(57)【要約】【課題】【解決手段】  外科用メスを滑らかにする（スムージング）、鋭利化する、脆弱性を減少させてメスの亀裂、削欠または破損の確率を減少させる、またはメスを親水的にするため、メスのガスクラスタイオンビーム照射を含む、結晶性および/または多結晶性外科用メスの改良方法およびシステム。結晶性または多結晶性外科用メス（シリコンなど）は改良特性を有する薄膜切開エッジを有する。【選択図】図１
2011512173.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
切開エッジを有する結晶性または多結晶性外科用メスの改良方法であって、
減圧チャンバ内に前記メスを配置するステップと、
前記減圧チャンバ内にガスクラスタイオンビームを形成するステップと、
ａ）前記メスの前記切開エッジの１以上の部分を滑らかにするため、
ｂ）前記１以上の部分を鋭利化するため、
ｃ）前記１以上の部分の化学組成を改変させるため、
ｄ）前記１以上の部分に圧縮ひずみを形成するため、
ｅ）前記１以上の部分の亀裂、削欠または破損の確率を減少させるため、または
ｆ）前記１以上の部分を親水的にするめに前記減圧チャンバ内で前記メスの前記切開エッジの１以上の部分に前記ガスクラスタイオンビームを照射するステップと、
を含んでいることを特徴とする切開エッジを有する結晶性または多結晶性外科用メスの改良方法。
【請求項２】
切開エッジを有するシリコン外科用メスの改良方法であって、
減圧チャンバ内に前記メスを配置するステップと、
前記減圧チャンバ内にガスクラスタイオンビームを形成するステップと、
ａ）前記メスの前記切開エッジの１以上の部分を滑らかにするため、
ｂ）前記１以上の部分を鋭利化するため、
ｃ）前記１以上の部分の化学組成を改変させるため、
ｄ）前記１以上の部分に圧縮ひずみを形成するため、
ｅ）前記１以上の部分の亀裂、削欠または破損の確率を減少させるため、または
ｆ）前記１以上の部分を親水的にするために前記減圧チャンバ内で前記メスの前記切開エッジの１以上の部分に前記ガスクラスタイオンビームを照射するステップと、
を含んでいることを特徴とする切開エッジを有する結晶性または多結晶性外科用メスの改良方法。
【請求項３】
減圧チャンバ内でメスの再位置決めするステップと、
前記減圧チャンバ内で前記メスの１以上の追加部分にガスクラスタイオンビームを照射するステップと、
をさらに含んでいることを特徴とする請求項１または２記載の切開エッジを有する結晶性または多結晶性外科用メスの改良方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかの方法によって製造される外科用メス。
【請求項５】
前記外科用メスはシリコンメスであることを特徴とする請求項４記載の外科用メス。
【請求項６】
前記外科用メスは結晶性シリコンメスであることを特徴とする請求項４記載の外科用メス。
【請求項７】
薄膜切開エッジを有する結晶性または多結晶性外科用メス。
【請求項８】
前記結晶性または多結晶性メスはシリコンを含むことを特徴とする請求項７記載の外科用メス。
【請求項９】
薄膜は１００ｎｍ以下の厚みであることを特徴とする請求項７記載の外科用メス。
【請求項１０】
前記薄膜は、ＳｉＯ２、ＳｉＮＸ、ＳｉＣＸを含み、圧縮ひずみ影響下にあり、親水性表面を有しており、非結晶であることを特徴とする請求項７または請求項８記載の外科用メス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的に外科用メスなどの切開刃およびナイフに関し、特に、ガスクラスタイオンビーム技術を使用した結晶性および/または多結晶性外科用メス特性の改良方法およびシステム、並びに改良外科用メスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、結晶性および/または多結晶性シリコン製の外科用メスが、医療目的による哺乳動物の外科切開に導入されている。