シリコンおよびその他の結晶質材料にルータを用いて直線状および非直線状の溝を作成するシステムおよび方法
眼科手術刀(７３４)は、好ましくはウェーハの形態の結晶質または多結晶質材料の何れかから製造される。この方法は、結晶質または多結晶質ウェーハを取り付けることによりこれを準備することと、溝をこのウェーハに機械加工することとを具えている。傾斜ブレード面(７５２)を形成する溝を機械加工するための方法は、ダイヤモンドブレードソー，レーザシステム，超音波加工装置，熱間鍛造プレスおよびルータを含む。次に、ウェーハはこのウェーハを一様に等方エッチングするエッチング液中に置かれ、結晶質または多結晶質材料の層が一様に除去され、片面傾斜，両面傾斜または多数の斜面のブレード(７３４)を作り出すようになっている。ほとんど任意の斜面角をエッチング後に残ったウェーハに対して機械加工することができる。得られるブレード刃先の半径は５〜５００nmであり、ダイヤモンド刃先のブレードと同じ径であるが、僅かなコストにて作られる。この眼科手術刀は、白内障および屈折矯正の外科的措置のみならず、顕微手術，生物学的および非医療用，非生物学的用途に用いることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、米国特許法第１１９条(ｅ)による優先権を２００３年９月１７日に出願された米国仮特許出願第６０／５０３４５８号に関して主張し、この仮出願の内容全体が参照することによってこの明細書に明確に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、眼科および他の種類の手術用途ならびに非手術用途のブレードに関する。より詳細には、本発明はシリコンおよび他の結晶質材料から作られる眼科，顕微手術および非手術用のブレードに関する。
【背景技術】
【０００３】
既存の手術刀は、様々な異なる方法により製造され、各方法は、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ことである。ブレードは、鋭利な刃先を得るために（超音波スラリ，機械的研磨およびラッピングなど様々な異なる方法により）段階的に研磨されるか、または電気化学的にポリシングされる。こうした方法の利点は、それらが使い捨てのブレードを大量に製作するための確立された経済的プロセスであることである。こうしたプロセスの最大の欠点は、刃先の品質が変わりやすいことであり、より一貫性の高い鋭利度を得ることが依然課題となっている。これは主に、プロセス自体の固有の制約による。ブレードの刃先半径は３０nmから１０００nmの範囲の可能性がある。
【０００４】
ブレード製造の比較的新しい方法では、研削の代わりにステンレス鋼のコイニングを用いる。ブレードはその後、鋭利な刃先を得るために電気化学的にポリシングされる。このプロセスは、研削方法よりも経済的であることがわかってきた。また、より一貫性の高い鋭利度を有するブレードを製作できることも明らかになってきた。この方法の欠点は、その鋭利度の一貫性が依然、ダイヤモンドブレードの製造プロセスで得られるよりも低いことである。軟部組織手術に対して金属ブレードを使用することは、その使い捨て可能なコストおよび改良された品質により、今日では一般的である。
【０００５】
ダイヤモンドブレードは、多くの外科市場、特に眼科手術市場における、鋭利度の最高基準である。ダイヤモンドブレードは、組織による最小限の抵抗を受け、軟部組織を滑らかに切断できることで知られている。ダイヤモンドブレードはまた、切断を繰り返しても一貫して鋭利であるため、その使用が望ましい。金属ブレードの究極的な鋭利度および鋭利度の変わりやすさは、ダイヤモンドブレードのそれに比べて劣るので、大多数の外科医がダイヤモンドブレードを使用する。ダイヤモンドブレードの製作に使用される製造プロセスでは、極めて鋭利で一貫した刃先半径を得るためにラッピングプロセスが用いられる。その結果得られるブレードの刃先半径は、５nmから３０nmである。このプロセスの欠点は遅いことであり、その直接的な結果として、そのようなダイヤモンドブレードの製造コストが５００ドルから５０００ドルの範囲となることである。従ってこれらのブレードは、再利用の用途として販売される。このプロセスは現在、より低コストで同等の鋭利度を実現するため、ルビーまたはサファイアなどその他のより硬くない材料に対して用いられる。ただし、ダイヤモンドより高価ではないが、ルビーおよび／またはサファイアの外科用品質のブレードは依然、製造コストが５０ドルから５００ドルと比較的高く、その刃先が約２００件しか持続しないという欠点を有する。従ってそれらのブレードは、再利用のために販売され、再利用の用途に限定される。
【０００６】
シリコンを使用する手術刀の製造が、いくつか提案されてきた。しかし１つまたは別の形態で、これらのプロセスは、様々な構成および使い捨て可能なコストでブレードを製造する能力に限界がある。従来の多くの提案は、シリコンの異方性エッチングに基づく。異方性エッチング処理は、エッチングが高い方向性を有し、それぞれ異なる方向で異なるエッチング速度を有するものである。このプロセスでは、鋭利な切れ刃を製作することができる。ただしそれは、プロセスの性質により、実現されるブレードの形状および刃先斜面角によって限定される。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）浴を用いるものなど、ウェットバルク異方性エッチング処理では、鋭利な刃先を得るため、特定の結晶面に沿ってエッチングが行われる。この面、通常、シリコン＜１００＞の（１１１）面は、シリコンウェーハの表面から５４.７°傾斜している。これは５４.７°の刃先斜面角を生み出すが、この角度は鈍すぎるため、ほとんどの外科用途で臨床的に許容されないことが明らかになっている。この技術が両面傾斜ブレードの製作に適用される場合は刃先斜面角が１０９.４°になるため、その応用はより一層困難となる。このプロセスはさらに、それが製作できるブレードのプロファイルに限定される。エッチング面がウェーハで相互に９０°に配される。従って、矩形プロファイルを有するブレードしか製作することができない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、上述した方法の短所に対処するブレードを製造することが必要とされている。本発明のシステムおよび方法では、ダイヤモンドブレードと同様の鋭利度を有し、使い捨て可能なコストの、ステンレス鋼の方法によるブレードを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では、ブレードを厳密なプロセス制御を行いながら大量に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では、直線状および非直線状両方のブレード斜面を有する外科用およびその他様々な種類のブレードを製作することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明により、上記欠点が克服されると共に多くの利点が実現される。本発明は、シリコンなどの結晶質または多結晶材料から手術刀を製造するシステムおよび方法に関し、結晶質材料または多結晶質材料に溝を機械加工することを、様々な方法により、いかなる所望の斜面角またはブレード形状でも実現する。次いで、機械加工された結晶ウェーハまたは多結晶ウェーハが等方性エッチング液中に浸漬され、これによって、ウェーハ材料の原子が１層ずつ除去され、半径が均一であって軟部組織手術用途に十分な質の切れ刃が形成される。本発明のシステムおよび方法は、このような高品質の手術刀を製造するための非常に安価な手段を提供する。
