〜図７Ｄにおけるブレードの形状だけが、ダイシングソーブレード用に形成することができる可能な形状ではないことを理解されたい。図９は、本発明の一実施例に従ってテープで取り付けられたシリコンウェーハ内に溝を機械加工しているダイシングソーブレードの断面図を示す。図９は、シリコンウェーハ２０２内に実際に入り込んでいる図８に示されるそのダイシングソーブレードアッセンブリーの拡大断面図を示している。ダイシングソーブレード５０２は、シリコンウェーハ２０２を全部貫通せず、シングルベベルカットについてはシリコンウェーハ２０２の厚さの約５０〜９０％しか侵入しないことが分かる。このことは、シングルベベル溝を機械加工（または、熱間鍛造によって成形）する目的に使用されるいずれの方法にも適用する。ダイシングソーブレードまたはいずれの機械加工法によって切削されるダブルベベルについて、シリコンウェーハ２０２の厚さの約２５〜４９％が、シリコンウェーハ２０２のそれぞれの面から離隔するように、機械加工（または成形）される。図１０Ａおよび図１０Ｂは、それぞれ、本発明の一実施例に従って製作され、シングルベベル刃先を有するシリコン製手術用ブレード、および、ダブルベベル刃先を有するシリコン製手術用ブレードを示す。
【００４３】
上述したように、さらに溝穴が、ダイシングソーブレードが溝を機械加工するために使用される場合には特に、シリコンウェーハ２０２内に切削可能とされる。溝穴は、基準貫通穴に類似した方法で、すなわち、レーザーウォータジェットまたはエキシマレーザーを用いてシリコンウェーハ２０２内に切削可能とされるが、極めて異なる目的に役立つ。トレンチマシン上にシリコンウェーハ２０２を正確に位置決めするために、トレンチマシンによって基準貫通穴が使用されることを思い起こされたい。これは、ダブルベベルブレードを製造するとき、特に有用である。なぜならば、ダブルベベルブレードが適切に製造されることを保証するためには、第２の機械加工は、（シリコンウェーハ２０２の反対側）正確に位置決めされなければならないからである。しかし、溝穴は、別の目的に使用される。溝穴により、ダイシングソーブレードが、シリコンウェーハ２０２を砕いたりまたは割ったりすることがないように、（図８に示されるように）縁から離れたところからシリコンウェーハ２０２の切削を開始することを可能にする。これは、図８Ａに示されるように、１つの実施例である。図８を参照すると、溝穴が使用されず、溝が図示のように機械加工される場合、そのシリコンウェーハが、その領域においてかなり薄く、小さな応力がシリコンウェーハの破損の原因となるので機械加工されたシリコンウェーハ２０２が、機械加工された溝に沿って破損しやすいことが明らかである。すなわち、図８の機械加工されたシリコンウェーハは、構造的剛性を欠いている。これを図８Ｃのシリコンウェーハと比較されたい。図８Ｃの機械加工されたシリコンウェーハ２０２は、はるかに堅く、製造のスループットを向上させることをもたらす。図８Ｃに従って機械加工されたシリコンウェーハ２０２は、図８のシリコンウェーハよりも破損する枚数が少ないだろう。図８Ａおよび図８Ｂに示されるように、その溝穴は、ダイシングソーブレードよりも幅広に作られ、かつ、ダイシングソーブレードが溝穴に挿入され、適当な深さで機械加工を開始することができる十分な長さに作られる。したがって、ダイシングソーブレードは、本来の使用目的のとおりに、破砕および破損を引き起す下方への移動の間はシリコンウェーハ２０２を切削しようとせず、水平に移動しているとき、切削を開始する。図８Ｃは、シリコンウェーハ２０２の第１の面における一連の溝穴および機械加工された溝を示す。
【００４４】
図１１は、本発明の一実施例に従ってシリコンウェーハ内に溝を機械加工するために使用されるレーザーシステムのブロック図を示す。後に詳細に記述される図１２を参照して説明されるように、その溝は、超音波によって機械加工することもできる。これらの２つの方法の利点は、ブレードが、非直線状の複雑な刃先の輪郭、例えば、半月形ブレード、スプーン形ブレードおよびスクレラトームブレード（ｓｃｌｅｒａｔｏｍｅ  ｂｌａｄｅ）で製造可能とされる点である。図１１は、簡略化されたレーザー機械アッセンブリー９００を示す。レーザー機械アッセンブリー９００は、レーザービーム９０４を放射するレーザー９０２と、ベース９０８の上に載置された多軸制御機構９０６とを含んでなる。また、レーザー機械アッセンブリー９００は、もちろん、コンピュータ、および、ネットワークインターフェースをさらに含む可能性があるが、分かりやすくするためこれらは省かれている。
【００４５】
レーザー機械アッセンブリー９００を用いて溝を機械加工する場合、シリコンウェーハ２０２が、多軸制御機構９０６によって操作されるようにしたマウンティングアッセンブリー２０４上に取り付けられる。レーザー加工アッセンブリー９００および様々な光ビームマスキング技法の使用により、数多くのブレードの輪郭が、機械加工可能とされる。光ビーム用マスクは、レーザー９０２の内側に配置され、注意深い設計によって、レーザー９０２が、意図しない場所のシリコン物質を除去させることを防ぐ。ダブルベベルブレードに関し、反対側の面は、プリカットされた溝条２０６Ａ、２０６Ｂまたは基準貫通穴４０６を位置合せのために使用して、同じ方法で機械加工される。
【００４６】
湿式等方性エッチングステップ（これについては図１のステップ１０１８を参照して詳細に記述される）に備えて、レーザー９０２が、シリコンウェーハ２０２の第１の面３０４または第２の面３０６に、トレンチパターン（レーザーの使用に関しては「アブレーションプロファイル」とも呼ばれる）を正確かつ精密に機械加工するために使用される。多軸制御および内部のレーザー光ビームマスクの使用は、シリコンウェーハ２０２において上述のアブレーションプロファイルを走査するように使用される。その結果、ある一定の形状が付けられた溝が、得られ、手術用ブレード製品について必要な傾斜に対応する浅い傾斜を有している。様々な曲線形の断面模様が、このプロセスによって得られることができる。この機械加工ステップにおいて使用可能とされるいくつかのタイプのレーザーがある。例えば、エキシマレーザーまたはレーザーウォータジェット４０２が、使用可能とされる。エキシマレーザー９０２の波長は、１５７ｎｍから２４８ｎｍまでの間の範囲とすることができる。他の例は、ＹＡＧレーザーおよび波長３５５ナノメートルを有するレーザーを含む。もちろん、１５０ｎｍから１１，０００ｎｍまでの範囲のある波長を有するレーザービームは、トレンチパターンを機械加工するために使用可能であることをその技術分野の当業者は理解されたい。
【００４７】
図１２は、本発明の一実施例に従ってシリコンウェーハ内に溝を機械加工するために使用される超音波加工システムのブロック図を示す。超音波加工は、研磨スラリー１０２を用いて、シリコンウェーハ２０２の第１の面３０４または第２の面３０６を機械加工するために使用される精密に機械加工された超音波ツール１０４を使用することによって実行される。超音波加工は、一度に一面ずつ実施される。ダブルベベルブレードに関して、反対側の面が、基準貫通穴４０６を位置合せのために使用して、同じ方法で加工される。
【００４８】
超音波加工は、湿式等方性エッチングステップに備えて、シリコンウェーハ２０２の表面にトレンチパターンを正確かつ精密に機械加工するために使用される。超音波加工は、マンドレル／ツール（ツール）１０４を超音波振動させることによって実行される。ツール１０４は、シリコンウェーハ２０２と接触していないが、シリコンウェーハ２０２のすぐ近くにあり、ツール１０４によって放出された超音波の作用によって研磨スラリー１０２を励起する。ツール１０４によって放出された超音波は、研磨スラリー１０２を、ツール１０４に機械加工され対応するパターンに対しシリコンウェーハ２０２を強制的に浸食させるようにする。
【００４９】
ツール１０４は、トレンチパターンを作るようにフライス削り、研削または静電気放電加工（ＥＤＭ）によって機械加工される。機械加工されたシリコンウェーハ２０２上の結果として得られるパターンは、ツール１０４の表面に機械加工されたパターンに相当する。超音波加工法の使用がエキシマレーザーの使用よりも優れる利点は、シリコンウェーハ２０２の１つの面全体が、同時に超音波加工された多数のブレードトレンチパターンを有することができる点である。したがって、そのプロセスは、高速で比較的安価である。さらに、このプロセスによって、エキシマレーザー加工方法と同様に、様々な曲線形の断面模様（ｐｒｏｆｉｌｅ  ｐａｔｔｅｒｎ）を得ることができる。
【００５０】
図１３は、本発明の一実施例に従って、シリコンウェーハ内に溝を形成する目的に使用される熱間鍛造システムの図を示す。その溝形状は、ウェーハ表面に熱間鍛造され得る。この方法は、可鍛状態までウェーハを加熱することを使用する。続いて、ウェーハ表面が、結果として得られる溝のパターンに対する凹状のパターンを合体した２つの型相互間で押圧される。
【００５１】
シリコンウェーハ２０２は、加熱室内で予熱され、または、シリコンウェーハ２０２がその上に載った加熱されたベース部材１０５４の作用によって、シリコンウェーハ２０２が、完全に加熱される。十分な時間が高温で経過した後、シリコンウェーハ２０２は、可鍛性となるだろう。次いで、加熱された型１０５２は、十分な圧力でシリコンウェーハ２０２の上に強制的に押し下げられ、シリコンウェーハ２０２の第１の面３０４に、加熱された型１０５２の陰画を型押しする。型１０５２の設計は、想像しうる限りの事実上任意のブレードを作るため様々なベベル角度、深さ、長さおよび輪郭の多数の溝があるようになされ得る。図１３に示される図は、熱間鍛造方法の当該特徴を明確に示すために非常に簡略化および誇張されている。
【００５２】
図２６〜２９は、本発明の一実施例に従って結晶質の物質内に直線状または非直線状の溝を機械加工するためのルーターの使用の手順を示す。図２６では、貫通穴６２２が、シリコンウェーハ２０２内にあけられている。本発明の一実施例では、貫通穴６２２が、微小割れ（ｍｉｃｒｏｃｒａｃｋｉｎｇ）を防止するために必要である。上述したように、貫通穴６２２は、他の方法の中でドリル、超音波加工、レーザーまたはレーザーウォータジェットの使用を含む様々ないくつかの方法のうちの１つによって、シリコンウェーハ２０２内に形成することができる。貫通穴６２２の数は、シリコンウェーハ２０２に形成されるブレードの総数によって決まる。しかしながら、概ね、ブレード１枚につき（ルーター加工を開始し終了させるために）少なくとも２つの貫通穴６２２が必要だが、本発明のこの実施例は、たくさんの貫通穴６２２に限定されない。
【００５３】
所望のすべての貫通穴６２２がシリコンウェーハ２０２にあけられた後、ある回転速度までルーターが上げられた後、ルーター６２０（上から見て反時計回りの回転を示している）は、貫通穴６２２の中へ下ろされる。ルーター６２０は、ソフトウェアの制御に従って所望の深さまで下ろされ、所望の方向に移動する。図２７を参照されたい。ソフトウェア制御は、ルーター６２０を下ろす深さ（およびルーター加工が完了したときにルーター６２０を上げる深さ）、シリコンウェーハ２０２内でルーター６２０が移動するＸ−Ｙ方向、およびそのＸ−Ｙ方向にルーター６２０が移動する速度を制御する。ルーター６２０の形態は、将来のブレード形状に対して必要な傾斜角によって駆動される。例えば、特定の目的に使用される手術用ブレードは、特定の囲まれた角度および特定の設計のブレードを必要とすることができる。図２８は、シリコンウェーハ２０２をルーター加工するとき、ルーター６２０が作る傾斜を示す。例えば、ダブルベベルブレードが３０°の囲まれた角度を必要とする場合、ルーターの角度は１５０°とすべきである。
【００５４】
ルーター６２０の使用は、シリコンウェーハ２０２内に直線状および非直線状の溝をもたらすための比較的に安価な手段をもたらす。図２９において分かるように、単一のブレードは、直線部分および非直線部分の両方を有することができる。溝を形成するために単一の安価な手段を使用することは、ブレード製造工程において時間および費用を節約し、それによって製造および販売コストを低減させる。