これらのメスは従来の金属メスよりも有利な多くの特徴を提供し、ダイヤモンドメスよりも経済的にも有利である。これらは比較的安価に製造でき、使い捨てメスとして利用されることが多い。結晶シリコンは外科用メスの材料として多くの利点を有する一方、少なくとも一つの重大な弱点も有する。外科用メス材料としてシリコンは脆いという弱点を有する。シリコン、特に結晶性シリコンの脆弱性のため、外科用メスに必要な非常に鋭利なエッジが亀裂および破損しやすい。これは切開エッジを駄目にし、および/または外科部位に残る可能性がある材料の小片を撒き散らす可能性がある。例えば、眼科医がこのようなメスを使用してシリコン粒子または小片が患者の眼球の外科部位に残ると重大な問題となる。
【０００３】
ガスクラスタイオンは共通の電荷を共有する多数の結合した原子または分子から構成されており、これらは高い総エネルギーを有するよう加速される。ガスクラスタイオンは衝撃で分裂し、クラスタイオンの総エネルギーは構成原子間で共有される。このエネルギー共有のため原子は、クラスタ化されていない通常イオンの場合よりも個別にはずっと弱いエネルギーを有しており、この結果、原子は従来のイオンよりもずっと浅く表面下に進入するだけである。表面効果は従来イオンによるものよりも大幅に強力であるため、他の方法では不可能な重要な微小規模の表面改良効果が期待できる。
【０００４】
ガスクラスタイオンビーム（ＧＣＩＢ）処理の概念はつい近年になって出現した。物体のドライエッチング、クリーニング、およびスムージングのためのＧＣＩＢの使用、並びに膜形成のための使用が知られており、例えば米国特許５８１４１９４（デグチ他）“基板表面処理法（１９９８年）”で解説されている。何千ものガス原子または分子を含有するイオン化されたガスクラスタが形成され、数千電子ボルト程度の中程度のエネルギーに加速されるのでクラスタ中の個々の原子または分子は平均で数電子ボルト程度のエネルギーをそれぞれ有するだけである。例えば米国特許５４５９３２６（ヤマダ）において個々の原子は、プラズマポリッシングまたは従来のモノマーイオンビーム処理には典型的である残留表層損傷を発生させることになる表面から深く侵入する十分なエネルギーを持っていないと解説されている。いずれにしろ、硬質表面を効果的にエッチング、スムージング、またはクリーニングする、または他の表面改良を実施するため、クラスタ自身は十分なエネルギー（数千電子ボルト）を持っている。
【０００５】
ガスクラスタイタイオン中の個々の原子のエネルギーは非常に小さく、典型的には数電子ボルトであるため、その原子は衝撃中に標的面のせいぜい数原子層だけに侵入する。この衝突原子による浅い侵入は、クラスオン全体によって運ばれるエネルギーの全てが結果的には極短時間で上表面層近くの極小体積部分内に散逸されることを意味する。これは、材料の表面および表面下特性の変化を提供するためにときには数千オングストロム侵入するような材料侵入を目的として通常は従来イオンによって実行されるイオンインプランテーションの場合とは異なる。クラスタイオンの高い総エネルギーと各クラスタの小さな相互作用性のため、衝撃部位にて堆積したエネルギー密度は従来イオンによる爆撃の場合よりもかなり大きく、その超常条件がその他の方法では達成不可能である浅い化学変換層の形成および浅いアモルファス化層の形成を含んだ材料改変を可能にする。
従って本発明の目的は、哺乳動物の医療外科手術で利用する外科用メスの原子レベルの表面スムージングのための方法および装置の提供である。
【０００６】
本発明の別な目的は、メスエッジの亀裂、削欠および破損の可能性を減少させるため、哺乳動物の医療外科手術で利用する外科用メスの表面改変のための方法および装置の提供である。
【０００７】
本発明のさらに別な目的は、哺乳動物の医療外科手術で利用する外科用メス切れ味の改良のための方法および装置の提供である。