【０００９】
従って本発明の目的は、手術刀を製造する方法であって、シリコンまたはその他の結晶ウェーハまたは多結晶ウェーハを取り付けアセンブリに取り付けるステップと、直線状または非直線状の溝を形成するため、結晶ウェーハまたは多結晶ウェーハの第１の面に１つ以上の溝をルータで機械加工するステップと、１つ以上の手術刀を形成するため、結晶ウェーハまたは多結晶ウェーハの第１の面をエッチングするステップと、手術刀を別々にするステップと、手術刀を組み立てるステップとを具えた方法を提供することである。
【００１０】
本発明のさらなる目的は、手術刀を製造する方法であって、シリコンまたはその他の結晶ウェーハまたは多結晶ウェーハを取り付けアセンブリに取り付けるステップと、直線状または非直線状の溝を形成するため、結晶ウェーハまたは多結晶ウェーハの第１の面に１つ以上の溝をルータで機械加工するステップと、結晶ウェーハまたは多結晶ウェーハの第１の面を被膜で被覆するステップと、結晶ウェーハまたは多結晶ウェーハを取り付けアセンブリから取り外すステップと、結晶ウェーハまたは多結晶ウェーハの第１の面を取り付けアセンブリに再び取り付けるステップと、結晶ウェーハまたは多結晶ウェーハの第２の面を機械加工するステップと、１つ以上の手術刀を形成するため、結晶ウェーハまたは多結晶ウェーハの第２の面をエッチングするステップと、手術刀を別々にするステップと、手術刀を組み立てるステップとを具えた方法を提供することである。
【００１１】
本発明のさらなる目的は、手術刀を製造する方法であって、シリコンまたはその他の結晶ウェーハまたは多結晶ウェーハを取り付けアセンブリに取り付けるステップと、直線状または非直線状の溝を形成するため、結晶ウェーハまたは多結晶ウェーハの第１の面に１つ以上の溝をルータで機械加工するステップと、結晶ウェーハまたは多結晶ウェーハを取り付けアセンブリから取り外すステップと、結晶ウェーハまたは多結晶ウェーハの第１の面を取り付けアセンブリに再び取り付けるステップと、直線状または非直線状の溝を形成するため、結晶ウェーハまたは多結晶ウェーハの第２の面をルータで機械加工するステップと、１つ以上の手術刀を形成するため、結晶ウェーハまたは多結晶ウェーハの第２の面をエッチングするステップと、硬化された表面を形成するため、結晶質材料または多結晶材料の層を転化するステップと、手術刀を別々にするステップと、手術刀を組み立てるステップとを具えた方法を提供することである。
【００１２】
また、眼，顕微手術，心臓，目，耳，脳，再建および整形手術ならびに生物学的用途のみならず、ここに記述した方法により作られる種々の非医療用途または非生物学的用途のための手術刀のいくつかの典型的実施形態を提供することも本発明の別な目的である。
【００１３】
本発明の新規の特徴および利点は、以下の好ましい実施形態の詳細な説明を参照し、添付の図面と関連付けて読むことにより最もよく理解されよう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、好ましい実施形態の様々な特徴を、同様の部分が同一の参照符号で示される図面の図を参照しながら説明する。ここで考えられる本発明を実施する最良の形態の以下の説明は、限定的な意味として取られるべきではなく、単に本発明の全体的な原則を説明する目的で行うものに過ぎない。
【００１５】
本発明のシステムおよび方法は、軟部組織の切開に使用される手術刀の製造を提供する。好ましい実施形態を手術刀として示すが、以下で詳細に述べる方法により多数の刃物を製作することもできる。従って、この説明全体を通して「手術刀」に関して述べるが、その他多くの種類の刃物、例えば医療用剃刀，ランセット，皮下注射針，試料採取カニューレおよびその他の医療用鋭利器具を製作できることが、本発明の分野の技術者には明らかであろう。さらに、本発明のシステムおよび方法により製造されたブレードは、例えば髭剃りおよび研究用途（すなわち組織採取）を含む他の非医療用途のためのブレードとして使用することができる。さらに、以下の説明全体を通して眼科用途について述べるが、多数のその他の医療用途は目，心臓，耳，脳，美容および再建手術を含むけれども、これらに限定されない。
【００１６】
当該分野の技術者にはよく知られているが、片面傾斜，両面傾斜およびファセットの用語を定義する。片面傾斜は、得られる鋭利な切れ刃がブレードの主面と同一平面にある、ブレード上の１つの斜面のことを指す。例えば、以下でさらに詳細に述べる図１０Ａを参照のこと。両面傾斜は、図１０Ｂ，図２０Ａおよび図３１Ｃに示すように、得られる鋭利な切れ刃が、得られるブレード全体を通る中心線と実質的に同一平面にあるブレード上の２つの斜面のことを指す。ファセットは、斜面にある平坦な縁部である。いかなるブレードにも、斜面１つごとに１つ，２つまたは複数のファセットが存在し得る。従って、いかなる１つのブレードにも、複数の鋭利な刃先（または、すなわち複数組の斜面）があり得、各斜面は単一または複数のファセットを有することができる。
【００１７】
ブレードを製造する好ましいベース材料は、好ましい結晶方位を有する結晶質シリコンである。ただし、シリコンのその他の方位ならびに等方性エッチングを施すことができるその他の材料も適当である。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率にてドープされたシリコンウェーハを使用することができる。また、窒化シリコンおよび砒化ガリウムなど、その他の材料で製作されたウェーハを使用することもできる。ウェーハの形態は、ベース材料として好ましい形態である。手術刀を製造するため、結晶質材料に加え、多結晶材料を使用することもできる。こうした多結晶材料の例として、多結晶シリコンが挙げられる。本明細書で使用するように、「結晶質」という用語は、結晶質材料および多結晶材料の両方を示すために用いられることが理解されよう。
【００１８】
従って、この説明全体を通して「シリコンウェーハ」について述べるが、様々な方位で組み合わされたいかなる上記材料、ならびに利用可能となる他の適当な材料および方位を、本発明の様々な実施形態に従って使用できることも、本発明の分野の技術者には明らかであろう。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態による、両面傾斜手術刀をシリコンから製造するための方法を示す工程図である。図１，図２および図３の方法は、本発明によるシリコンの手術刀を製造するために使用することができるプロセスを全体的に示す。ただし、様々な基準のシリコン手術刀を製作するため、または様々な製造環境に合わせるため、図１，図２，図３に示す方法のステップの順番を変更することができる。