【００５５】
図３０は、本発明の一実施例に従って結晶質の物質内に直線状または非直線状溝をルーター加工するための方法の流れ図を示す。ステップ６０４において、切り離す機械加工は、シリコンウェーハ２０２内に必要な数の貫通穴６２２をもたらす。ステップ６０６において、ルーター６２０が、その回転速度を所望の速度まで上げられた後、ルーター６２０が第１の貫通穴６２２の中の所望の深さまで挿入される。次いで、ソフトウェア制御が、続行し、定められたパターンに従ってルーター６２０を移動させて、その結果、所望のベベル角度および設計の溝を作製する（ステップ６０８）。ルーターが最後の貫通穴６２２に遭遇するとき、ソフトウェア制御により、ルーター６２０が引き込まれる（ステップ６１０）。この工程が、最適量のブレードをシリコンウェーハ２０２上に作製するのに必要に応じて何度でも繰り返し可能とされる（ステップ６１２）。
【００５６】
溝を機械加工するためのいくつか方法について記述したところで再び図１に注目する。溝がシリコンウェーハ２０２の第１の面３０４に機械加工されるステップ１００８に続いて、ディシジョンステップ２００１において、シリコンウェーハ２０２をコーティングするかどうかに関する判断がなされなければならない。図１４は、本発明の一実施例に従って機械加工された面にコーティングが付着された状態で、機械加工された単一の溝を有するシリコンウェーハを示す。コーティングが付着される場合、それから、ステップ２００２において、本発明の技術分野の当業者に知られている多くの技法のうちの１つに従って、シリコンウェーハ２０２の第１の面３０４にコーティング１１０２が、被覆され得る。コーティング１１０２は、エッチングの制御を容易にし、結果として得られる刃先に付加的な強度をもたらすために行われる。シリコンウェーハ２０２が、平らな領域および溝が形成された領域を含むシリコンウェーハ２０２の第１の面３０４全体が、薄い窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）層で被覆される蒸着室の中に配される。結果として得られるコーティング１１０２の厚さは、１０ｎｍから２ミクロンまでの範囲とすることができる。コーティング１１０２は、シリコン（結晶）ウェーハ２０２よりも硬い任意の材料からなることができる。特には、コーティング１１０２は、さらに、窒化チタン（ＴｉＮ）、アルミニウム窒化チタン（ＡｌＴｉＮ）、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）、炭化シリコン（ＳｉＣ）、炭化チタン（ＴｉＣ）、窒化ホウ素（ＢＮ）またはダイヤモンド状結晶体（ｄｉａｍｏｎｄ−ｌｉｋｅ−ｃｒｙｓｔａｌ：ＤＬＣ）からなることができる。ダブルベベル手術用ブレードのコーティングについては、図１８Ａおよび１８Ｂを参照して後に再びより詳細に記述されるだろう。
【００５７】
コーティング１１０２が任意選択のステップ２００２において付着された後、次のステップは、取り外し再び取り付けるステップ２００３である（コーティングが付着されない場合、ステップ２００３はステップ１００８の後のステップになる）。ステップ２００３において、同じ標準取り付け機を利用して、シリコンウェーハ２０２がテープ３０８から取り外される。その機械は、ＵＶ感光性テープ３０８に紫外（ＵＶ）光を放射してテープの粘着性を低減させることによってシリコンウェーハ２０２を取り外す。ＵＶ感光性テープ３０８の代わりに、低粘着性テープまたは熱剥離テープが使用可能とされる。十分な紫外（ＵＶ）光の露光の後、シリコンウェーハ２０２が、テープマウンティングから容易に持ち上げられることができる。次いで、第２の面３０６の溝を機械加工する準備として、シリコンウェーハ２０２が、第２の面３０６を上にして再び取り付けられる。
【００５８】
次いで、ステップ２００４が、シリコンウェーハ２０２上でを実行される。ステップ２００４において、シリコン基材のダブルベベル手術用ブレードを製作するためにステップ１００８でなされたように、溝がシリコンウェーハ２０２の第２の面３０６に機械加工される。図１５は、本発明の一実施例に従ってテープで取り付けられたシリコンウェーハ２０２内に第２の溝を機械加工するダイシングソーブレード５０２の断面図を示す。もちろん、エキシマレーザー９０２、超音波加工ツール１００または熱間鍛造プロセスは、シリコンウェーハ２０２内に第２の溝を機械加工するために使用可能とされる。図１５には、ダイシングソーブレード５０２が、シリコンウェーハ２０２の第２の面３０６に第２の溝を機械加工していることが示されている。任意選択でステップ２００２で付けられるコーティング１１０２が示される。図１０Ａおよび図１０Ｂは、それぞれ、結果として得られるシングルおよびダブルベベルカットを示す。図１０Ａでは、シリコンウェーハ２０２上に単一のカットがなされ、その結果、単一のブレードアッセンブリーに削り角Φをもたらす。図１０Ｂでは、第２の溝が、シリコンウェーハ２０２に（上述のいずれかの溝機械加工方法によって）第１の溝と同じ角度で機械加工されている。その結果は、削り角Φを示す刃先をそれぞれ有し、ダブルベベル角度２Φをもたらすシリコン基材のダブルベベル手術用ブレードである。図１６は、本発明の一実施例に従って両面に機械加工された溝を有するシリコンウェーハの断面像を示す。
【００５９】
図３１Ａ〜３１Ｃは、本発明の一実施例に従って製造されたダブルベベルマルチプルファセットブレード（ｄｏｕｂｌｅ  ｂｅｖｅｌ  ｍｕｌｔｉｐｌｅ  ｆａｃｅｔ  ｂｌａｄｅ）を示す。図３１Ａにおいては、ダブルベベルマルチプルファセットブレード７００の上面透視図が示されている。ダブルベベルマルチプルファセットブレード７００は、本明細書に記載の方法に従って製造された４重ファセットブレードである。角度θ１は、第１のファセットセット７０４ａ、７０４ｂの囲まれた角度を示し、角度θ２は、第２のファセットセット７０４ｃ、７０４ｄの囲まれた角度を示す。
【００６０】
ダブルベベルマルチプルファセットブレード７００において示されるベベルおよびファセットは、上述のいずれかの溝形成法よって製作することができる。例えば、レーザービーム９０４は、ダブルベベルマルチプルファセットブレード７００においてベベルを形成するように溝を機械加工するために使用可能とされる。レーザービーム９０４は、ウェーハの第１の面に第１の溝を機械加工するための第１のパスを作りその結果第１の溝を機械加工し、適当に間隔をあけた第２のパスを作り第２の溝を機械加工することができる。同様に、第１のマルチプルベベルブレード７００も、図１３を参照してより詳細に説明された熱間鍛造法によって製作することもできる。さらに、溝を機械加工する上述のいずれの方法も、図３１Ａ〜図３１Ｃに示されるようなダブルベベルマルチプルファセットブレード７００を形成するように複数の溝を機械加工するために使用可能とされる。
【００６１】
図３２Ａにおいて、可変ダブルベベルブレード７０２が、上面透視図で示される。可変ダブルベベルブレード７０２は、本明細書に記載の方法に従って製造可能とされる。ブレードの先端で角度θ４は、鈍角で始まり、次いで肩部へ向かうにつれてより鋭角となり、角度θ３となる。この設計は、可変ダブルベベルブレード７０２の鋭利な先端を強くする。
【００６２】
可変ダブルベベルブレード７０２において示されるベベルは、上述のいずれかの溝形成法によって製造することができる。例えば、レーザービーム９０４は、可変ダブルベベルブレード７０２においてベベルを形成するように溝を機械加工するために使用可能とされる。レーザービーム９０４は、ソフトウェアプログラム制御に従って結晶質物質を機械加工することにより可変ベベルを製作するように調整することができる。同様に、第１のマルチプルベベルブレード７００も、図１３に関してより詳細に説明される熱間鍛造法によって製造することもできる。さらに、溝を機械加工するための上述のいずれの方法も、図３２Ａ〜３２Ｃに示されるような可変ダブルベベルブレード７０２を形成するように複数の溝を機械加工するために使用可能とされる。図３２Ｂおよび３２Ｃは、可変ダブルベベルブレード７０２の２つの側面透視図を示し、先端からの距離によって可変ダブルベベルブレード７０２のベベル角度Φ３およびΦ４がどのように変化するのかを示している。
【００６３】
図２０Ｂおよび２０Ｄは、複数のベベル角度をもって製造することができる複数の刃先ブレードの上面透視図を示す。本明細書に記載した方法は、それぞれの刃先が異なるベベル角度を有するブレード、例えば、図２０Ｂおよび図２０Ｄに示されるブレードを製造することができる。図２０Ｂおよび図２０Ｄにおいては、４つの刃先があり、それぞれの刃先は、異なるシングルベベル角度を有し、即ち、ダブルベベル角度を有することができる。さらに、上述のとおり、それぞれのベベル角度は、１つ以上のファセットを有することができる。これらは単に例示目的で示したものであり、本明細書に記載された本発明の実施例を限定するものではない。
【００６４】
溝を機械加工するステップ２００４に続いて、ディシジョンステップ２００５において、両面に溝が機械加工されたシリコンウェーハ２０２をステップ１０１８でエッチングするのか、または両面に溝が機械加工されたシリコンウェーハ２０２をステップ１０１６でダイシングするのかについての判断を、行なわなければならない。ダイシングステップ１０１６は、ダイシングソーブレード、レーザービーム（例えば、エキシマレーザーまたはレーザーウォータジェット４０２）によって実行可能とされる。ダイシングは、ウェーハボート（後に詳細に記載）の代わりに特定用途向けの固定具を使用してエッチングされ結果として得られる細片（ステップ１０１８）用である。
【００６５】
図１７Ａおよび図１７Ｂは、本発明の一実施例に従って両面に機械加工された溝を有するシリコンウェーハ上で実行される等方性エッチング工程を示す。エッチングステップ１０１８では、機械加工されたシリコンウェーハ２０２が、テープ３０８から取り外される。次いで、シリコンウェーハ２０２が、ウェーハボート内に配され、等方性酸浴１４００に浸される。エッチング液１４０２の温度、濃度および撹拌は、エッチング工程における均一性が最大になるように制御される。使用される等方性エッチング液１４０２は、フッ化水素酸、硝酸および酢酸（ＨＮＡ）からなる。他の組合せおよび濃度は、同じ目的を達成するように使用可能とされる。例えば、水が、酢酸の代わりに差し替え可能とされる。また、浸漬エッチングの代わりに、吹付けエッチング、等方性二フッ化キセノンガスエッチングおよび電解エッチングが、同じ結果を達成するように使用可能とされる。ガスエッチングにおいて使用可能とされる化合物の他の例は、六フッ化硫黄または他の同様のフッ素化ガスである。
【００６６】
そのエッチング工程は、向かい合う溝の断面が交わるまでシリコンウェーハ２０２の両面およびそのそれぞれの溝を一様にエッチングするだろう。その溝の断面が交わったら、シリコンウェーハ２０２は、すぐにエッチング液１４０２から取り出され、すすがれるだろう。この工程によって達成され予想される刃先半径は、５ｎｍから５００ｎｍまでの範囲である。
【００６７】
等方性化学エッチングは、シリコンを同じ形で除去するために使用される方法である。本発明の一実施例に従った製造方法では、上述の機械加工によって作られたウェーハの表面における断面が均一に沈下し、ウェーハの反対側の面の断面と交わる（シングルベベルブレードが所望の場合には、機械加工されていないシリコンウェーハの反対側の表面と交わるだろう）。等方性エッチングは、ブレードの角度を保ちながらブレードの所望の鋭さを達成するために使用される。機械加工だけでウェーハの断面を交わらせようとする試みは、所望の端部の形状が、あまり繊細なので機械加工の機械的および熱的な力に耐えることができないので失敗する。等方性エッチング液（エッチング液）１４０２の酸性成分は、それぞれ、等方性酸浴１４００中で固有の機能を有する。第１に、硝酸は、露出したシリコンを酸化し、第２に、フッ化水素酸は、酸化したシリコンを除去する。酢酸は、この工程中希釈剤の働きをする。組成、温度および撹拌の正確な制御は、再現可能な結果を得るために必要である。
【００６８】