【０００８】
本発明のさらに別な目的は、哺乳動物の医療外科手術で利用する外科用メスの表面をさらに親水的にするための方法および装置の提供である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述の目的および本発明のさらに他の目的や利点は以下のように達成される。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の１実施態様は、切開エッジを有するシリコン外科用メスの改良方法を提供する。この方法は、減圧チャンバ内にメスを配置するステップと、減圧チャンバ内にガスクラスタイオンビームを形成するステップと、１以上の部分を滑らかにする（スムージング）、１以上の部分を鋭利化する、１以上の部分の化学組成を改変させる、１以上の部分に圧縮ひずみを形成する、１以上の部分の亀裂、削欠または破損の確率を減少させる、あるいは１以上の部分を親水的にするため、減圧チャンバ内でメスの切開エッジの１以上の部分にガスクラスタイオンビームを照射するステップとを含んでいる。
この方法は、減圧チャンバ内でのメスの再位置決めステップと、減圧チャンバ内でメスの１以上の追加部分にガスクラスタイオンビームを照射するステップとをさらに含んでいる。
【００１１】
本発明の別実施態様は、切開エッジを有するシリコン外科用メスの改良方法を提供する。この方法は、減圧チャンバ内にメスを配置するステップと、減圧チャンバ内にガスクラスタイオンビームを形成するステップと、１以上の部分を滑らかにする（スムージング）、１以上の部分を鋭利化する、１以上の部分の化学組成を改変させる、１以上の部分に圧縮ひずみを形成する、１以上の部分の亀裂、削欠または破損の確率を減少させる、あるいは１以上の部分を親水的にするため、減圧チャンバ内でメスの切開エッジの１以上の部分にガスクラスタイオンビームを照射するステップとを含んでいる。
この方法は、減圧チャンバ内でのメスの再位置決めステップと、減圧チャンバ内でメスの１以上の追加部分にガスクラスタイオンビームを照射するステップとをさらに含んでいる。
【００１２】
本発明のさらに別な実施態様は、前述の方法によって製造される外科用メスを提供する。このメスはシリコンまたは実質的にシリコンでよい。このメスは結晶性シリコンメスでよい。
【００１３】
本発明のさらに別な実施態様は、薄膜切開エッジを有する結晶性または多結晶性外科用メスを提供する。この結晶性または多結晶性メスはシリコンを含むことができる。この薄膜は約１００ｎｍまたはそれ以下の厚みでよい。この薄膜はＳｉＯ２、ＳｉＮＸまたはＳｉＣＸを含むことができる。この薄膜は圧縮ひずみ影響下にあり、親水性表面を有しており、または実質的に非結晶でよい。本発明およびその他の目的のさらに深い理解のため、添付図面を利用して以下で詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】従来技術の結晶性および/または多結晶性外科用メスの多様な形態を示している。
【図２】本発明のガスクラスタイオンビーム処理システムの概略図である。
【図３】工作物ホルダを示すガスクラスタイオンビーム処理システムの一部の拡大図である。
【図４】本発明の１実施例による、切開エッジ斜面の片面を鋭利化するＧＣＩＢ照射のための好適形態を示すメスの切開エッジ断面形状の拡大概略図である。図４Ｂは本発明の１実施例による、切開エッジ斜面の両面を鋭利化するＧＣＩＢ照射のための好適形態を示すメスの切開エッジ断面形状の拡大概略図である。
【図５】本発明の１実施例に従った、ＧＣＩＢ照射のために固定具内に保持されたメスの切開エッジ断面を示す拡大外略図である。