【００２０】
例えば、以下に図示して説明するように、図１は本発明の第１の実施形態による両面傾斜ブレードを製造するための方法を示すが、この方法は切れ刃１つにつき複数（すなわち、３つ以上）のファセットを製作するために用いることができる。図３１Ａ〜図３１Ｃはこのようなブレードを示し、以下により詳細に説明される。さらに、図示および説明する方法はまた、図３２に示すように、斜面角変化両面傾斜ブレードを製造するために用いることができる。図３２もまた、以下でさらに詳細に説明する。さらに、２つ（またはそれ以上）の斜面角を有する２つ（またはそれ以上）の切削面を持つシングルブレードのさらなる例として、本明細書で図示し説明する方法を用い、複数のブレードの刃先で様々な斜面角を有する図２０Ｂおよび図２０Ｄに示すブレードを製作することができる。そのように、図１，図２および図３の方法は、本発明による方法の全体的な実施形態を表すためのものであり、本発明の精神および範囲に従って製造されたシリコンの手術刀をもたらすことができる同じステップを具えた多くの異なる変更形態がある。
【００２１】
本発明の一実施形態による図１の方法は、好ましくはシリコンなどの結晶質材料を用いて両面傾斜の手術刀を製造するために使用され、ステップ１００２から始まる。ステップ１００２で、取り付けアセンブリ２０４にシリコンウェーハが取り付けられる。ウェーハフレーム／ＵＶテープアセンブリ（取り付けアセンブリ）２０４に取り付けられたシリコンウェーハ２０２を図４に示す。取り付けアセンブリ２０４は、シリコンウェーハ材料を取り扱うための半導体分野における一般的な方法である。ウェーハ取り付けアセンブリ２０４に（結晶質）シリコンウェーハ２０２を取り付けることは、本発明の好ましい実施形態による手術刀の製造には必要ではないことを当該分野の技術者であれば理解することができる。
【００２２】
図５は、同一の取り付けアセンブリ２０４に取り付けられた同一のシリコンウェーハ２０２の側面図（左側または右側、これは線対称であるがそうでなくても良い）を示す。図５において、シリコンウェーハ２０２はテープ３０８に取り付けられ、次いでテープ３０８は取り付けアセンブリ２０４に取り付けられる。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。
【００２３】
再び図１を参照すると、決定ステップ１００４が１００２に続く。決定ステップ１００４は、望まれる場合にステップ１００６にて任意のプレカットをシリコンウェーハ２０２に対して行うか否かを決定する。このプレカットは、図６に示すようにレーザウォータジェット４０２によって行われる。取り付けアセンブリ２０４に取り付けられたシリコンウェーハ２０２にレーザビーム４０４を向けたレーザウォータジェット４０２を図６に示す。図６から分かるように、シリコンウェーハ２０２に対するレーザビーム４０４の衝突の結果として、様々なプレカットされた穴（すなわち基準貫通穴）４０６をシリコンウェーハ２０２に製作することができる。
【００２４】
シリコンウェーハ２０２は、シリコンウェーハ２０２に向けたレーザビーム４０４によって溶融除去される。レーザビーム４０４がシリコンウェーハ２０２を溶融除去する能力は、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好ましい実施形態で最良の結果をもたらす波長は１０６４nmであり、通常、ＹＡＧレーザによってもたらされるが、その他の種類のレーザもまた使用することができる。異なる結晶質材料または多結晶材料を使用する場合、別の波長および別の種類のレーザがより適当となる。
【００２５】
（このようにして複数の穴をあけることができる）結果的に得られた基準貫通穴４０６は、特に溝を機械加工するためにダイシングソーブレードを使用する場合、溝を機械加工するためのガイドとして使用することができる（以下でステップ１００８にて詳細に述べる）。基準貫通穴４０６はまた、同じ目的用のいかなるレーザビーム（例えばエキシマレーザまたはレーザウォータジェット４０２）によってあけることができる。プレカットされた基準貫通穴は、一般にプラス「＋」形状または円形にあけられる。ただし、基準貫通穴の形状の選択は、特定の製造工具および製造環境によって決まり、従って上述した２つの形状のみに限定する必要はない。
【００２６】
基準貫通穴をプレカットするためにレーザビームを使用することに加え、その他の機械的な加工方法を使用することができる。それらは例えば、穿設工具，機械研削工具および超音波加工工具１００を含むがこれらに限定されない。これらの装置の使用は、本発明の好ましい実施形態に関しては新規であるが、装置およびそれらの一般的な使用法は当該分野の技術者によく知られている。
【００２７】
シリコンウェーハ２０２のプレカットは、エッチング処理中にシリコンウェーハ２０２の完全性を維持してばらばらにならないようにするため、溝を機械加工する前に行うことができる。（図７Ａ〜図７Ｃを参照して詳細に説明する）ダイシングブレード５０２が貫通溝を楕円形に移動してシリコンウェーハ２０２の周縁で溝の機械加工を開始するため、レーザビーム（例えばレーザウォータジェット４０２またはエキシマレーザ）を使用することができる。基準貫通穴を製作するために用いられる（上述した）機械的加工装置および方法はまた、貫通溝を作るために使用することができる。
【００２８】
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、このステップは、ステップ１００６（基準貫通穴４０６がシリコンウェーハ２０２にあけられる場合）、またはシリコンウェーハ取り付けステップであるステップ１００２および１００４に続くことができる（「ステップ」１００４は物理的製造ステップではなく、こうした決定ステップは製造プロセス全体およびその可変性を示すために含まれる）。ステップ１００８では、シリコンウェーハ２０２の第１の面３０４に溝が機械加工される。製造条件およびシリコン手術刀の完成製品の所望の設計に応じて溝を機械加工するために利用できる複数の方法がある。
【００２９】
機械加工のための方法では、ダイシングソーブレード，レーザシステム，超音波加工工具，熱間鍛造プロセスまたはルータを使用することができる。機械加工のためのその他の方法を使用することができる。それぞれを順に説明する。これらの方法の何れかによって機械加工される溝は、手術刀の角度（斜面角）を形成する。溝加工機械がシリコンウェーハ２０２に対して動作するに連れ、ダイシングソーブレードの形状，エキシマレーザによって形成されるパターンまたは超音波加工工具によって形成されるパターンにてシリコン材料が手術刀プリフォームの所望の形状に除去される。ダイシングソーブレードの場合、シリコン手術刀は直線状の刃先のみを有し、後の２つの方法では、ブレードは基本的にいかなる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加熱されて鍛造可能にされ、次いで２つの金型の間でプレスされる。２つの金型はそれぞれ、加熱された鍛造可能なシリコンウェーハに「成形」される所望の溝の３次元の型を有する。この説明のため、溝を「機械加工すること」は、特に述べた、ダイシングソーブレード，エキシマレーザ，超音波加工装置，ルータまたは熱間鍛造プロセスの何れかによる方法およびここで述べない同等の方法を含め、シリコンウェーハに溝を製作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を詳細に説明する。