図１７Ａでは、コーティング１１０２のないシリコンウェーハ２０２が、等方性エッチング浴１４００の中に配されている。それぞれの手術用ブレード、第１の手術用ブレード１４０４、第２の手術用ブレード１４０６および第３の手術用ブレード１４０８は、互いに連結されていることに留意されたい。エッチング液１４０２がシリコンに作用するとき、時間の経過とともに層の分子が次々と除去され、２つの角度１４１０および１４１２（第１の手術用ブレード１４０４の）が次の手術用ブレード（第２の手術用ブレード１４０６）と接続される点で、これらの２つの角度１４１０と１４１２が交わるまでシリコン（すなわち手術用ブレード）の幅を小さくする。その結果として、いくつかの手術用ブレード（１４０４、１４０６および１４０８）が形成されることになる。シリコン物質がエッチング液１４０２によって溶解されるのでシリコン物質が少なくなったことを除いて、同じ角度がその等方性エッチング工程の全体を通じて維持されることに留意されたい。
【００６９】
図１８Ａおよび図１８Ｂは、本発明の他の実施例に従って両面に機械加工された溝を有し、コーティング層を一方の面に有するシリコンウェーハにおける等方性エッチング工程を示す。図１８Ａおよび図１８Ｂでは、エッチング工程がシリコンウェーハ２０２の第２の面３０６にだけ作用するようにテープ３０８およびコーティング１１０２が、シリコンウェーハ２０２上に残されている。そのエッチング工程中、ウェーハがテープに取り付けられておく必要はなく、これは製造上の取捨選択できるものにすぎない。
また、等方性エッチング材料１４０２は、もっぱら露出したシリコンウェーハ２０２に作用し、シリコン物質を（次々と）除去するが、ステップ２００４で機械加工された角度と同じ角度を維持する（この面は第２の面３０６であるので）。その結果として、図１８Ｂでは、シリコンを基材とした手術用ブレード１５０４、１５０６および１５０８が、ステップ１００８および２００４で機械加工された角度と同じ角度を有する。これは、第１の面３０４にテープ３０８があり、第２の面３０６に任意選択のコーティング１１０２があるため等方性エッチング液１４０２が、機械加工された溝の表面に沿ってシリコン分子の均一層を除去するためである。シリコンウェーハ２０２の第１の面３０４は、まったくエッチングされておらず、その結果、完成したシリコンを基材とした手術用ブレードに付加的な強度をもたらす。
【００７０】
シリコンウェーハ２０２の第１の面３０４にコーティング１１０２を付着させる任意選択のステップ２００２を使用する他の利点は、刃先（溝が機械加工された第１の面）が、シリコン基材よりも強い材料特性を有するコーティング１１０２（コーティングは窒化シリコン層からなることが好ましい）からなる点にある。したがって、コーティング１１０２を付着させる工程は、より強くより耐久性のある刃先をもたらす。また、コーティング１１０２は、電気機械式往復動ブレードデバイス内で鋼と接触するブレードにとって望ましいブレード表面に対する摩耗障壁をもたらす。表ＩＩＩは、コーティング１１０２（シリコン）を使用しないで、コーティング１１０２（窒化シリコン）を使用して製造されたシリコンを基材とした手術用ブレードの強度を指示する一般的な仕様を示す。
【００７１】
【表３】
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【００７２】
ヤング率（弾性率としても知られる）は、材料の固有の剛性の尺度である。ヤング率が大きいほど、その物質の剛性も大きい。降伏強さは、負荷のかかった物質が弾性変形から塑性変形に移行する点である。言い換えると、降伏強さは、材料がもはやたわまなくなり、永久に歪、即ち、破断する点である。エッチングの後（コーティング１１０２の有無を問わない）、エッチングされたシリコンウェーハ２０２が、徹底的にすすがれ、残ったエッチング液１４０２の化学物質をすべて除去するように洗浄される。
【００７３】
図１９は、本発明の一実施例に従って製造されコーティングを片面に有するダブルベベルシリコン手術用ブレードの結果的に得られた刃先を示す。刃先１６０２の半径は、代表的には、５から５００ナノメートルまであり、ダイヤモンド手術用ブレードのそれと同様だが、はるかに安いコストで製造される。ステップ１０１８のエッチング工程の実行後、取付けステップ１００２および２００３と同じステップ１０２０に従って、シリコンを基材とする手術用ブレードを取り付けることができる。
【００７４】
取付けステップ１０２０に続いて、ステップ１０２２において、シリコンを基材とする手術用ブレード（シリコンブレード）を単片化することができる。これは、ダイシングソーブレード、レーザービーム（例えばレーザーウォータジェット４０２またはエキシマレーザー）またはシリコンブレードを互いから分離する他の適当な手段の使用によって、それぞれのシリコンブレードを切り離すことを意味する。当業者なら理解できることだが、１５０ｎｍから１１，０００ｎｍまでの範囲のある波長を有するレーザーが、使用可能とされる。この波長範囲のレーザーの例は、エキシマレーザーである。レーザーウォータジェット（ＹＡＧレーザー）の固有の特徴は、曲線形の断続するパターンをウェーハ内で渦巻状に走査することができる点にある。これは、事実上無限の数の非刃先ブレードプロファイルを製作する柔軟性を製造業者にもたらす。レーザーウォータジェットは、帯鋸のようにレーザーがカットすることを可能にするウェーブガイドとして水流を使用する。これは、先に述べたとおり、連続する直線パターンでしかダイシングすることができない現状技術のダイシング機械では達成することができない。
【００７５】
ステップ１０２４では、顧客の具体的な希望に沿って、単片化された手術用シリコンブレードが、ブレードハンドルアッセンブリー上に装着される。しかし、実際の「装着（ピックアンドプレース）」の前に、エッチングされたシリコンウェーハ２０２（テープおよびフレームまたはテープ／ウェーハフレーム上に取り付けられている）が、ウェーハ取付け機械の中で紫外（ＵＶ）光で照射されて、テープ３０８の粘着性を低減させる。次いで、依然として、「粘着性を低減させた」テープおよびフレームまたはテープ／ウェーハフレーム上にあるシリコンウェーハ２０２が、市販の型取付けアッセンブリーシステムに装填される。以前に、様々な製造環境に応じてある種のステップの順序を入れ替えることができると記述したことを想起されたい。このような例の１つが、単片化ステップとＵＶ光による放射ステップとであり、必要ならばこれらのステップの順序を入れ替えることができる。
【００７６】
型取付けアッセンブリーシステムは、エッチングされた個々のシリコン手術用ブレードを、「粘着性を低減させた」テープおよびウェーハまたはテープ／ウェーハフレームから取り外し、そのシリコン製手術用ブレードをそれらのそれぞれのホルダに、所望の許容差の範囲内で取り付ける。エポキシ樹脂即ち接着剤は、この２つの構成要素を取り付けるために使用されるだろう。熱ステーキング（ｓｔａｋｉｎｇ）、超音波ステーキング、超音波溶接、レーザー溶接または共晶接合を含む他の組立て方法が、シリコン製手術用ブレードをそのそれぞれの基板に取り付けるために使用可能とされる。最後にステップ１０２６で、柄を有する完全に組み立てられたシリコン製手術用ブレードが、滅菌状態および安全を保証するために包装され、シリコン手術用ブレードの設計に従って使用するために輸送される。
【００７７】
手術用ブレードをそのホルダに取り付けるのに使用することができる他の組立て方法は、溝穴の別の使用を含む。上述したように、溝穴は、レーザーウォータジェットまたはエキシマレーザーによって作ることができ、溝穴は、溝を機械加工するとき、ダイシングソーブレードがシリコンウェーハ２０２と係合するための開口を設ける目的に使用された。溝穴の付加的な使用は、ホルダの１つ以上の支柱を受け止める受け口をブレードにもたらすことである。図２４は、このような配置を示す。図２４では、完成した手術用ブレード２４０２が、そのホルダ境界領域２４０６に形成された２つの溝穴２４０４ａ、２４０４を有する。これらは、ブレードホルダ２４１０の支柱２４０８ａ、２４０８ｂと接続する。その溝穴は、製造プロセスの任意の時点でシリコンウェーハ２０２内に切削可能とされるが、手術用ブレードの単片化の前に実行されることが好ましい。接続される前に、接着剤が適当な領域に塗布されて、しっかりした保持を確実にすることができる。次いで、仕上がった外観を最終製品に提供するため、カバー２４１２が、図示のように接着可能とされる。この支柱−溝穴組立てを実施する目的は、切開中にブレード２４０２が遭遇する可能性がある引張り力に対する付加的な抵抗をもたらすことである。
【００７８】
シリコンを基材とするダブルベベル手術用ブレードの製造工程を記述したところで、次に、本発明の第２の実施例に従ってシングルベベル手術用ブレードをシリコンで製造する方法の流れ図を示す図２に注目する。図１のステップ１００２、１００４、１００６、１００８は、図２に示される方法と同じであり、したがって、これらのステップを繰り返し説明することはしない。しかし、シングルベベル手術用ブレードを製造する方法は、この方法の次のステップ、ステップ１０１０で、ダブルベベルブレードを製造する方法とは異なり、したがって、これについて詳細に記述されるだろう。
【００７９】
ステップ１００８に続くステップ１０１０は、機械加工されたシリコンウェーハ２０２をシリコンウェーハマウンティングアッセンブリー２０４から取り外すかどうかを決定する。シングルトレンチシリコンウェーハ２０２が（ステップ１０１２で）取り外される場合、それから、付加的な選択項目が、ステップ１０１６でシングルトレンチウェーハをダイシングすることである。任意選択の取外しステップ１０１２では、同じ標準取り付け機を利用して、シリコンウェーハ２０２が、テープ３０８から取り外される。
【００８０】
ステップ１０１２でシリコンウェーハ２０２を取り外される場合には、次いで任意選択で、ステップ１０１６で、シリコンウェーハ２０２が小さく四角切りされ得る（すなわちシリコンウェーハ２０２が切断して細片にする）。ダイシングステップ１０１６は、ダイシングブレード、エキシマレーザー９０２またはレーザーウォータジェット４０２によって実行可能とされる。ダイシングは、（後に詳細に記述）ウェーハボートの代わりに特注の固定具を使用してエッチングされる（ステップ１０１８）結果として得られる細片に対応したものである。ダイシングステップ１０１６、取外しステップ１０１２、または機械溝機械加工ステップ１００８の後、シリコンを基材とするシングルベベル手術用ブレードの製造方法における次のステップは、ステップ１０１８である。ステップ１０１８は、先にすでに詳細に記述したエッチングステップである。その後、ステップ１０２０、１０２２、１０２４および１０２６が続く。これらのステップは、すべて、シリコンを基材とするダブルベベル手術用ブレードの製造に関して先に詳述したステップであり、したがって、これらを再び記述する必要はない。
【００８１】
図３は、本発明の第３の実施例に従ってシングルベベル手術用ブレードをシリコンで製造する代替的な方法の流れ図を示す。図３に示される方法は、ステップ１００２、１００４、１００６、１００８によって図２に示される方法とまったく同じである。しかし、図３におけるステップ１００８の後、コーティングステップ２００２がある。コーティングステップ２００２は、図１に関して上述しており、再び詳細に記述する必要はない。コーティングステップの結果は、以前に説明した結果と同じであり、シリコンウェーハ２０２の機械加工された面が、その上に層１１０２を有する。
【００８２】
コーティングステップ２００２に続いて、ステップ２００３で、シリコンウェーハ２０２を取り外され、再び、取り付けられる。このステップも、図１に関して上述したもの（ステップ２００３）とまったく同じである。その結果、マウンティングアッセンブリー２０４上に、シリコンウェーハ２０２のコーティングされた面が、下向きに置かれる。その後、ステップ１０１８、１０２０、１０２２、１０２４および１０２６は、詳細に上述したすべてを実施する。最終結果は、手術用ブレードの強度および耐久性を向上させるためにコーティング層１１０２付きの第１の面３０４（機械加工された面）を備えたシングルベベル手術用ブレードである。図２３Ａおよび図２３Ｂは、このコーティングされたシングルベベル手術用ブレードを示し、より詳細に説明する。