【図６】本発明の１実施例による、エッジ特性を向上させるための切開エッジ斜面の片面のＧＣＩＢ照射を示す切開エッジ断面の拡大外略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１から図１Ｅは、結晶性および/または多結晶性メスの多様な従来形態を示す。図１Ａから図１Ｃは、知られた技術を用いて結晶性および/または多結晶性物質から形成できる多様なメス形態を部分的に説明するための代表的メスの平面図である。図１Ｄから図１Ｅは、図１Ｄに示すごとく多斜面であるか、または図１Ｅに示すごとく単斜面である切開エッジの側面をそれぞれ図示している。図１Ａから図１Ｃに例示的に示す異なるメスの全体形状は単斜面形態または双斜面形態で製造できる。外科用メスが異なる方向性を備えた複数の表面を有することができるため、本発明の実施に必要とされるＧＣＩＢ照射による表面処理の概念を幾分とも複雑にしている。
【００１６】
図２は、外科用メス１０の表面改質に利用される本発明のガスクラスタイオンビーム（ＧＣＩＢ）プロセッサ１００の１実施例を示している。ここで説明する特定部品に限定されないが、プロセッサ１００は通流状態である３つのチャンバ（ソースチャンバ１０４、イオン化/加速チャンバ１０６、およびガスクラスタイオンビームによる均質スムージングのために医療器具を設置できるユニークに設計された工作物ホルダ１５０を含んだ処理チャンバ１０８）に分割される真空容器１０２で構成されている。
【００１７】
本発明による処理中、それら３つのチャンバはそれぞれ真空ポンプ１４６ａ、１４６ｂおよび１４６ｃにより適切な作業圧力に減圧処理される。シリンダ１１１内に収容された凝縮性ソース（種）ガス１１２（例えばアルゴン、Ｏ２、Ｎ２、メタン）は圧力下でガス計測バルブ１１３とガス供給管１１４を通って貯留チャンバ１１６へと供給され、適切に形状化されたノズル１１０を通って大きく減圧された空間内へと噴入され、超音速ガスジェット１１８を発生させる。噴射による膨張の結果として得られる冷却効果がガスジェット１１８の一部をそれぞれが数個から数千の弱く結合した原子または分子から構成されており、たいてい何百または何千個の原子または分子のサイズの分布を有するクラスタへと凝縮させる。ガススキマアパーチャ１２０は、高圧が有害であろう下流域（例えばイオナイザ１２２、高電圧電極１２６、および処理チャンバ１０８）内の圧力を最小化させるようにクラスタジェットからクラスタジェットへ凝縮されていないガス分子を部分的に分離する。適切な凝縮可能なソースガス１１２は、アルゴンまたは他の希ガス、窒素、二酸化炭素、酸素、窒素含有ガス、炭素含有ガス、酸素含有ガス、ハロゲン含有ガス、およびこれらまたは他のガスの混合物を含むがこれらに限らない。
【００１８】
ガスクラスタを含有する超音速ガスジェット１１８が形成されると、クラスタはイオナイザ１２２内でイオン化される。イオナイザ１２２は典型的には１以上の白熱フィラメント１２４から熱電子を発生させ、それら電子を加速および方向付けし、ジェットがイオナイザ１２２を通過するガスジェット１１８内でガスクラスタと衝突させる電子衝撃イオナイザである。電子衝撃はクラスタから電子を飛び出させ、クラスタの一部をイオン化させる。適切にバイアスされた高圧電極１２６がイオナイザ１２２からクラスタイオンを抽出し、ビームを形成してクラスタイオンを所望のエネルギー（典型的には２ＫｅＶから１００ＫｅＶ）へ加速し、当初軌道１５４を有するＧＣＩＢ１２８を形成するようにそれらを焦束させる。フィラメント電源１３６がイオナイザフィラメント１２４を加熱するための電圧ＶＦを提供する。
【００１９】
陽極電源１３４が電圧ＶＡを提供し、イオンを発生させるため、クラスタ含有ガスジェット１１８を爆撃させるようにフィラメント１２４から飛び出した熱電子を加速する。イオナイザ１２２のイオン化領域からイオンを抽出し、ＧＣＩＢ１２８を形成するため、高電圧電極をバイアスするためにイオン抽出電源１３８が電圧ＶＥを提供する。総ＧＣＩＢ加速電位がＶＡＣＣボルトとなるよう、高電圧電極をイオナイザ１２２に対してバイアスするために加速器電源１４０が電圧ＶＡＣＣを提供する。ＧＣＩＢ１２８を集束させるため、１以上のレンズ電源（例えば１４２および１４４）が電位（例えばＶＬＩおよびＶＬ２）で高電圧電極をバイアスするように提供される。