【００３０】
図７Ａ〜図７Ｄは、本発明の一実施形態によりシリコンウェーハに溝を機械加工するために使用される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は、すべての製造プロセスが完了した後の手術刀に実質的にもたらされる角度となる角度Φを示す。図７Ｂは、それぞれが切削角Φを示す２つの傾斜した切削面を持った第２のダイシングソーブレード５０４を示す。図７Ｃは、同様に切削角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持った第３のダイシングソーブレード５０６を示す。図７Ｄは、図７Ｂと同様それぞれ切削角Φを示す２つの傾斜した切削面を持った第４のダイシングソーブレード５０８を示す。
【００３１】
図７Ａ〜図７Ｄの各ダイシングソーブレード５０２，５０４，５０６および５０８は、それぞれ同一の切削角Φを有するが、切削角をシリコンベースの手術刀の様々な用途のために様々に異ならせることができることは当該分野の技術者には明らかである。さらに、以下に述べるように、単一のシリコン手術刀は、様々な角度を有する様々な切れ刃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、特定の設計のシリコンベースの手術刀の製造能力を高めるため、または２つまたは３つの切れ刃を有するシリコン手術刀を製作するために使用することができる。図２０Ａ〜図２０Ｇを参照しながらブレード設計の様々な例を詳細に説明する。本発明の好ましい実施形態では、ダイシングソーブレードをダイヤモンドグリットソーブレードとする。
【００３２】
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、特別のダイシングソーブレードが使用される。このダイシングソーブレードの形状は、許容可能な磨耗耐用年数を維持しながら最高の表面仕上げが得られるように、特別に選択される。ダイシングソーブレードの刃先は、シリコンウェーハ２０２に得られる溝を形づくるプロファイルを持った形状である。この形状は、得られるブレードの斜面形状に対応する。例えば、手術刀は通常、片面傾斜ブレードの場合、１５°〜４５°の刃先斜面角を有し、両面傾斜ブレードの場合には１５°〜４５°の半分の刃先斜面角を有する。ダイシングソーブレードをエッチング条件に関連付けて選択することにより、斜面角が精密に制御される。
【００３３】
図８は、本発明の一実施形態により支持体に取り付けられたシリコンウェーハを貫通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す。この例では、シリコンベースの手術刀の刃先を製作するため、図７Ａ〜図７Ｄ（５０２，５０４，５０６または５０８）のダイシングソーブレードの何れかを使用することができる。図７Ａ〜図７Ｄのブレード形状以外にも、ダイシングソーブレード用に作ることができる形状もあることを理解すべきである。図９は、テープに取り付けられたシリコンウェーハに溝を機械加工する本発明の一実施形態によるダイシングソーブレードの断面図を示す。図９は、実際にシリコンウェーハ２０２を貫通する図８に示したものと同じダイシングソーブレードアセンブリの拡大断面図を示す。ダイシングソーブレード５０２がシリコンウェーハ２０２を完全に貫通しないことが分かるが、片面傾斜切削の場合、シリコンウェーハ２０２の厚さの約５０〜９０％まで貫入する。これは、片面傾斜の溝を機械加工（または熱間鍛造により成形）するために採用される如何なる方法にも当てはまる。任意のダイシングソーブレードまたは任意の機械加工方法による両面傾斜切削の場合も、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のそれぞれの面で機械加工により除去される（または成形される）。図１０Ａおよび図１０Ｂは、本発明の一実施形態により製作された片面傾斜の切れ刃を有するシリコン手術刀および両面傾斜の切れ刃を有するシリコン手術刀をそれぞれ示している。
【００３４】
上述したように、特に溝を機械加工するためにダイシングソーブレードを使用する場合、シリコンウェーハにスロットを刻設することが可能である。スロットは、基準貫通穴と同様にして、すなわちレーザウォータジェットまたはエキシマレーザでシリコンウェーハ２０２に刻設することができるが、全く異なる役割を果たす。シリコンウェーハ２０２を溝加工機械に正確に位置決めするため、基準貫通穴が溝加工機械によって用いられたことを思い出されたい。これは、両面傾斜ブレードを作る場合に特に有用である。というのも、適切な両面傾斜ブレードを確実に製造するため、（シリコンウェーハ２０２の裏面に対する）第２の機械加工を正確に位置決めしなければならないからである。しかし、スロットは別の目的で使用される。このスロットにより、ダイシングソーブレードは、シリコンウェーハ２０２を分裂または破断させずに（図８に示すように）その縁部から切り離すことを開始することが可能になる。図８Ａに示すように、これが好ましい実施形態である。図８を参照すると、スロットを使用せず溝を図示のように機械加工する場合、機械加工された溝に沿った領域ではシリコンウェーハは非常に薄く小さな応力で破断される可能性があるため、機械加工されたシリコンウェーハ２０２がそれらの領域で破断されやすいことは明らかである。すなわち、図８の機械加工されたシリコンウェーハは、構造的な剛度に欠ける。これを図８Ｃのシリコンウェーハと比較する。図８Ｃの機械加工されたシリコンウェーハ２０２は、はるかに剛性が高く、製造スループットを向上させる。図８Ｃにより機械加工されたシリコンウェーハ２０２の方が図８のそれに比べて破断される可能性が少ない。図８Ａおよび図８Ｂに示すように、スロットは、ダイシングソーブレードよりも幅広にされ、適切な深さで機械加工を開始することができるようダイシングソーブレードを差し込むことが十分可能となる長さにされる。従って、ダイシングソーブレードが下に向かって動く間は、シリコンウェーハ２０２に分裂および破断を生じる切削を行わず、ダイシングソーブレードが水平に動く場合、そのように切削を開始するように設計されている。図８Ｃは、シリコンウェーハ２０２の第１の面に対して機械加工された一連のスロットおよび溝を示す。
【００３５】
図１１は、シリコンウェーハに溝を機械加工するために用いられる本発明の一実施形態によるレーザシステムのブロック図を示す。以下に詳細に説明するように、溝は、図１２を参照して説明するような超音波で機械加工することが可能である。これら２つの方法の利点は、半月形ブレード，スプーンブレードおよび強膜切開ブレードなど、非直線状の複雑な切れ刃プロファイルでブレードを作ることができることである。図１１は、単純化されたレーザ機械アセンブリ９００を示す。レーザ機械アセンブリ９００は、レーザビーム９０４を放射するレーザ９０２および基台９０８に搭載された多軸制御機構９０６を具えている。もちろん、レーザ機械アセンブリ９００は、コンピュータおよび場合によってはネットワークインターフェースを具えることもできるが、理解を容易にするために省略する。