【００８３】
図２３Ａおよび図２３Ｂは、本発明のさらなる実施例に従って機械加工された溝を一方の面に有し、その反対側の面にコーティング層を有するシリコンウェーハにおける等方性エッチング工程を示す。上述のとおり、シリコンウェーハ２０２は、図２３Ａに示すように、第１の面３０４に被覆されたコーティング１１０２を有し、次いで第１の面３０４はテープ３０８に取り付けられ、したがって、テープ３０８と密に接触する。次いで、シリコンウェーハ２０２が、詳細に上述したエッチング液１４０２を収容する浴１４００に配される。エッチング液１４０２は、シリコンウェーハ２０２の第２の面３０６（「上面」）のエッチングを開始し、シリコン分子の層を次々と除去する。ある時間の後、シリコンウェーハ２０２の厚さは、第２の面３０６が第１の面３０４およびコーティング１１０２と接触するまでエッチング液１４０２によって低減される。その結果は、窒化シリコンでコーティングされたシリコンを基材とするシングルベベル手術用ブレードである。図１８Ａ、１８Ｂおよび１９に関して示し記述されるように、窒化シリコン刃先（または窒化シリコンでコーティングされた刃先）を有する上述の利点はすべてが、このタイプのブレードにも等しく当てはまる。
【００８４】
図２０Ａ〜２０Ｇは、本発明の方法に従って製造することができるシリコンを基材とする手術用ブレードの様々な例を示す。この方法を利用して、様々なブレード設計が、製造可能とされる。シングルベベル、対称および非対称ダブルベベルならびに曲線形刃先を有するブレードが、生産可能とされる。シングルベベルについては、ウェーハの片面だけ機械加工が実行される。シングルエッジチゼル（ｃｈｉｓｅｌ）（図２０Ａ）、３エッジチゼル（図２０Ｂ）、スリット（ｓｌｉｔ）、２エッジシャープ（ｓｈａｒｐ）（図２０Ｃ）、スリット、４エッジシャープ（図２０Ｄ）、スタブ（ｓｔａｂ）、１エッジシャープ（図２０Ｅ）、ケラトーム（ｋｅｒａｔｏｍｅ）、１エッジシャープ（図２０Ｅ）、半月形（ｃｒｅｓｃｅｎｔ）、曲線形シャープエッジ（図２０Ｇ）など、様々なブレード形状が作製可能とされる。プロファイルアングル、幅、長さ、厚さおよびベベル角度は、この方法とともに変更可能とされる。この方法は、従来のフォトリソグラフィと組み合わせて、より多くのバリエーションおよび特徴を作ることができる。
【００８５】
図２１Ａおよび図２１Ｂは、それぞれ、本発明の一実施例に従って製造されたシリコン手術用ブレードおよびステンレス鋼手術用ブレードの側面図を、倍率５，０００倍で示す。図２１Ａおよび図２１Ｂ相互間の違いに注目されたい。図２１Ａの方が、はるかになめらかでより均一である。図２２Ａおよび２２Ｂは、それぞれ、本発明の一実施例に従って製造されたシリコン手術用ブレードおよびステンレス鋼手術用ブレードの刃先の上面図を、倍率１０，０００倍で示す。この場合も、図２２Ａおよび図２２Ｂ相互間の違いは、本発明の一実施例に基づく方法の結果である前者の方が、図２２Ｂのステンレス鋼ブレードよりもはるかになめらかで均一なことである。
【００８６】
図２５Ａおよび図２５Ｂは、本発明の一実施例に従って結晶物質で作られた刃先、および、層転化プロセスを含む結晶物質で作られた刃先の断面透視図を示す。本発明の他の実施例では、シリコンウェーハをエッチングした後に基板材料の表面を新しい材料２５０４に化学的に転化させることが可能である。このステップは、「熱酸化、窒化物転化（thermal oxidation, nitride conversion）」ステップまたは「シリコン表面の炭化ケイ素転化（silicon carbide conversion of the silicon surface）」ステップとしても知られている。ブレードの表面を基板材料の化合物に転化させる利点は、より硬い刃先が生み出されるように新しい物質／表面が選択可能とされる点である。しかし、コーティングとは違い、ブレードの刃先は、支柱のエッチングステップにおける形状および鋭さを維持する。図２５Ａおよび２５Ｂでは、この転化プロセスのためにシリコンブレードの深さが、変化していないことに留意されたい。「Ｄ１」（シリコンだけのシリコンブレードの深さ）と、「Ｄ２」（転化層２５０４を有するシリコンブレードの深さ）とは等しい。
【００８７】
図３３Ａ〜３３Ｄは、本発明の方法に従って製造され、眼科用に使用することができる手術用ブレードのいくつかの例を示す。図３３Ａは、眼科の白内障手術目的に使用することができるスリットブレード／ナイフ７２０を示す。スリットブレード／ナイフ７２０は、第１のベベルセット７２２ａおよび第２のベベルセット７２２ｂを有する。第１および第２のベベルセット７２２ａ、７２２ｂは、それぞれ、同じまたは異なる角度のシングルベベル、あるいは同じまたは異なる角度のダブルベベルとすることができ、あるいは、ベベルセット７２２ａ、７２２ｂは、それぞれ、マルチプルベベルおよび１つまたは複数のファセットとすることができる。ベベル角度、ブレード角、厚さおよびファセットの数の組合せは、すべて、スリットブレード／ナイフ７２０の特定の用途に応じて変更することができる設計基準であり、本発明の実施例に従う本明細書に開示された方法に従って製造可能とされる。
【００８８】
図３３Ｂは、屈折矯正（ＬＡＳＩＫ（商標））眼科手術において使用することができるマイクロケラトーム（ｍｉｃｒｏｋｅｒａｔｏｍｅ）ブレード７２４を示す。マイクロケラトームブレード７２４は、１つのベベル７２６を有し、このベベルはシングルまたはダブルベベルとすることができ、１つ以上のファセットを有する。図３３Ａ〜３３Ｄおよび本明細書の他の場所に示される手術用ブレードに関し、ベベル角度、ファセット、それらの配置および構成の組合せは、実質上無限である。マイクロケラトームブレード７２４は、ダブルベベル７２６を示す。上述のとおり、穴７２８ａおよび７２８ｂは、マイクロケラトームブレード７２４を柄に取り付けるために使用可能とされる。
【００８９】
図３３Ｃは、白内障眼科手術において使用することができるポケット（ｐｏｃｋｅｔ）ブレード／ナイフ７３０を示す。図３３Ｃに示されるポケットブレード／ナイフ７３０は、実質的に円形の単一のブレードを有する。その円形が好ましいが、必須ではなく、代わりに他の曲線形状（楕円形など）を使用することもできる。そのブレードは、上述したように、シングル、ダブルまたはマルチプルベベルブレード、あるいはこれらの組合せとすることができる。図３３Ｄは、白内障眼科手術において使用することができる半月形ブレード／ナイフ７３４を示す。図３３Ｄに示される半月形ブレード／ナイフ７３４は、卵形の単一のブレードを有する。この場合も卵形が好ましいが、必須ではない。半月形ブレード／ナイフ７３４は、シングルベベル角度ブレードを有することが好ましいが、上述したように、それぞれのベベルが１つ以上のファセットを有するシングルまたはダブルベベルブレード、あるいはこれらの組合せとすることができる。
【００９０】
図１を参照すると、ステップ１０１８の後に、表面を転化させるかどうかの判断が行われる（ディシジョンステップ１０１９）。転化層を付加する場合には（ディシジョンステップ１０１９の「Ｙｅｓ」経路）、ステップ１０２１で転化層が付加される。その方法は、次いでステップ１０２０に進む。転化層を付加しない場合には（ディシジョンステップ１０１９の「Ｎｏ」経路）、その方法は、ステップ１０２０に進む。この転化プロセスは、拡散炉または高温炉を必要とする。真空下または不活性環境中で基板が、５００℃超の温度まで加熱される。選択されたガスが計量されながら、制御された濃度で炉に供給される。高温の結果、ガスはシリコン内へ拡散する。シリコン内に拡散するとき、ガスは、シリコンと反応して新しい化合物を形成する。この新しい物質は、コーティングを付着させるのではなく、拡散および基板との化学反応によって作られるので、シリコンブレードの本来の形状（鋭さ）は、保持される。転化プロセスの付加的な利点は、転化層の光学屈折率が、基板のそれとは異なり、そのためブレードが着色して見える点にある。その色は、転化した材料の組成および厚さによって決まる。
【００９１】
表面が転化した単結晶質の基板材料は、さらに、非転化ブレードよりも優れた破壊抵抗性および耐摩耗性を呈する。表面をより硬い材料に変化させることによって、亀裂初発部位を形成し、結晶面に沿って割れる基板の傾向は、低減される。
【００９２】
ある互換性をもって実行することができる製造ステップの他の例は、マット仕上げ（ｍａｔｔｅ−ｆｉｎｉｓｈ）ステップである。多くの場合、特に手術用ブレードの実施例で製造されたときには、ブレードのシリコン表面は、光をよく反射する。照明源を備えた顕微鏡下でブレードが使用されている場合、これによって外科医の気が散る可能性がある。したがって、ブレードの表面が、（例えば、外科手術中に使用される高輝度ランプからの）入射光を拡散させるマット仕上げを備え、光り輝く表面とは対照的な、光沢のない表面とすることができる。そのマット仕上げは、ブレード表面に適当なレーザーを照射して、ブレード表面の領域の材料を、特定のパターンおよび密度に従って蒸発させることによって作られる。そうである必要は必ずしもないけれど、その領域が、概ね放射されたレーザービームの形状となるので材料が除去された領域の形状は、円形になる。。除去された円形領域の寸法は、直径２５〜５０ミクロンであり、やはり製造業者および使用するレーザーのタイプに依存する。除去された円形領域の深さは、１０〜２５ミクロンである。
【００９３】
除去された円形領域の「密度」は、除去された円形領域よって含まれる表面積の全体割合を指す。約５％の「除去領域密度」は、ブレードの通常はなめらかで鏡面のような外観を著しく曇らせる。しかし、すべての除去領域を同じ位置に配置しても、ブレードの残りの部分の鏡面のような効果に影響は及ばない。したがって、除去円形領域は、ブレードの表面全体にランダムに配置される。実際には、グラフィックファイルが、凹みをランダムに配置し、特定の除去領域密度およびパターンに対するランダム性の所望の効果を達成するように作成可能とされる。このグラフィックファイルは、手作業で、またはコンピュータ内のプログラムによって自動的に、作成可能とされる。実現することができる付加的な機能は、ブレード上へのシリアルナンバー、製造業者ロゴ、外科医名または病院名の刻印である。
【００９４】
代表的には、ガントリレーザー（ｇａｎｔｒｙ  ｌａｓｅｒ）またはガルボ−ヘッドレーザー（ｇａｌｖｏ−ｈｅａｄ  ｌａｓｅｒ）機械が、ブレード上にマット仕上げを作るために使用可能とされる。前者は低速だが極めて正確であり、後者は高速だがガントリレーザーほど正確ではない。全体的な正確さは重要ではなく、製造速度がコストに直接に影響するのでガルボ−ヘッドレーザー機械は、有用な手段である。ガルボ−ヘッドレーザー機械は、毎秒数千ミリメートルも移動することができ代表的な手術用ブレードについて約５秒の除去領域全体のエッチング時間をもたらす。
【００９５】
図３７は、金属で製造されたブレードと本発明の実施例に従ってシリコンで製造されたブレードの表面粗さの範囲の比較を示す。
【００９６】
手術用および非手術用ブレードの付加的なパラメータは、表面粗さ特性である。表面粗さは、刃先によって最初のカットを実施した後にブレード上で皮膚または材料がどれくらい滑りやすいかを決めるので、表面粗さは重要なパラメータである。粗い表面は、皮膚または物質を引っ掛けまたは捕らえる傾向があり、よりなめらかな表面は、ブレードの上を皮膚または物質がより簡単に移動する。粗いブレード表面は、裂傷または引裂きを引き起こす可能性があり、最悪なシナリオの場合、これによって外科医の切開（手術での使用中に）が不安定になる。このようなシナリオは、極めてまれにしか起こらない。上述の本発明の実施例に従ってシリコンから製造されたブレードまたは機械式デバイスは、表面欠陥が実質的にない、金属ブレードよりもはるかになめらかな、極めてなめらかな表面を有することができる。表ＩＶは、金属ブレードの表面粗さ測定値、表Ｖは、上述の本発明の実施例に従って製造されたシリコンブレードの表面粗さ測定値を示す。これらの表は、ともに、ブレードの先端近くで測定した表面粗さを示す。図３７は、２本の曲線、第１の曲線３７２および第２の曲線３７４を示す。これらの曲線は、上述の本発明の実施例に従って製造されたシリコンブレード（第１の曲線３７２）および金属ブレード（第２の曲線３７４）の表面粗さ値Ｒａの範囲を表す。