【００２０】
図３は、ＧＣＩＢ１２８の通路内に配置され、工作物ホルダ１５０上に保持されているＧＣＩＢプロセッサ１００を用いてＧＣＩＢ照射によって処理される１以上の外科用メス１０を図示する。外科用メス１０の１以上の表面または表面領域の均一処理を実行するため、工作物ホルダ１５０は外科用メス１０を特定方法で位置決めおよび/または操作するために以下で述べるように設計されている。
【００２１】
後述するが、本発明は処理中の外科用メス表面に対するＧＣＩＢ入射角を制御する能力によって実現される。外科用メスは異なる方向の複数の面を有するため、外科用メスをＧＣＩＢとの関係で位置決めおよび方向付けできることが望ましい。これには、所望の表面改変効果のための好適なＧＣＩＢ入射角内で、改変対象の外科用メス１０の全対象表面を配向するために自在に折り曲げられる性能を備えた固定具または工作物ホルダ１５０を必要とする。特に外科用メス１０をスムージングするとき、工作物ホルダ１５０はＧＣＩＢプロセッサ１００の端部に配置された機構１５２によって回転および折り曲げられる。この折り曲げ/回転機構１５２は好適には縦軸１５４周囲で３６０度の装置回転と、視射角のビーム入射から直角のビーム入射までのビーム入射角で外科用メス切開面をＧＣＩＢに露出させるべく、軸１５４に直交する軸１５７周囲での十分な装置折り曲げを可能にする。
【００２２】
図２は、条件次第では、処理対象の外科用メス１０の面積や広がり程度によって、または複数のメスが同時的に処理される場合には、メスのＧＣＩＢ１２８での均一照射を提供するために望ましい走査システムを図示している。ＧＣＩＢ処理には必要ではないが、拡張された処理領域にラスタまたは他のビーム走査模様を提供するために２対の直交した静電走査プレート１３０と１３２が利用できる。そのようなビーム走査が実行されるとき、走査発生器１５６がＸ軸とＹ軸の走査信号電圧をリード線ペア１５８と１６０のそれぞれを介して走査プレート１３０と１３２へ提供する。走査信号電圧は、外科用メス１０の全面または拡張領域を走査する被走査ＧＣＩＢ１４８へとＧＣＩＢ１２８を変換させる異なる周波数の三角波でよい。
【００２３】
拡張領域でのビーム走査を望まない場合は、処理は一般的にビーム径で定義される領域に限定される。外科用メス表面でのビーム径は、工作物にて所望のビーム径を提供するため、１以上のレンズ電源（例えば１４２と１４４）の電圧（ＶＬＩおよび/またはＶＬ２）を選択することで設定できる。
【００２４】
図４Ａは本発明の１実施例による、切開エッジ斜面の片面を鋭利化するためのＧＣＩＢ照射の好適形態を示す外科用メス１０’の切開エッジ２００の断面の拡大概略図である。切開エッジは表面２０２と当初切開エッジ半径２０４とを有しており、例えばシリコンなどの結晶性または多結晶性材料から形成されている。切開エッジは鋭利であり、切開エッジ半径２０４は例えば約５ｎｍから数百ｎｍ程度である。本発明の１実施態様によれば、メスの切開エッジ斜面の一部分２１２（サイズは誇張）をエッチング除去するため、外科用メス１０’の切開エッジはＧＣＩＢを用いてメス形状を変えることで追加的に鋭利化され、鋭利な新しい切開エッジ半径２０６を有する新たな切開エッジ斜面２１４となる。
【００２５】