【００３６】
レーザ機械アセンブリ９００で溝を機械加工する場合、多軸制御機構９０６によって操作されるようにすることができる取り付けアセンブリ２０４に、シリコンウェーハ２０２が取り付けられる。レーザ加工アセンブリ９００および様々な光ビームマスキング技術を用いることにより、１列のブレードプロファイルを機械加工することができる。光ビームマスクはレーザ９０２の内部に配置され、入念な設計により、レーザ９０２が意図されない場所でシリコン材料を除去しないように妨げる。両面傾斜ブレードの場合、反対側の面がプレカットされた面取り部２０６Ａ，２０６Ｂまたは位置合せ用の基準４０６を使用する同じ方法で機械加工される。
【００３７】
レーザ９０２は、等方性ウェットエッチングステップに備え、シリコンウェーハ２０２の第１の面３０４または第２の面３０６の何れかに、溝パターン（レーザの使用に関して「除去プロファイル」とも呼ぶ）を正確かつ精密に機械加工するために使用される（図１のステップ１０１８を参照して詳細に説明する）。多軸制御および内部レーザ光ビームマスクの使用は、シリコンウェーハ２０２の上記除去プロファイルをラスタするために用いられる。その結果、手術刀製品に必要とされる傾斜に対応する浅い角度の付いた傾斜を持った輪郭の溝が得られる。このプロセスにより、様々な曲線プロファイルパターンを実現することができる。この機械加工ステップに利用可能である複数のレーザの種類がある。例えば、エキシマレーザまたはレーザウォータジェット４０２を使用することができる。エキシマレーザ９０２の波長は１５７nmから２４８nmの範囲とすることができる。その他の例として、ＹＡＧレーザおよび３５５nmの波長を有するレーザが挙げられる。もちろん、溝パターンを機械加工するために１５０nmから１１０００nmの範囲内のある波長を有するレーザビームを使用することができることを当該分野の技術者は理解することができる。
【００３８】
図１２は、シリコンウェーハに溝を機械加工するために用いられる本発明の一実施形態によ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、精密に機械加工された超音波工具１０４を使用して行われ、工具１０４は、研磨スラリ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。この機械加工は、一度に片面に対して行われる。両面傾斜ブレードの場合、位置合せのための基準貫通穴４０６を用いた同じ方法で反対側の面が機械加工される。
【００３９】
超音波加工は、等方性ウェットエッチングに備え、シリコンウェーハ２０２の表面に溝パターンを正確かつ精密に機械加工するために用いられる。超音波加工は、マンドレル／工具１０４を超音波で振動させることにより行われる。工具１０４は、シリコンウェーハ２０２と接触しないが、シリコンウェーハ２０２の非常に近位にあり、また工具１０４から放出される超音波の動作によって研磨スラリ１０２を励振させる。工具１０４によって放出される超音波は、研磨スラリ１０２に機械加工された工具１０４の対応するパターンにてシリコンウェーハ２０２を侵食させる。
【００４０】
フライス加工，研削または放電加工（ＥＤＭ）により工具１０４を機械加工して溝パターンを作る。機械加工されたシリコンウェーハ２０２に得られるパターンは、工具１０４に機械加工されたパターンと対応する。エキシマレーザよりも超音波加工方法を用いることの利点は、シリコンウェーハ２０２の片面全体が、超音波加工される多数のブレード溝パターンを同時に有することができることである。従って、このプロセスは迅速であって比較的安価である。また、エキシマレーザ加工プロセスと同様、このプロセスにより様々な曲線プロファイルパターンを得ることできる。
【００４１】
図１３は、シリコンウェーハに溝を形成するために用いられる本発明の一実施形態による熱間鍛造システムの図を示す。溝の形状をウェーハ表面に熱間鍛造することができる。このプロセスは、ウェーハを鍛造可能な状態に加熱することを利用する。続いてウェーハの表面は、結果的に得られる溝のパターンを反転させたものを組み込んだ２つの金型の間でプレスされる。
【００４２】
シリコンウェーハ２０２は、加熱チャンバ内で予備加熱するか、シリコンウェーハ２０２がその上に搭載される、加熱された基部部材１０５４の動作によって完全に加熱することができる。高温で充分な時間が経過した後、シリコンウェーハ２０２は鍛造可能となる。次いで、加熱された金型１０５２が加熱された金型１０５２の反転図をシリコンウェーハ２０２の第１の面３０４に型押しするのに十分な圧力でシリコンウェーハ２０２へと押し下げられる。金型１０５２の設計は、実質的に考えられる如何なるブレード設計をも作り出すための様々な斜面角，深さ，長さおよびプロファイルの多数の溝を存在させるようにすることができる。図１３に示す図は、熱間鍛造プロセスの関連する特徴をはっきりと示すため、著しく単純化および誇張してある。
【００４３】
図２６〜図２９は、結晶性材料に直線状または非直線状の溝を機械加工するために本発明の一実施形態によるルータを使用するステップを示している。図２６では、シリコンウェーハ２０２に貫通穴６２２が穿設されている。本発明の好ましい実施形態では、貫通穴６２２は、微小割れを防止するために必要である。上記のように、数多くの方法の中でも、ドリル，超音波加工，レーザまたはレーザウォータジェットの使用を含む複数の様々な方法のうちの１つを用いて貫通穴６２２をウェーハ２０２に作ることができる。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。一般に、（ルータ加工を開始および終了するため）各ブレード毎に少なくとも２つの貫通穴６２２が必要である。ただし、本発明の諸実施形態はいかなる数の貫通穴６２２にも限定されない。
【００４４】
シリコンウェーハ２０２に所望の貫通穴６２２をすべて穿設した後、ルータ６２０（上から見た場合に反時計回りの回転を示す）が、一定の回転速度まで上がった後、貫通穴６２２へと下ろされる。ルータ６２０は、ソフトウェア制御により所望の深さまで下ろされ所望の方向に動かされる。図２７を参照されたい。ソフトウェア制御は、ルータ６２０が下ろされる（かつルータ加工が完了すると上げられる）深さ，シリコンウェーハ２０２に対してルータ６２０が移動するＸ−Ｙ方向およびこれがＸ−Ｙ方向に移動する速さを制御する。ルータ６２０の幾何学形状は、将来的なブレード形状に必要とされる傾斜角によって設定される。例えば、特定の目的に使用される手術刀は、特定の設計であると共に特定の刃先角を有するブレードを必要とする可能性がある。図２８は、ルータ６２０がシリコンウェーハ２０２をルータ加工する場合に作り出す傾斜を示す。例えば、両面傾斜のブレードが３０°の包囲角を必要とする場合、ルータ角度は１５０°となるはずである。
【００４５】