【００９７】
【表４】
2007535384.tif 000006
【００９８】
【表５】
2007535384.tif 000007
【００９９】
図３８は、本発明の一実施例に従ってシリコン手術用ブレードを製造する付加的な方法を示す。図３８に記載されたシリコン手術用ブレードの製造方法は、同様の目的（すなわち、眼科手術用途）で製造された金属製ブレードの代わりに使用することができる十分に強いブレードを製作する。図１〜３に関して説明される多くのステップが、方法３８０において実施可能とされるが、簡潔にするためそれらを記述しない。例えば、ダイシングステップ１０１６および転化層を追加するステップ（ステップ１０１９）が方法３８０において、実施可能とされるが、上記の理由からそれらは省略した。さらに、可能なときには、混乱を避けるために、いくつかのステップは、上述の使用されたと同じ符号を維持した。他の例では、ステップが同じように見えるが、実際には上述のステップとはわずかに異なるステップを含むことが明らかな場合、新しい符号が使用される。さらに、以下では、よく知られた溝形成（またはダイシング）ステップ、基準貫通穴形成ステップおよびその他のステップが説明され、上述のものと同一の機器が（例えば、特にレーザーウォータジェット、超音波加工、ダイヤモンドソーブレード）以下で説明する特徴を作るように使用可能とされる。
【０１００】
方法３８０は、レーザーカットＮｏ．１を有するステップ３８２から開始される。図３８では、レーザーカットＮｏ．１が、レーザーおよびトレンチングダイシング機器に対してシリコンウェーハ（ウェーハ）２０２の位置を合わせるための基準円３８６（図３９に示す）を作る。また、レーザーカットＮｏ．１は、トレンチダイシング機器に対して溝の位置を合わせるための基準となる十字線３８８、および、ブレードのサイドエッジ（図４２参照）を作るためにカットされる溝穴３９０を作る。
【０１０１】
ステップ１００８では、以前により詳細に説明した様々な方法および機器に従ってベベル３９２が、付けられる（図４０参照）。ステップ３８４では、レーザーカットＮｏ．２が、図４１に示される馬蹄３９４を作る。その結果得られたエッチングステップ１０１８の準備のできているウェーハ４２０が図４２に示される。レーザーカッティングステップは、もろいシリコン材料内に引き起こされる機械的損傷を生み出す。そのエッチングステップは、その機械的に引き起こされた損傷を除去する。機械的に引き起こされた損傷を除去することによって、応力集中箇所も除去され、その結果、材料（シリコン）の降伏強さが、相当に増大する。等方性エッチング液が、材料の表面、このケースではブレードの刃先と非刃先の両方を研磨する。エッチング液は、フッ化水素酸、硝酸および酢酸からなり得る。もろい材料において、亀裂、欠け傷、引っかき傷および鋭いエッジは、すべて亀裂初発点として機能する。これらの箇所は、それらに負荷または応力が加わったとき、機械式デバイスの突発故障を引き起こす役目を果たす。亀裂初発性欠陥を排除しまたは最小限に抑えることによって、材料の耐久性は、増す。
【０１０２】
エッチングステップ１０１８に続いて、ブレードが取り付けられ（ステップ１０２０）、単片化され（ステップ１０２２）、装着され（ステップ１０２４）、顧客の好みに従って包装される（ステップ１０２６）。ステップ１０２０〜１０２６は、より詳細に上述された。したがって、簡潔にするため、ここでその説明を繰り返すことはしない。
【０１０３】
図３９〜４２は、シリコン手術用ブレードを製造する図３８に記載した方法に従って加工したシリコンウェーハを示す。図４３は、図３８から図４２に関して上述されたように、本発明の一実施例の方法に従って製造することができるシリコン手術用ブレードを示す。方法３８０におけるいくつかの改良は、機械強度特性を向上させる。次に、これをより詳細に記述されるだろう。例えば、本発明のこの実施例では、図４３に示される馬蹄が以前よりも大きく作られる。また、図３８のステップ３８２に関して上述されたレーザーカットＮｏ．１は、ブレードのエッジを作る溝穴３９０を切削する。これは、ブレードの非刃先の最大長がエッチング（ステップ１０１８）を受けることができる方法で実行され、これによってブレードの機械強度は増大する。レーザーカットＮｏ．１は、さらにフランジ（ｆｌａｎｇｅ）３９６を作る（図４３参照）。フランジをより大きくすると、レーザーカットＮｏ．２（ステップ３８４）で作られたより良好に画定された馬蹄が得られる。さらに、溝形成プロセスは、それぞれの「雪片（ｓｎｏｗｆｌａｋｅ）」を切削する。「雪片」パターンは、図４０に示されるように溝形成ステップ１００８によって生み出される。それらは、ベベル３９２として示されている。「雪片」（ベベル３９２）相互間には、カットがない。これは、ウェーハ２０２の機械強度および完全性を増大させる。レーザーカッティングに関して、理論的には、パルス幅および／またはパルス繰返し周波数（ＰＲＥ）を変化させて、シリコンに対して機械的損傷を最小化することが可能である。
【０１０４】
図３８〜図４３に関して上述された方法３８０は、レーザーアブレーション、ルーター加工、ダイヤモンドホイール研削、超音波粉砕、ラッピング、研磨、スタンピング、エンボシング、イオンミリング、プラズマエッチング法（すなわちＲＩＥ、ＤＲＩＥ、ＩＣＰおよびＥＣＲ）などのいくつかの異なる機械加工実施例において引き起こされた損傷を除去するために使用可能とされる。また、方法３８０は、これらに限らないがＫＯＨ、ＮａＯＨ、ＣｅＯＨ、ＲｂＯＨ、ＮＨ４ＯＨ、ＴＭＡＨ、ＥＤＰまたはＨＮＡを使用した従来の異方性または等方性ウェットエッチングプロセスによって生み出される仕上げ面の品位を向上させるために使用可能とされる。
【０１０５】
エッチング液（ＨＮＡ）は、シリコンの酸化／還元エッチング液である。その液は、適当な条件下で、シリコン基板材料および一時的に形成された二酸化シリコンをエッチングして除くアノード／カソード対として機能するマイクロエレクトロケミカルセル（ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  ｃｅｌｌ）を非常に急速に形成する。このタイプの反応は、すべての表面に対して等しく作用する。このことは、表面の凹凸が実質的に丸められ、または洗い流されやすいことを意味する。結果として得られる表面は、実質的に欠陥がなく、スペクトラルミラー（ｓｐｅｃｔｒａｌ  ｍｉｒｒｏｒ）のような外観を有し、１００オングストローム程度の表面粗さを有する。
【０１０６】
試験が、図３８〜図４３に関して上述した方法に従って加工されたシリコンのサンプル対して行われた。これらのシリコンサンプルは、「クーポン（ｃｏｕｐｏｎｓ）」として知られている。シリコンクーポンの強度が、それを加工した方法の関数として測定された。試験結果によれば、図３８〜図４３に関して上述した方法を使用すると、３点曲げ試験によって測定された曲げ強度（ｍｏｄｕｌｕｓ  ｏｆ  ｒｕｐｔｕｒｅ：ＭＯＲ）が、大幅に増大する。後述するデータが使用されて、図３８〜図４３に関して示し説明した本発明の実施例の方法および本明細書に記載された本発明の実施例に従う他のシリコン製造プロセスに従って用意された機械式デバイス、手術用および非手術用ブレードの強度を比較することができる。
【０１０７】
単結晶シリコンの脆性破壊故障モードのため、上述の本発明の様々な方法のうちの任意の１つの方法に従って製造されたシリコン製品を正確に代表するクーポンを試験する必要があった。平均ＭＯＲ値および統計分布値が、物質の強度を有意義に特徴づけるために必要である。
【０１０８】
強度測定試験を行うに際しては、ダイヤモンドホイールでダイシングしたエッジ、Ｇｅｍ  Ｃｉｔｙ社製の短パルスＹＡＧレーザーを用いてカットしたエッジ、およびＳｙｎｏｖａ社製の長パルスＹＡＧレーザーを用いてカットしたエッジが、評価された。さらに、これらの３つの表面が、Ｓｉを５０μエッチングした後およびＳｉを１５０μエッチングした後に、試験された。エッチング液は、カッティング法によって生じた損傷／応力集中箇所を除去する働きをし、エッチング液を使用してさらに、壊れやすくする欠陥を有する完成エッジの数を低減させることができる。
【０１０９】
各場合に関し、Ｉｎｓｔｒｏｎ上で２０ｍｍ×７ｍｍの１０枚のクーポンが、曲げモード（Ｆｌｅｘｕｒａｌ  ｍｏｄｅ）を使用して、破損するまで押された。それぞれの場合において、カッティング後に側壁をエッチングすると平均ＭＯＲはかなり増大した。データが下記の表ＶＩに集計されている。表ＶＩにおいて、ｔ０はクーポンの初期の厚さを指示する。より高いＭＯＲ値は、図４４〜５２に示されるように、側壁の欠け傷または引っかき傷をなめらかにしたエッチングに起因するよるものと考えることができる。図４４〜５２では、ｔｒがクーポンの最終的な厚さを指示する。側壁の欠け傷または引っかき傷をなめらかにすることによって、突発亀裂を開始させることができるクーポン体積内の部位の全体数が、大幅に減少する。２５０μまでエッチングした部分のデータ（例外としてＧｅｍ  Ｃｉｔｙデバイスでは約３００μから約２５０μのエッチング深さにエッチングした）は、バッチ処理し、その分布が解析されたものである。このデータは、平均ＭＯＲ１２５４ＭＰａおよび標準偏差４５５ＭＰａの正規分布に合致する。
【０１１０】
【表６】
2007535384.tif 000008
【０１１１】
以下の結論が、これらの試験結果に基づいてある確信を持って引き出され得る。
【０１１２】
・  Ｇｅｍ  Ｃｉｔｙレーザーによって生み出される損傷の深さは、ダイシングおよびＳｙｎｏｖａレーザーの損傷の深さよりもかなり大きい。Ｇｅｍ  Ｃｉｔｙレーザーでカットされた部分の強さ（１７０ＭＰａ）は、Ｓｙｎｏｖａレーザーでカットされた部分（３２５ＭＰａ）の強さの半分である。
【０１１３】
・  Ｓｙｎｏｖａレーザーでカットされた部分（３２５ＭＰａ）の強さは、Ｄｉｓｃｏダイシングソーでカットされた部分（５０２ＭＰａ）の強さの約６０％である。このことは、Ｓｙｎｏｖａレーザーでの損傷の深さがより大きいことを意味している。
【０１１４】
・  ５０μの物質のエッチングは、Ｄｉｓｃｏカット（１２３０ＭＰａ）とＳｙｎｏｖａレーザーカット（１３００ＭＰａ）とで非常によく似た結果を与えた。これらの値はともに、ダイシングし、エッチングしなかった部分の強さの２倍超である。
【０１１５】
図５３Ａ〜５３Ｃは、ダイヤモンドブレードと、金属ブレードと、本明細書において上述した本発明の実施例に従って製造されたシリコンブレードとの間で行われた比較の結果を示す。図５３Ａによれば、本明細書において上述した本発明の実施例に従って製造されたシリコンから製造されたブレードは、ダイヤモンドブレードよりも高いピーク穿刺力(ｐｅａｋ  ｓｔａｂ  ｆｏｒｃｅ)を示す。シリコンブレードは、金属ブレードよりも良好なピーク穿刺力特性を有する（第１の黒丸５３２（ダイヤモンドブレード）、第２の黒丸５３４（シリコンブレード）および第３の黒丸５３６（金属ブレード）を比較されたい）。
【０１１６】
本明細書において上述した本発明の実施例に従って製造されたシリコンブレードは、金属ブレードよりもかなり鋭利であることができ（ダイヤモンドブレードのそれにほぼ等しいことができ）、（表ＩＶおよびＶに関して先に説明したとおり）金属ブレードよりもかなりなめらかにできる。
【０１１７】
図５３Ｂおよび図５３Ｃは、ダイヤモンドブレードと、金属ブレードと、本発明の実施例に従って製造されたシリコンブレードとの間で、傷口（ｗｏｕｎｄ  ｇａｐｅ）を引き起こすために必要な圧力および試験媒体に侵入するために必要な力に関して行われた比較の結果を示す。
【０１１８】