例えば４０ｎｍの当初切開エッジ半径２０４は、部分２１２から約１０ｎｍから４０ｎｍの厚みの除去で、例えば２０ｎｍ以下の鋭利な新しい切開エッジ半径２０６となる。多様な当初切開エッジ半径に対しては、除去部分２１２の異なる厚みを選択することで、数ｎｍから数十ｎｍまたは数百ｎｍ（いずれにしろ当初切開エッジ半径２０４以下）の新しい切開エッジ半径２０６を達成するために、異なる鋭利化効果を選択することが可能である。このような処理のため、切開エッジを形成するようにＧＣＩＢ照射を単切開エッジ斜面（図４Ａ）、または双切開エッジ斜面（図４ｂ）の両方において実行できる。片側または両側の切開エッジ斜面から除去されるメス材料（本例ではシリコン）の部分２１２の厚みは、典型的には１００ｎｍ未満であり、さらに典型的には切開エッジの当初半径２０４以下である。図４Ａは切開エッジ面の切開エッジ面のＧＣＩＢエッチングによる部分２１２の除去を図示している。ＧＣＩＢ１２８は視射角（０度）と直角（９０度）の入射角範囲２１０に入る入射角２０８にて切開エッジの表面２０２に方向付けられている。さらに勝る切れ味効果を提供するためには９０度以下の入射角が好適である。オプションで、切開エッジ斜面から望む面積の部分２１２を除去するよう、ＧＣＩＢは切開エッジ斜面に対して処理することができる。
【００２６】
結晶性または多結晶性メスをエッチングするための好適なガスクラスタイオンビームは、（ｉ）アルゴンまたは他の希ガス、あるいはその他の不活性ガス、（ｉｉ）ハロゲンまたは揮発性副産物を形成しながらシリコンまたは他の材料をエッチングできるハロゲン化合物であるガスなどの化学反応ガス、あるいは(ｉｉｉ)処理後に従来の化学エッチングによって除去できるＳｉＯ２またはＳｉＮＸなどの非揮発性化合物を形成するＯ２、Ｎ２またはＮＨ３などの化学反応ガス、から形成されている。ＧＣＩＢエッチングは約２ｋＶから１００ｋＶの範囲内のＧＣＩＢ加速電圧を用いて約１０１４から約１０１７ガスクラスタイオン/ｃｍ２の範囲内のＧＣＩＢ照射量で実行される。ＧＣＩＢクラスタイオンは表面衝撃で崩壊し、それらの運動エネルギーの多くは表面への入射に対して横方向へ方向付けられる。これは表面スムージング効果を提供し、切開エッジを鋭利化するためのＧＣＩＢエッチングは鋭利化されたメスエッジの切開特性を向上させる効果を有する切開エッジ斜面のスムージング効果をも提供する。
【００２７】
図４Ｂは本発明の１実施例による、切開エッジ斜面の両面を鋭利化するＧＣＩＢ照射のための好適形態を示すメス１０”の切開エッジ断面２５０の拡大概略図である。この切開エッジは表面２５２と当初切開エッジ半径２５４とを有しており、シリコンなどの結晶性または多結晶性材料から形成されている。この切開エッジは鋭利であり、よって切開エッジ半径２５４は例えば約５ｎｍから数百ｎｍ程度である。
【００２８】
本発明の１実施態様によれば、外科用メス１０”の切開エッジは、メスの切開エッジ斜面の両面の部分２６２（サイズは誇張）をエッチング除去するためにＧＣＩＢを用いてメス形状を変えることによって追加的に鋭利化され、鋭利な新しい切開エッジ半径２５６を提供する新しい切開エッジ斜面２６４となる。例えば４０ｎｍの当初切開エッジ半径２５４は、約１０ｎｍから４０ｎｍの部分２６２の除去によって、例えば１０ｎｍ以下の鋭利な新しい切開エッジ半径２５６となる。鋭利化する目的で部分２６２を除去するために両方の斜面エッジがＧＣＩＢエッチングされる場合、ＧＣＩＢ１２８が切開エッジを２度照射することが望ましく、最初に切開エッジの表面２５２にＧＣＩＢ１２８を視射角と直角との間の角度範囲２６０に入る入射角２５８にて方向付け、その後に切開エッジの表面２７２にＧＣＩＢ１２８を視射角と直角との間の角度範囲２７０に入る入射角２５９にて方向付ける。この場合、入射角は両面とも９０度以内であることが望ましい。前述のようにＧＣＩＢは、オプションで望むだけの切開エッジ斜面面積から部分２６２を除去するために切開エッジ斜面に対して走査処理することができる。
【００２９】