ルータ６２０の使用によってシリコンウェーハ２０２に直線状および非直線状の溝を形成するための比較的安価な手段が提供される。図２９から分かるように、単一ブレードは、直線状部分も非直線状部分も有することができる。溝を製作するために単一の安価な工具を使用することで、ブレード製造プロセスの時間および費用を節約することができ、これによって製造および販売コストが低減される。
【００４６】
図３０は、結晶性材料に直線状または非直線状の溝を本発明の一実施形態によってルータ加工するための方法の工程図を示している。ステップ６０４で、別個の機械加工プロセスにより、必要とされる数の貫通穴６２２がシリコンウェーハ２０２に形成される。ステップ６０６で、ルータ６２０は所望の回転速度まで上げられた後、第１の貫通穴６２２へと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、指定のパターンに従ってルータ６２０を動かし、所望の斜面角および設計の溝を作る（ステップ６０８）。ルータが最後の貫通穴６２２に達すると、ソフトウェア制御は、ルータ６２０を引き上げることを可能にする（ステップ６１０）。このプロセスは、シリコンウェーハ２０２に最適な数のブレードを製作するのに必要な回数だけ繰り返すことができる（ステップ６１２）。
【００４７】
溝を機械加工するための複数の方法について説明してきたが、再び図１に注意を向ける。シリコンウェーハ２０２の第１の面３０４に溝を機械加工するステップ１００８に続き、決定ステップ２００１にてシリコンウェーハ２０２を被覆するか否かの決定を下さなければならない。図１４は、本発明の一実施形態により機械加工された溝を両面に有するシリコンウェーハおよび機械加工された面の一方に施された被膜を示す。被膜を施す場合、本発明の分野の技術者に知られた多くの技法のうちの１つに従い、ステップ２００２にてシリコンウェーハ２０２の第１の面３０４に被膜１１０２を施すことができる。被膜１１０２は、エッチング制御を容易にするため、かつ得られるブレードの刃先にさらなる強度をもたらすために与えられる。シリコンウェーハ２０２が堆積チャンバ内に置かれ、そこでシリコンウェーハ２０２の、平坦な領域および溝が形成された領域の両方を含めて第１の面３０４全体が、窒化シリコン（Ｓi３Ｎ４）の薄膜で被覆される。その結果得られる被膜１１０２の厚さは、１０nmから２μmの範囲とすることができる。被膜１１０２は、シリコン（結晶質）ウェーハ２０２よりも硬い如何なる材料であってよい。具体的には、被膜１１０２はまた、窒化チタン（ＴiＮ），窒化アルミニウムチタン（ＡlＴiＮ），二酸化シリコン（ＳiＯ２），炭化シリコン（ＳiＣ），炭化チタン（ＴiＣ），窒化ボロン（ＢＮ）またはダイヤモンド様結晶（ＤＬＣ）とすることができる。両面傾斜手術刀用の被膜は、図１８Ａおよび図１８Ｂを参照しながら、以下でより詳細に再び説明する。
【００４８】
任意のステップ２００２で被膜１１０２を施した後、次のステップは、取り外しおよび再取り付けステップ２００３である（被膜を施さない場合、ステップ２００３はまたステップ１００８に続く）。ステップ２００３で、同一の標準的な取り付け機械を利用し、シリコンウェーハ２０２がテープ３０８から取り外される。この機械は、紫外（ＵＶ）線をＵＶ感応テープ３０８に照射してその粘着力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感応テープの代わりに、低粘着性または熱剥離テープを使用することができる。ＵＶ光で充分に露光した後、シリコンウェーハ２０２はテープ取り付け部から簡単に持ち上げることができる。次に、第２の面３０６に溝を機械加工するための準備中に、第２の面３０６を上に向けてシリコンウェーハ２０２を再び取り付ける。
【００４９】
次に、ステップ２００４をシリコンウェーハ２０２に対して行う。ステップ２００４では、両面傾斜のシリコンベースの手術刀を作るため、ステップ１００８で行ったようにシリコンウェーハ２０２の第２の面３０６に溝を機械加工する。図１５は、テープに取り付けられたシリコンウェーハ２０２に第２の溝を機械加工する本発明の一実施形態によるダイシングソーブレード５０２の断面図を示す。もちろん、シリコンウェーハ２０２に第２の溝を機械加工するため、エキシマレーザ９０２，超音波加工工具１００または熱間鍛造プロセスを使用することができる。シリコンウェーハ２０２の第２の面３０６に第２の溝を機械加工するダイシングソーブレード５０２を図１５に示す。ステップ２００２で任意に施された被膜１１０２を示している。図１０Ａおよび図１０Ｂは、それぞれ片面および両面傾斜の切削部を示している。図１０Ａでは、シリコンウェーハ２０２に単一の切削部が作られ、シングルブレードアセンブリに切削角Φがもたらされる。図１０Ｂでは、シリコンウェーハ２０２に（上記の溝機械加工プロセスのうち何れかによって）第１の溝と同じ角度を持った第２の溝が機械加工されている。この結果、切削角Φを示す各切れ刃を有すると共に２Φの両面傾斜角を持つ両面傾斜のシリコンベースの手術刀がもたらされる。両面に溝が機械加工された本発明の一実施形態によるシリコンウェーハの断面像を図１６に示す。
【００５０】
図３１Ａ〜図３１Ｃは、本発明の一実施形態により製造された両面傾斜複数ファセットのブレードを示す。両面傾斜複数ファセットのブレード７００の上側斜視図を図３１Ａに示す。両面傾斜複数ファセットのブレード７００は、以下で説明する方法により製造された４つのファセットを有するブレードである。角度θ１は第１の組のファセット７０４ａ，７０４ｂの刃先斜面角を示し、角度θ２は第２の組のファセット７０４ｃおよび７０４ｄの刃先斜面角を示す。
【００５１】
両面傾斜複数ファセットのブレード７００に示す斜面およびファセットは、上記の如何なる溝製作方法にて製造することができる。例えば、両面傾斜複数ファセットのブレード７００に溝を機械加工して斜面を形成するため、レーザ９０４を使用することができる。レーザビーム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に第１の通路を作り、第１の溝を機械加工し、次いで第２の溝を機械加工するために適当な間隔で配置された第２の通路を作ることができる。同様に、第１の複数斜面のブレード７００は、図１３に関してさらに詳細に説明する熱間鍛造プロセスで製作することができる。さらに、複数の溝を機械加工し、図３１Ａ〜図３１Ｃに示すような両面傾斜複数ファセットのブレード７００を形成するため、溝を機械加工する上記の如何なる方法を使用することができる。
【００５２】
図３２Ａ〜図３２Ｄは、本発明の一実施形態により作られる斜面角変化両面傾斜のブレードを示している。図３２Ａに、斜面角変化両面傾斜ブレード７０２の上側斜視図を示す。斜面角変化両面傾斜ブレード７０２は、本明細書で説明する方法によって製造することができる。角度θ４は、はじめブレード先端で鈍く、肩に向かってより鋭くなって角度θ３となる。この設計により、斜面角変化両面傾斜ブレード７０２の鋭利な尖端が強化される。
【００５３】