図６３の流れ図に示した方法６００における複数のステップは、図１、２、３および３８に関して上述した手術用または非手術用ブレードを製造するための他の方法の一部を構成することが可能とされる。方法６００は、これまでに説明した他の方法よりも複雑なブレードを作るために使用可能とされる。以下では、方法６００が、シリコンウェーハ２０２に関して説明される。しかし、方法６００およびに本明細書に記載された他の方法は、これらに限らないが、特にＳｉＣ、サファイアを含む他の材料でできたウェーハ２０２を使用することができることをその技術分野の当業者は理解できる。これらの材料は、単結晶質または多結晶質の材料とすることができる。
【０１１９】
方法６００は、図１、２および３の方法に従ってステップ１００４および図３８の方法に従うステップ３８２において、シリコンウェーハ（ウェーハ）２０２内に基準貫通穴をカットされた後、行われる。これらの基準貫通穴は、製造プロセスの以降のステップにおいて使用する様々な機械内でウェーハ２０２を位置合せするために使用される。方法６００のステップ２０００で、フォトレジスト層５４０がウェーハ２０２の第１の面に施される。これが、図５４に示されている。ダブルベベルブレードが所望の場合には、ウェーハ２０２の両面にフォトレジスト層５４０が、施される。これについては、後により詳述する。ステップ２００２では、フォトレジスト層５０４が焼き付けられ、フォトレジストで覆われたウェーハ２０２の上にパターン形成されたフォトマスク５４４が配され、次いで、焼き付けられたフォトレジスト層５４０およびパターン形成されたフォトマスク５４４を有するウェーハ２０２が、特定の時間、紫外光５４２で露光される。当業者なら理解できるとおり、フォトレジスト層５４０の露光には紫外光しか使用できないわけではなく、ｘ線、ならびに（使用するフォトレジスト材料のタイプに応じた）他のタイプの放射を使用することもできる。ネガ型とポジ型の両方のフォトレジスト材料を使用することができる。当業者なら理解できるとおり、パターン形成されたフォトマスク５４４は、所望のベベル角度、ならびに、使用するフォトレジスト材料およびエッチング方法のタイプによって異なる。
【０１２０】
紫外光５４２での露光およびその後の現象の結果、フォトレジスト層５４０は、パターン形成されたフォトレジスト層５４１となり、パターン形成されたフォトマスク５４４のパターンは、パターン形成されたフォトレジスト層５４１中に複製される。ポジ型フォトレジスト材料では、ｘ線、紫外線または他の放射によって露光したフォトレジスト材料の部分が、現象中に除去される部分である。ネガ型フォトレジスト材料では、これが反対になる。図５５Ａは、フォトレジスト層５４０の上に配置されたパターン形成された第１のフォトマスク５４４Ａが紫外光５４２によって露出されている図５５のウェーハ２０２の断面図を示し、図５５Ｂは、紫外線での露光が完了し、フォトレジスト層５４０を現像してパターン形成されたフォトレジスト層５４１を形成し、パターン形成された第１のフォトマスク５４４Ａを除去した後の図５５Ａのウェーハ２０２の断面図を示す。図５６Ａおよび図５６Ｂは、図５５Ａおよび５５Ｂに示した例に類似した、パターン形成された第２のフォトマスク５４４Ｂの配置、紫外光での露光および現象の他の例を示す。ダブルベベルブレードが所望の場合には、ウェーハ２０２のもう一方の面に対してステップ２０００および２００２を繰り返すことができる。
【０１２１】
ステップ２００２に続いて、方法６００は、ディシジョンステップ２００３に進む。ステップ２０００および２００２の結果、ウェーハ２０２の第１の面は、パターン形成された第１のフォトレジスト層５４１をその上に有する。ディシジョンステップ２００３では、ダブルベベルブレードを製造するどうかを決定する。ダブルベベルブレードを製造する場合には（ディシジョンステップ２００３の「イエス」経路）、両面が処理されているかどうかを判定する。両面がまだ処理されていない場合には（ディシジョンステップ２００１の「Ｎｏ」経路）、方法６００は再びステップ２０００および２００２に進み、そこで、ウェーハ２０２の第２の面に第２のフォトレジスト層５４０が付着され、ステップ２００２で、第２の面が焼き付けられ、第２のフォトレジスト層５４０上にパターン形成された第２のフォトマスク５４４Ｂが配される。次いで、パターン形成された第２のフォトマスク５４４Ｂを通して、第２のフォトレジスト層５４０が、紫外光、Ｘ線または他のタイプの放射で露光される。その結果、第２のフォトレジスト層５４０は、パターン形成された第２のフォトレジスト層５４１となる。次いで、その方法はステップ２００３に戻り、そこで、その方法は、これが、１つまたは複数のダブルベベルブレードをその上に製造しようとしているウェーハ２０２であると判定する（ディシジョンステップ２００３の「Ｙｅｓ」経路）。方法６００は、次いで、ウェーハ２０２の両面が処理されている（ディシジョンステップ２００１の「Ｙｅｓ」経路）と判定し、方法６００はステップ２００５へ進む。ステップ２００５では、第１の面と第２の面の両方がそれぞれパターン形成された第１および第２のフォトレジスト層５４０Ａ、５４０Ｂで覆われたウェーハ２０２を現像して、パターン形成された第１および第２のフォトレジスト層５４０Ａ、５４０Ｂのある部分が除去されるようにする。上述したとおり、パターン形成されたフォトレジスト層５４１Ａ、５４１Ｂのどの部分が現像され除去されるのかは、フォトレジストがネガ型のフォトレジスト材料であるかまたはポジ型のフォトレジスト材料であるかによって異なる。方法６００は、次いでステップ２００４に進む。このステップについては、後により詳述する。
【０１２２】
ステップ２０００および２００２を最初に通過した後に、ダブルベベルブレードを製造しないと判定された場合には（ディシジョンステップ２００３の「Ｎｏ」経路。すなわちシングルベベルブレード）、方法６００は、ステップ２００５に進む。ステップ２００５では、第１の面だけがパターン形成された第１のフォトレジスト層５４１で覆われているウェーハ２０２が、パターン形成された第１のフォトレジスト層５４１のある部分が除去されるように現像される。上述したとおり、パターン形成されたフォトレジスト層５４１Ａのどの部分が現像され除去されるのかは、フォトレジストがネガ型のフォトレジスト材料であるかまたはポジ型のフォトレジスト材料であるかによって異なる。方法６００は、次いでステップ２００４に進む。このステップについては、後により詳細に論じる。
【０１２３】
フォトレジスト層５４０上で使用されるパターン形成されたフォトマスク５４４は、形成するカッティングデバイスの所望のベベル角度に基づいて選択される。後により詳細に記述されるエッチング法、ステップ２００４が、湿式、乾式、等方性または異方性のどれであるのかに基づいて適当なパターンが選択される。例えば、図５５Ａ、５５Ｂと図５６Ａ、５６Ｂは、異なるエッチング方法が使用されるのでパターン形成された異なるフォトマスク５４４を使用した。多くの組合せのエッチングが可能であり、これは、複数のマスクおよびエッチングの繰返しに拡張して、ほぼすべてのベベル角度を形成することができる。限定のための例を意味しない１つの例として、パターン形成された第１のフォトマスク５４４Ａを使用し、次いで第１のエッチング方法、次いでパターン形成された第２のフォトマスク５４４Ｂ、次いで第１または第２のエッチング方法を使用することができる。
【０１２４】
ステップ２００４で、ウェーハ２０２のエッチングが行われる。エッチングは、上述のとおり、ウェーハ２０２を構成する結晶質の物質層を除去して、ブレード（手術用または非手術用）または他のタイプのツールを作り出すプロセスである。この例では、エッチングを使用して、ブレードの形状および角度を画定する溝を形成する。先に述べたとおり、溝形成ステップは、概ね、図１、２、３および３８に示した方法のステップ１００８において、ダイヤモンドソーブレードまたはルーターを用いたカッティングを含む様々な機械的方法によって、あるいはレーザーまたは超音波加工デバイスを使用して、溝を形成することによって実行される。溝を形成するエッチングに続いて、パターン形成されたフォトレジスト層５４１が除去され、付加的なエッチングが、材料除去プロセスを完了させるために実行され、ブレードの鋭いエッジを実際に形成する。上述したように、このプロセスはやや複雑だが、このプロセスは、複数のベベル、複数のベベル角度および様々なプロファイルアングルを含む極めて複雑なブレード設計を製造業者が生産することを可能にする。
【０１２５】
ステップ２００４では、パターン形成されたフォトレジスト層５４１でウェーハ２０２をマスクした状態で、ウェーハ２０２が部分的にエッチングされる。パターン形成されたフォトレジスト層５４１が現像され除去されたところでは、その下の露出したウェーハ２０２がエッチングされ除去される。選択したエッチング液に応じて、エッチング液は、パターン形成されたフォトレジスト層５４１をアンダーカットし、またはパターン形成されたフォトレジスト層５４１の形状を直接に複写するだろう。これが、図５７Ａ、５７Ｂおよび５８に示されている。
【０１２６】
図５７Ａは、本発明の一実施例に従って部分的な異方性エッチングを実施した後の図５５Ｂのシリコンウェーハの断面図を示し、図５７Ｂは、本発明の他の実施例に従って異方性エッチングプロセスをその位置で等方性エッチングプロセスに変化させた後の図５６Ｂのシリコンウェーハの断面図を示す。図５８は、本発明の一実施例に従って部分的な湿式等方性エッチングを実施した後の図５６Ｂのシリコンウェーハの断面図を示す。
【０１２７】
図５７Ａは、パターン形成されたフォトレジスト層５４１の形状をエッチング液が直接に複写する１つの例を示す。この場合に使用されるエッチング液は、異方性の反応性イオンエッチング液（異方性ＲＩＥ）である。エッチングされた第１の領域５４６Ａおよび５４６Ｂは、パターン形成されたフォトレジスト層５４１の形状を複製する。図５８では、湿式等方性エッチング液が、現像されたフォトレジスト層５４１をアンダーカットしている。図５８は、図１、２、３および３８に示した方法に関して以前により詳細に記述した湿式等方性エッチングプロセスの使用を示す。図５８のパターン形成されたフォトレジスト層５４１は、この湿式等方性エッチングプロセスの影響を受けず、その本来の構造を維持する（図５６Ｂのエッチング前のウェーハ２０２と比較されたい）。
【０１２８】
図５７Ｂは、Ｖ溝またはエッチングされた第２の領域５４８Ａ、５４８Ｂを形成する異方性／等方性組合せ反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）プロセスの結果を示す。図５７Ｂでは、エッチングされた第２の領域５４８Ａ、５４８Ｂが、２ステップＲＩＥプロセスによって形成される。最初に、ウェーハ２０２が、異方性エッチングをもたらすプラズマ条件下でエッチングされる。その結果、図５７Ａに示すようなウェーハ２０２が得られる。次いで、エッチングが等方的に進行するように、プロセスパラメータが、その位置で変更される。ＲＩＥ等方性エッチング液は、パターン形成されたフォトレジスト層５４１に影響を及ぼし、このことは、図５７Ｂのウェーハ２０２を、図５５Ｂおよび５７Ａのウェーハ２０２と比較することによって理解することができる。線幅およびそれらの相対間隔を慎重に選択することによって、エッチングのＲＩＥ異方性部分は、基板の中へ異なる速度で進むようになされ得る。
【０１２９】
図５８は、湿式等方性エッチングを実施した後の図５６Ｂのシリコンウェーハの断面図を示す。このエッチングは、湿式等方性エッチング液が、パターン形成されたフォトレジスト層５４１を実質的にアンダーカットすることを可能にする。これによって、浅いＶ溝またはエッチングされた第３の領域５５０が、得られる。上述の任意のエッチングプロセス（およびその様々な組合せ）においては、完成したブレード上で刃先プリフォームとなる適当な溝を作るために、エッチングプロセスが約数十ミクロン（ウェーハ２０２の初期の厚さの一部）だけ進行すればよい。
【０１３０】