図５は本発明の１実施例に従った、ＧＣＩＢ照射のために工作物ホルダ１５０に取り付けられた固定具３０２内に保持された外科用メス１０”の切開エッジ断面３００を示す拡大外略図である。この固定具は切開エッジアール部の最外側エッジのメカニカルマスキングを利用して、マスクされた部分のＧＣＩＢエッチング防止により先端鋭利度を最良化している。外科用メス１０’’’は斜面角３１６を有しており、固定具３０２のマスキングエッジ３０４に当接して取り付けられている。マスキングエッジ３０４は、切開エッジの全部分の切開エッジ半径をマスクすべく、メスの切開エッジの外側形状に沿って形状化されている。斜面片側の表面３１０はＧＣＩＢ１２８によって、視射角から（斜面角３１６から９０を引いた角度）までの角度範囲３１４内で表面３１０へビーム入射角３１２にて照射される。
【００３０】
外科用メスの鋭利化およびスムージングに加えて、本発明のさらに別な実施態様では、結晶性または多結晶性メスの機械的特性を向上させるためにＧＣＩＢ照射が利用される。前述したシリコン切開エッジ固有の脆弱性（およびそのための亀裂、破砕および/または破損傾向）がＧＣＩＢ改変によって向上する。シリコン表面の物理的および/または化学的組成を変化させるためにＧＣＩＢを利用することができ、亀裂、破砕または破損しにくい表面とすることができる。不活性ＧＣＩＢを利用することで、薄表面膜内の結晶性を破壊することによってシリコン表面を非結晶化することができ、その結果機械的強度を向上させることができる。あるいは、化学反応性ＧＣＩＢを利用することで、切開エッジの薄表面膜の化学的組成を改変することができる。このようなＳｉＮｘ膜などの改変表面膜は、元来の結晶性または多結晶性材料よりもさらに強く耐久性のある材料となる。化学反応性ＧＣＩＢが反応して改変薄表面膜を形成し、非揮発性化合物を組み込む反応によって追加的材料を薄膜に組み込むか、または膜が非結晶化される場合、その膜は膜の亀裂または破損の可能性を減少させる圧縮ひずみ影響下に置かれる。シリコンメスの切開表面をＧＣＩＢ処理によって親水性とすることもできる。ＧＣＩＢ形成のために異なるソースガスを用いての化学的組成変化、非結晶化変化、および表面親水性化の例を表１に示す。
【表１】
2011512173.tif 000003
【００３１】
図６は、表1に表示するプロセスのための本発明の１実施例による、結晶化または多結晶化メスの切開エッジ斜面の片面の表面改変のためのＧＣＩＢ照射のための好適形態を示す外科用メス１０’’’の切開エッジ断面４００の拡大概略図である。切開エッジは表面４０２を有しており、シリコンなどの結晶性または非結晶性材料から形成されている。表１から選択される特性を有するＧＣＩＢ１２８は、望む変換に応じて、視射角と直角との間の角度範囲２１０に入る入射角２０８にて切開エッジ表面４０２に方向付けられる。切開エッジの鈍化を防止するので入射角は９０度未満が望ましい。ＧＣＩＢは変換膜４０４（サイズは誇張）を照射面４０２に形成する。変換膜４０４の厚みは選択されたＧＣＩＢ量と加速電圧により変動するが、せいぜい約１０ｎｍ程度から約１００ｎｍほどまでの範囲で選択できる。前述のように、望むだけの切開エッジ斜面面積の変換表面を形成するよう、ＧＣＩＢはオプション切開エッジ斜面に対して走査処理できる。切開エッジの最外側エッジをマスクするために図５で図示した固定具を使用できる。望むなら、折り曲げ工作物ホルダ１５０（図３）を用いてメスを再位置決めするか、またはメスを保持固定具３０２（図５）内に取り付け直して切開エッジの両斜面を処理できる。
【００３２】
本発明の様々な実施態様について説明したが、請求の範囲に記した技術的思想および範囲内で本発明は多様な別実施態様でも実施できる。
【図１】
2011512173.tif 000004
【図２】
2011512173.tif 000005
【図３】
2011512173.tif 000006
【図４Ａ】
2011512173.tif 000007
【図４Ｂ】
2011512173.tif 000008
【図５】
2011512173.tif 000009
【図６】
2011512173.tif 000010
【国際調査報告】
2011512173.tif 000011
2011512173.tif 000012