斜面角変化両面傾斜ブレード７０２に示した斜面は、上記の如何なる溝加工方法にて作ることができる。例えば、溝を機械加工して斜面角変化両面傾斜ブレード７０２に斜面を形成するため、レーザビーム９０４を使用することができる。ソフトウェアプログラム制御に従って結晶質材料を機械加工することによって可変斜面を製作するため、レーザビーム９０４を調整することができる。同様に、第１の複数斜面ブレード７００は、図１３に関してより詳細に説明する熱間鍛造プロセスで製作することもできる。さらに、複数の溝を機械加工して、図３２Ａ〜図３２Ｃに示すような斜面角変化両面傾斜ブレード７０２を形成するため、溝を機械加工するための上記いかなる方法を使用することもできる。図３２Ｂおよび図３２Ｃは、斜面角Φ３およびΦ４が斜面角変化両面傾斜ブレード７０２上で、先端からの距離に従ってどのように変わるかを示す、斜面角変化両面傾斜ブレード７０２の２つの側部斜視図を示す。図３２Ｄは、斜面角変化両面傾斜ブレード７０２の正面図であるＣ−Ｃ断面図を示している。図３２Ｄは、第１，第２，第３および第４のファセット７０６ａ〜ｄと、第１および第２の切れ刃７０８ａ，７０８ｂとを示している。
【００５４】
図２０Ｂおよび図２０Ｄもまた、複数の斜面角を付けて製造することができる複数切れ刃のブレードの上側斜視図を示す。本明細書で説明する方法は、例えば図２０Ｂおよび図２０Ｄに示すものなど、それぞれの切れ刃が異なる斜面角を有するブレードを製造することができる。図２０Ｂおよび図２０Ｄでは、４つの切れ刃があり、それぞれの切れ刃は異なる片斜面角または両斜面角を有することができる。さらに、各斜面角は、上記のように１つまたは２つのファセットを有することができる。これらは例示目的で示すに過ぎず、本明細書に記載される本発明の実施形態を限定するものではない。
【００５５】
溝機械加工ステップ２００４に続き、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でエッチングするか、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でダイシングするかを、ステップ２００５で決定しなければならない。ダイシングステップ１０１６は、ダイシングソーブレード，レーザビーム（例えばエキシマレーザまたはレーザウォータジェット４０２）により行うことができる。ダイシングによって得られるストリップを（以下で詳細に説明する）ウェーハボートの代わりに特注の取り付け具で（ステップ１０１８で）エッチングすることが可能になる。
【００５６】
図１７Ａおよび図１７Ｂは、両面に溝が機械加工されたシリコンウェーハに対して行われる本発明の一実施形態による等方性エッチング処理を示す。エッチングステップ１０１８で、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はウェーハボートに配置され、等方性の酸浴槽１４００内に浸漬される。エッチング剤１４０２の温度，濃度および攪拌は、エッチング処理の均一性が最大限になるように制御される。使用される好ましい等方性エッチング剤１４０２は、フッ化水素酸，硝酸，酢酸（ＨＮＡ）からなる。同じ目的を達成するため、その他の組合せおよび濃度を用いることができる。例えば、水を酢酸で置き換えることができる。同じ結果を実現するため、スプレーエッチング，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を浸漬エッチングの代わりに用いることもできる。ガスエッチングに使用することができる化合物の別の例は、六フッ化硫黄またはその他の類似のフッ化ガスである。
【００５７】
エッチング処理では、シリコンウェーハ２０２の両面およびそれぞれの溝を対向する溝プロファイルが交わるまで均一にエッチングする。これが起こった時点でシリコンウェーハ２０２はエッチング剤１４０２から直ちに取り出され、水洗される。このプロセスによって得られる切れ刃の期待半径は、５nmから５００nmである。
【００５８】
等方性化学エッチングは、シリコンを均一に除去するために用いられるプロセスである。本発明の一実施形態による製造プロセスでは、上記の機械加工で製作されたウェーハの表面プロファイルは、ウェーハの反対側の面のプロファイルと交わるまで（片面傾斜ブレードが望ましい場合、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まで）均一に下げられる。等方性エッチングは、ブレードの角度を保ちながら所望のブレードの鋭利度を実現するために使用される。所望の刃先形状は、機械加工の機械的および熱的な力に耐えるには繊細すぎるので、機械加工のみでウェーハのプロファイルを交わらせようとすると失敗する。等方性エッチング剤（エッチング剤）１４０２の各酸性化合物はそれぞれ、等方性の酸浴槽１４００内で特定の機能を有する。まず硝酸が露出したシリコンを酸化させ、次にフッ化水素酸が酸化したシリコンを除去する。酢酸はこのプロセス中、希釈液として作用する。再現可能な結果を得るため、組成，温度および攪拌を精密に制御する必要がある。
【００５９】
図１７Ａでは、被膜１１０２なしのシリコンウェーハ２０２が等方性エッチング浴槽１４００内に配置されている。第１の手術刀１４０４，第２の手術刀１４０６，第３の手術刀１４０８の各ブレードは、それぞれ相互につながっていることに留意されたい。エッチング剤１４０２がシリコンに作用する場合、時間が経過に伴って分子の層が１つ１つ除去され、（第１の手術刀１４０４の）２つの角度１４１０および１４１２が次の手術刀（第２の手術刀１４０６）との接合点で交わるまで、シリコン（すなわち手術刀）の幅を減少させる。この結果として、複数の手術刀（１４０４，１４０６および１４０８）が形成される。エッチング剤１４０２によって溶解されて行くため、シリコン材料の残りが少なくなるが、等方性エッチング処理全体を通して同一の角度が維持されることに留意されたい。
【００６０】
図１８Ａおよび図１８Ｂは、溝が両面に機械加工され、片面が被膜層であるシリコンウェーハに対する本発明の一実施形態による等方性エッチング処理を示す。図１８Ａおよび図１８Ｂでは、エッチング処理がシリコンウェーハ２０２の第２の面３０６上でのみ作用するように、テープ３０８および皮膜１１０２がシリコンウェーハ２０２に残されている。エッチング処理中にウェーハをテープに取り付けておく必要はなく、これは製造上の任意選択である過ぎない。この場合も、等方性エッチング材料１４０２は露出したシリコンウェーハ２０２にのみ作用し、シリコン材料を（１層ずつ）除去するが、（これは第２の面３０６であるので）ステップ２００４で機械加工されたのと同じ角度を維持する。その結果として、図１８Ｂで、シリコンベースの手術刀１５０４，１５０６および１５０８は、第１のテープ３０８および任意選択の被膜１１０２があるため第１の面３０４に対し、また等方性エッチング剤１４０２は機械加工された溝の表面に沿ってシリコン分子の層を均等に除去するので第２の面３０６に対し、ステップ１００８および２００４で機械加工されたのと同じ角度を有する。シリコンウェーハ２０２の第１の面３０４は全くエッチングされず、完成したシリコンベースの手術刀にさらなる強度を与える。
【００６１】