上述したエッチングプロセス（またはその組合せ）のうちのいずれか１つを使用してウェーハ２０２をエッチングするステップ２００４に続いて、ステップ２００６において、パターン形成されたフォトレジスト層５４１が、適当な湿式化学薬品（溶剤、市販のフォトストリッパ（ｐｈｏｔｏ  ｓｔｒｉｐｐｅｒ）など）によって除去され、または酸素プラズマ装置中で灰化される。図５９は、パターン形成されたフォトレジスト層５４１が除去された図５７Ｂのウェーハの断面図を示す。このウェーハ２０２は、シングルベベルブレードをもたらすだろう。図６０は、パターン形成されたフォトレジスト層５４１が除去された図５８のウェーハ２０２の断面図を示す。このウェーハ２０２も、シングルベベルブレードをもたらすだろう。図６１は、ダブルベベルブレードを製作するために２回の部分エッチング（図５９のエッチングと同様の２回のエッチング）を実施した、パターン形成されたフォトレジスト層５４１が除去された後のウェーハの断面を示し、図６２は、ダブルベベルブレードを製作するために２回の部分エッチング（図６０のエッチングと同様の２回のエッチング）を実施した、パターン形成されたフォトレジスト層５４１が除去された後のウェーハの断面を示す。
【０１３１】
ステップ２００６においてパターン形成されたフォトレジスト層５４１が除去された後、ステップ２００８で、最初にエッチングした（または溝を形成した）ウェーハ２０２が、ＵＶレーザーダイシングテープ上に取り付けられ、ステップ２０１０で、ウェーハ２０２内に貫通溝穴３９０を切削されて、ブレードの非刃先を形成する。これらの両ステップについては、より詳細に上述した。ステップ２０１２で、取り付けられたウェーハ２０２がレーザーテープから外され、順次、破片ならびに有機および金属汚染物質を除去するように浴中で洗浄される。方法６００は、次いで、図１、２、３および３８に関して先に説明した方法に戻り、ステップ１０１８に記載されたとおりに等方性エッチングを実行する。付加的な特徴を実現するために実行することができるいくつかの付加的なステップがある。例えば、ステップ２００２に関して上述したように、等方性エッチングステップ１０１８の前に、ウェーハ２０２の片面にコーティングを付着させることができる。さらに、ステップ１０１６に関して上述したように、任意選択のダイシングステップを実行することもできる。ステップ１０１８の湿式等方性エッチングに続いて、この方法は、図１の方法に従う場合には、ステップ１０１９（任意選択の転化層の追加）に進み、または図２、３および３８の方法に従う場合には、ステップ１０２０（取付け）に進む。
【０１３２】
エッチングステップ１０１８では、上述の等方性ＨＮＡ浴中でウェーハ２０２をウェットエッチングする。Ｖ溝（またはエッチングされた第１、第２または第３の領域５４６、５４８、５５０）をＨＮＡエッチングによって一続きにし、極めて鋭利な刃先を作り、ＨＮＡエッチングはさらに、平坦面もエッチングして除去し、ウェーハ／ブレード全体の厚さをその最終的な目標の厚さにする。次いで、ウェーハ２０２が、エッチングストップ（ｅｔｃｈ  ｓｔｏｐ）に移され、そこで、ウェーハ２０２が徹底的にすすがれる。次いで、ブレードが単片化され、柄と組み合わせられて、より詳細に上述したような有用な機械式カッティングツール（医用鋭利物）を作り出す。
【０１３３】
いくつかの例示的な実施例に関して本発明を説明した。しかし、これまでに説明した例示的な実施例以外の特定の形態で本発明を具体化することが可能であることは当業者には明白であろう。これは、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく達成することができる。この例示的な実施例は単に例にすぎず、これを、限定するものとみなしてはならない。
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【図１】本発明の第１の実施例に従ってシリコンでダブルベベル手術用ブレードを製造する方法の流れ図を示す。
【図２】本発明の第２の実施例に従ってシリコンでシングルベベル手術用ブレードを製造する方法の流れ図を示す。
【図３】本発明の第３の実施例に従ってシリコンでシングルベベル手術用ブレードを製造する代替方法の流れ図を示す。
【図４】マウンティングアッセンブリー上に取り付けられたシリコンウェーハを示す上面図である。
【図５】テープでマウンティングアッセンブリー上に取り付けられたシリコンウェーハを示す側面図である。
【図６】本発明の一実施例に従ってシリコンウェーハ内に溝の機械加工するのを助けるためにシリコンウェーハをプリカットするためのレーザーウォータジェットの使用を示す図である。
【図７Ａ】本発明の一実施例に従ってシリコンウェーハ内に溝を機械加工するのに使用するダイシングソーブレード構成を示す図である。
【図７Ｂ】本発明の一実施例に従ってシリコンウェーハ内に溝を機械加工するのに使用するダイシングソーブレード構成を示す図である。
【図７Ｃ】本発明の一実施例に従ってシリコンウェーハ内に溝を機械加工するのに使用するダイシングソーブレード構成を示す図である。
【図７Ｄ】本発明の一実施例に従ってシリコンウェーハ内に溝を機械加工するのに使用するダイシングソーブレード構成を示す図である。
【図８】本発明の一実施例に従ってサポートバッキング上に取り付けられたシリコンウェーハを横切るダイシングソーブレードの動作を示す図である。
【図８Ａ】本発明の一実施例に従ってダイシングソーブレードでシリコンウェーハ内に溝を機械加工するとき、溝穴の使用を示す。
【図８Ｂ】本発明の一実施例に従ってダイシングソーブレードでシリコンウェーハ内に溝を機械加工するとき、溝穴の使用を示す。
【図８Ｃ】本発明の一実施例に従ってダイシングソーブレードでシリコンウェーハ内に溝を機械加工するとき、溝穴の使用を示す。
【図９】本発明の一実施例に従ってテープで取り付けられたシリコンウェーハ内に溝を機械加工するダイシングソーブレードの断面図を示す。
【図１０Ａ】本発明の一実施例に従って製作されたシングルベベル刃先を有するシリコン手術用ブレードを示す。
【図１０Ｂ】本発明の一実施例に従って製作されたダブルベベル刃先を有するシリコン手術用ブレードを示す。
【図１１】本発明の一実施例に従ってシリコンウェーハ内に溝を機械加工するために使用されるレーザーシステムのブロック図を示す。
【図１２】本発明の一実施例に従ってシリコンウェーハ内に溝を機械加工するために使用される超音波機械加工システムのブロック図を示す。
【図１３】本発明の一実施例に従ってシリコンウェーハ内に溝を形成するためにに使用される熱間鍛造システムの図を示す。
【図１４】本発明の一実施例に従ってコーティングが機械加工された面に付着された状態で、機械加工されたシングルの溝を有するシリコンウェーハを示す。
【図１５】本発明の一実施例に従ってテープで取り付けられたシリコンウェーハ内に第２の溝を機械加工するダイシングソーブレードの断面図を示す。
【図１６】本発明の一実施例に従って機械加工で溝が付けられた両面を有するシリコンウェーハの断面の画像を示す。
【図１７Ａ】本発明の一実施例に従って機械加工で溝が付けられた両面を有するシリコンウェーハ上で実行される等方性エッチング方法を示す。
【図１７Ｂ】本発明の一実施例に従って機械加工で溝が付けられた両面を有するシリコンウェーハ上で実行される等方性エッチング方法を示す。
【図１８Ａ】本発明の実施例に従って機械加工された溝を両面に有し、コーティング層を一方の面に有するシリコンウェーハ上での等方性エッチングプロセスを示す図である。
【図１８Ｂ】機械加工された溝を両面に有し、コーティング層を片面に有するシリコンウェーハ上での本発明の他の実施例に従って等方性エッチング方法を示す。
【図１９】本発明の一実施例に従って製造された一方の面にコーティングを有するダブルベベルシリコン手術用ブレードの結果的に得られた刃先を示す。
【図２０Ａ】本発明の方法に従って製造され得る手術用ブレードの様々な一例を示す図である。
【図２０Ｂ】本発明の方法に従って製造され得る手術用ブレードの様々な一例を示す図である。
【図２０Ｃ】本発明の方法に従って製造され得る手術用ブレードの様々な一例を示す図である。
【図２０Ｄ】本発明の方法に従って製造され得る手術用ブレードの様々な一例を示す図である。
【図２０Ｅ】本発明の方法に従って製造され得る手術用ブレードの様々な一例を示す図である。
【図２０Ｆ】本発明の方法に従って製造され得る手術用ブレードの様々な一例を示す図である。
【図２０Ｇ】本発明の方法に従って製造され得る手術用ブレードの様々な一例を示す図である。
【図２１Ａ】本発明の一実施例に従って製造されたシリコン製手術用ブレードの刃先における倍率５，０００倍の側面図を示す。
【図２１Ｂ】本発明の一実施例に従って製造されたステンレス鋼製手術用ブレードの倍率５，０００倍の側面図を示す。
【図２２Ａ】本発明の一実施例に従って製造されたシリコン製手術用ブレードの刃先の倍率１０，０００倍の上面図を示す。
【図２２Ｂ】本発明の一実施例に従って製造されたステンレス鋼ブレードの刃先の倍率１０，０００倍の上面図である。
【図２３Ａ】本発明の他の実施例に従って一方の面に機械加工された溝と、その反対側の面にコーティング層とを有するシリコンウェーハにおける等方性エッチング工程を示す。
【図２３Ｂ】本発明の他の実施例に従って一方の面に機械加工された溝と、反対側の面にコーティング層とを有するシリコンウェーハにおける等方性エッチング工程を示す。
【図２４】本発明の一実施例に従って製造された手術用ブレードと柄とのポストスロットアッセンブリーを示す。
【図２５Ａ】本発明の一実施例に従って結晶物質で作られた刃先の透視断面図である。
【図２５Ｂ】本発明の一実施例に従って層転化プロセスを含む結晶物質で作られた刃先の透視断面図を示す。
【図２６】本発明の一実施例に従って、結晶質物質内に直線状または非直線状の溝を機械加工するためのルーターの使用工程を示す。
【図２７】本発明の一実施例に従って、結晶質物質内に直線状または非直線状の溝を機械加工するためのルーターの使用工程を示す。
【図２８】本発明の一実施例に従って、結晶質物質内に直線状または非直線状の溝を機械加工するためのルーターの使用工程を示す。
【図２９】本発明の一実施例に従って、結晶質物質内に直線状または非直線状の溝を機械加工するためのルーターの使用工程を示す。
【図３０】本発明の一実施例に従って結晶物質内に直線状または非直線状の溝をルーター加工するための方法の流れ図を示す。
【図３１Ａ】本発明の一実施例に従って製造されたダブルベベルマルチプルファセットブレードを示す。
【図３１Ｂ】本発明の一実施例に従って製造されたダブルベベルマルチプルファセットブレードを示す。
【図３１Ｃ】本発明の一実施例に従って製造されたダブルベベルマルチプルファセットブレードを示す。
【図３２Ａ】本発明の一実施例に従って製造された可変ダブルベベルブレードを示す。
【図３２Ｂ】本発明の一実施例に従って製造された可変ダブルベベルブレードを示す。
【図３２Ｃ】本発明の一実施例に従って製造された可変ダブルベベルブレードを示す。
【図３３Ａ】本発明の方法に従って製造され、眼科および他の超微細手術目的に使用可能とされる幾つかの手術用ブレードの一例を示す。
【図３３Ｂ】本発明の方法に従って製造され、眼科および他の超微細手術目的に使用可能とされる幾つかの手術用ブレードの一例を示す。
【図３３Ｃ】本発明の方法に従って製造され、眼科および他の超微細手術目的に使用可能とされる幾つかの手術用ブレードの一例を示す。
【図３３Ｄ】本発明の方法に従って製造され、眼科および他の超微細手術目的に使用可能とされる幾つかの手術用ブレードの一例を示す。
【図３４Ａ】本発明の実施例に従って製造される手術用ブレードの種々の製造上のパラメータを示す。
【図３４Ｂ】本発明の実施例に従って製造される手術用ブレードの種々の製造上のパラメータを示す。
【図３４Ｃ】本発明の実施例に従って製造される手術用ブレードの種々の製造上のパラメータを示す。
【図３５Ａ】本発明の実施例に従って製造される手術用ブレードの付加的な製造上のパラメータを示す。
【図３５Ｂ】本発明の実施例に従って製造される手術用ブレードの付加的な製造上のパラメータを示す。
【図３６】本発明の実施例に従って、金属で製造されるブレードのエッジ半径の範囲とシリコンで製造されるブレードのエッジ半径の範囲との比較を示す。
【図３７】本発明の実施例に従って、金属から製造されるブレードの表面粗さの範囲とシリコンから製造されるブレードの表面粗さの範囲との比較を示す図である。
【図３８】本発明の第４の実施例に従ったシリコン製手術用ブレードの製造方法の流れ図を示す。
【図３９】図３８に記載されたシリコン製手術用ブレードの製造方法に従って加工されたシリコンウェーハを示す。
【図４０】図３８に記載されたシリコン製手術用ブレードの製造方法に従って加工されたシリコンウェーハを示す。
【図４１】図３８に記載されたシリコン製手術用ブレードの製造方法に従って加工されたシリコンウェーハを示す。
【図４２】図３８に記載されたシリコン製手術用ブレードの製造方法に従って加工されたシリコンウェーハを示す。
【図４３】図３８に記載されたシリコン製手術用ブレードの製造方法に従って加工されたシリコンウェーハを示す。
【図４４】ダイヤモンドソーによって切断された試料の板状試験片であるシリコンを様々な深さにエッチングした結果を、表面のなめらかさに関して示す。
【図４５】ダイヤモンドソーによって切断された試料の板状試験片であるシリコンを様々な深さにエッチングした結果を、表面のなめらかさに関して示す。
【図４６】ダイヤモンドソーによって切断された試料の板状試験片であるシリコンを様々な深さにエッチングした結果を、表面のなめらかさに関して示す。
【図４７】レーザーによって切断された試料の板状試験片であるシリコンを様々な深さにエッチングした結果を、表面のなめらかさに関して示す。
【図４８】レーザーによって切断された試料の板状試験片であるシリコンを様々な深さにエッチングした結果を、表面のなめらかさに関して示す。
【図４９】レーザーによって切断された試料の板状試験片であるシリコンを様々な深さにエッチングした結果を、表面のなめらかさに関して示す。
【図５０】レーザーによって切断された試料の板状試験片であるシリコンを様々な深さにエッチングした結果を、表面のなめらかさに関して示す。
【図５１】レーザーによって切断された試料の板状試験片であるシリコンを様々な深さにエッチングした結果を、表面のなめらかさに関して示す。
【図５２】レーザーによって切断された試料の板状試験片であるシリコンを様々な深さにエッチングした結果を、表面のなめらかさに関して示す。
【図５３Ａ】ピーク穿刺力に関し、本発明の実施例に従って製造されたダイヤモンドブレードと、金属製ブレードと、シリコン製ブレードとの相互間でなされた比較結果を示す。
【図５３Ｂ】傷の裂け目を引き起こすために必要な圧力に関し、本発明の実施例に従って製造されたダイヤモンドブレードと、金属ブレードと、シリコンブレードとの相互間でなされた比較結果を示す。
【図５３Ｃ】試験媒体を貫通するために必要な力に関し、本発明の実施例に従って製造されたダイヤモンドブレードと、金属ブレードと、シリコンブレードとの相互間でなされた比較結果を示す。
【図５４】本発明の一実施例に従って手術用ブレードを製造する際に使用するフォトレジスト材料（フォトレジスト）層を有するウェーハの断面図である。
【図５５Ａ】第１のパターン化フォトマスクが紫外光によって露光されるフォトレジスト層の上部に配された状態で図５５におけるシリコンウェーハの断面図を示す。
【図５５Ｂ】紫外線に対する暴露が完了し、フォトレジストが現像され、第１のパターン化フォトマスクを除去した後の図５５Ａにおけるシリコンウェーハの断面図を示す。
【図５６Ａ】図５５Ａおよび５５Ｂに示された例に類似した第２のパターン化フォトマスクの配置および紫外光で暴露における一例を示す図である。
【図５６Ｂ】図５５Ａおよび５５Ｂに示した例に類似した、第２のパターン化フォトマスクの配置および紫外光で暴露における一例を示す。
【図５７Ａ】部分的な異方性エッチングが本発明の一実施例に従って行われた後の図５５Ｂにおけるシリコンウェーハの断面図を示す。
【図５７Ｂ】異方性エッチングプロセスが本発明の他の実施例に従ってその元の位置で等方性エッチングプロセスに変化された後の図５６Ｂにおけるシリコンウェーハの断面図を示す。
【図５８】部分的な湿式等方性エッチングが本発明の他の実施例に従って行なわれた後の図５６Ｂにおけるシリコンウェーハの断面図を示す。
【図５９】現像されたフォトレジスト層が除去された状態で図５７Ｂにおけるウェーハの断面図を示す。
【図６０】パターン化フォトレジスト層が除去された状態で図５８におけるウェーハの断面図を示す。
【図６１】ダブルベベルブレードを製作するために図５７Ａおよび５７Ｂに示されたエッチングプロセスと同様の２回の部分エッチングによるウェーハの断面図を示す。
【図６２】異なるタイプのダブルベベルブレードを製作するために図５８におけるエッチングと同様の２回の部分エッチングによるウェーハの断面図を示す。
【図６３】本発明の一実施例に従ったシリコン手術用ブレードの製造方法の流れ図を示す。
【図１】
2007535384.tif 000009
【図２】
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【図３】
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【図４】
2007535384.tif 000012
【図５】
2007535384.tif 000013
【図６】
2007535384.tif 000014
【図７Ａ】
2007535384.tif 000015
【図７Ｂ】
2007535384.tif 000016
【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
2007535384.tif 000018
【図８】
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【図８Ａ】
2007535384.tif 000020
【図８Ｂ】
2007535384.tif 000021
【図８Ｃ】
2007535384.tif 000022
【図９】
2007535384.tif 000023
【図１０Ａ】
2007535384.tif 000024
【図１０Ｂ】
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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】
2007535384.tif 000030
【図１６】
2007535384.tif 000031
【図１７Ａ】
2007535384.tif 000032
【図１７Ｂ】
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【図１８Ａ】
2007535384.tif 000034
【図１８Ｂ】
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【図１９】
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【図２０Ａ】
2007535384.tif 000037
【図２０Ｂ】
2007535384.tif 000038
【図２０Ｃ】
2007535384.tif 000039
【図２０Ｄ】
2007535384.tif 000040
【図２０Ｅ】
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【図２０Ｆ】
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【図２０Ｇ】
2007535384.tif 000043
【図２１Ａ】
2007535384.tif 000044
【図２１Ｂ】
2007535384.tif 000045
【図２２Ａ】
2007535384.tif 000046
【図２２Ｂ】
2007535384.tif 000047
【図２３Ａ】
2007535384.tif 000048
【図２３Ｂ】
2007535384.tif 000049
【図２４】
2007535384.tif 000050
【図２５Ａ】
2007535384.tif 000051
【図２５Ｂ】
2007535384.tif 000052
【図２６】
2007535384.tif 000053
【図２７】
2007535384.tif 000054
【図２８】
2007535384.tif 000055
【図２９】
2007535384.tif 000056
【図３０】
2007535384.tif 000057
【図３１Ａ】
2007535384.tif 000058
【図３１Ｂ】
2007535384.tif 000059
【図３１Ｃ】
2007535384.tif 000060
【図３２Ａ】
2007535384.tif 000061
【図３２Ｂ】
2007535384.tif 000062
【図３２Ｃ】
2007535384.tif 000063
【図３３Ａ】
2007535384.tif 000064
【図３３Ｂ】
2007535384.tif 000065
【図３３Ｃ】
2007535384.tif 000066
【図３３Ｄ】
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【図３４Ａ】
2007535384.tif 000068
【図３４Ｂ】
2007535384.tif 000069
【図３４Ｃ】
2007535384.tif 000070
【図３５Ａ】
2007535384.tif 000071
【図３５Ｂ】
2007535384.tif 000072
【図３６】
2007535384.tif 000073
【図３７】
2007535384.tif 000074
【図３８】
2007535384.tif 000075
【図３９】
2007535384.tif 000076
【図４０】
2007535384.tif 000077
【図４１】
2007535384.tif 000078
【図４２】
2007535384.tif 000079
【図４３】
2007535384.tif 000080
【図４４】
2007535384.tif 000081
【図４５】
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【図４６】
2007535384.tif 000083
【図４７】
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【図４８】
2007535384.tif 000085
【図４９】
2007535384.tif 000086
【図５０】
2007535384.tif 000087
【図５１】
2007535384.tif 000088
【図５２】
2007535384.tif 000089
【図５３Ａ】
2007535384.tif 000090
【図５３Ｂ】
2007535384.tif 000091
【図５３Ｃ】
2007535384.tif 000092
【図５４】
2007535384.tif 000093
【図５５Ａ】
2007535384.tif 000094
【図５５Ｂ】
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【図５６Ａ】
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【図５６Ｂ】
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【図５７Ａ】
2007535384.tif 000098
【図５７Ｂ】
2007535384.tif 000099
【図５８】
2007535384.tif 000100
【図５９】
2007535384.tif 000101
【図６０】
2007535384.tif 000102
【図６１】
2007535384.tif 000103
【図６２】
2007535384.tif 000104
【図６３】
2007535384.tif 000105
【国際調査報告】
2007535384.tif 000106