シリコンウェーハ２０２の第１の面３０４に被膜１１０２を施す選択的なステップ２００２を用いる別の利点は、切れ刃（溝が機械加工された第１の面）が、ベースのシリコン材料よりも強い材料特性を有する（好ましくは窒化シリコンの層からなる）被膜１１０２からなることである。従って、被膜１１０２を施すプロセスによって、より強くより耐久性の高い切れ刃がもたらされる。被膜１１０２はまた、ブレードの表面に磨耗保護を与える。これは、電気機械的に往復運動をするブレード装置の鋼と接触するブレードにとって望ましい。表Ｉは、被膜１１０２なし（シリコン）および被膜１１０２有り（窒化シリコン）で製造された、シリコンベースの手術刀の強度を示す典型的な仕様を表す。
【００６２】
【表１】
【００６３】
ヤング係数（弾性率とも呼ばれる）は、材料固有の剛性の測定値である。この係数が高いほど材料は剛度が高い。耐力強度は、荷重をかけられた材料が弾性変形から塑性変形に移行する点である。すなわちこれは、その点で材料がもはや撓まず、永久に曲がるまたは破損するという点である。（被膜１１０２有りまたはなしで）エッチングした後で、エッチングされたシリコンウェーハ２０２を完全に水洗および清浄化し、残存するエッチング剤１４０２の薬品をすべて除去する。
【００６４】
図１９は、本発明の一実施形態に従って製造された片面に被膜を有する両面傾斜のシリコン手術刀の結果的に得られた切れ刃を示す。切れ刃１６０２は通常、ダイヤモンド手術刀の半径と同様の５から５００nmの半径を有するが、はるかに低いコストで製造される。ステップ１０１８のエッチングステップを行った後、ステップ１００２およびステップ２００３の取り付けステップと同じステップ１０２０により、シリコンベースの手術刀を取り付けることができる。
【００６５】
取り付けステップ１０２０に続き、ステップ１０２２でシリコンベースの手術刀（シリコンブレード）を別々にする、すなわちダイシングソーブレード，レーザビーム（例えばレーザウォータジェット４０２またはエキシマレーザなど）またはシリコンブレードを互いに分離させるためのその他の適当な手段を用い、各シリコンブレードを別々に切断することができる。当該分野の技術者には理解されるように、１５０nmから１１０００nmの範囲内の何れかの波長を有するレーザを使用することもできる。この波長の範囲内のレーザの一例はエキシマレーザである。レーザウォータジェット（ＹＡＧレーザ）の特異性は、ウェーハの曲線状の途切れたパターンをなぞることができることである。これにより、切れ刃のないブレードプロファイルを実質的に数限りなく製作するための融通性が製造業者にもたらされる。レーザウォータジェットは、水流を導波路として用い、それによりレーザが帯のこのように切削することを可能にする。これは、上記のように連続的な直線パターンしかダイシングできない現時点における技術状態のダイシング機械では実現することができない。
【００６６】
顧客の特定の要望に従い、ステップ１０２４にて別々にされた外科用シリコンブレードを精選し、ブレードの柄アセンブリに配置する。ただし、実際に「精選および配置」する前に、エッチングされた（テープおよびフレームまたはテープ／ウェーハのフレームに取り付けられた）シリコンウェーハ２０２は、テープ３０８の粘着力を低減させるため、ウェーハ取り付け装置にて紫外線（ＵＶ）光により照射される。依然「粘着力低減」テープおよびフレームまたはテープ／ウェーハのフレームにあるシリコンウェーハ２０２が市販のダイ接着組立システム内に装填されている。いくつかのステップの順番は様々な製造環境によって相互交換することができるという上述したことを想起されたい。このような一例は、個別化ステップおよびＵＶ光による照射である。これらのステップは、必要に応じて相互に交換することができる。
【００６７】
ダイ接着剤組立システムは、エッチングされた個別のシリコン手術刀を「粘着力低減」テープおよびウェーハまたはテープ／ウェーハのフレームから取り外し、これらシリコン手術刀を所望の公差内の別々のホルダにそれぞれ取り付ける。２つの構成要素を取り付けるため、エポキシまたは接着剤を使用する。シリコン手術刀をそれぞれの基板に取り付けるため、熱かしめ，超音波かしめ，超音波溶着，レーザ溶着または共晶接合を含むその他の組み立て方法を用いることができる。最後にステップ１０２６にて柄付きの完全に組み立てられたシリコン手術刀をシリコン手術刀の設計に従い、不燃性および安全性を保証するために包装して使用のために輸送する。
【００６８】
手術刀をそのホルダに取り付けるために使用される別の組立方法は、スロットの別の使い方に関する。上述したように、スロットはレーザウォータジェットまたはエキシマレーザによって作ることができ、溝の機械加工時にダイシングソーブレードをシリコンウェーハ２０２に係合させるための開口を設けるために用いた。スロットのさらなる使用法として、ホルダ内の１つ以上のポストに対する受口をブレードに設けることができる。図２４は、このような形状を示す。図２４では、完成した手術刀２４０２が、そのホルダ係合領域２４０６に作られた２つのスロット２４０４ａ，２４０４ｂを有する。これらは、ブレードホルダ２４１０のポスト２４０８ａ，２４０８ｂと係合する。これらのスロットは、製造プロセスのどの時点でもシリコンウェーハ２０２に刻設することができるが、手術刀を別々にする単一化よりも前に刻設可能であることが好ましい。係合させる前に、適切な領域に接着剤を塗布して緊密な保持を保証することができる。次いで、完成製品に完成された外見をもたらすため、カバー２４１２を図示の様に接着することができる。ポスト−スロットアセンブリを行う目的は、これによってブレード２４０２が切断処理中に受ける可能性がある何らかの引張力に対するさらなる耐性をもたらすことである。
【００６９】
両面傾斜のシリコンベース手術刀の製造プロセスを説明してきたが、片面傾斜の手術刀をシリコンで製造する本発明の第２の実施形態による方法の工程図を示す図２に注目する。図１の１００２，１００４，１００６，１００８は、図２に示す方法と同じであり、従ってその説明は繰り返さない。しかし、片面傾斜手術刀の製造方法は、次のステップであるステップ１０１０では両面傾斜ブレードの製造方法と異なっているため、詳細に説明する。
【００７０】
ステップ１００８に続き、決定ステップ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取り付けアセンブリ２０４から取り外すかどうかを決定する。単一溝のシリコンウェーハ２０２を（ステップ１０１２で）取り外す場合のさらなる選択肢は、ステップ１０１６で単一溝ウェーハをダイシングすることである。任意選択の取り外しステップ１０１２で、シリコンウェーハ２０２を同一の標準的な取り付け機械を使用してテープ３０８から取り外す。
【００７１】
シリコンウェーハ２０２をステップ１０１２で取り外す場合、ステップ１０１６にてシリコンウェーハ２０２を任意選択でダイシングする（すなわちシリコンウェーハ２０２を帯状に切り離す）ことができる。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９０２またはレーザウォータジェット４０２により行うことができる。ダイシングによって得られるストリップを（以下で詳細に説明する）ウェーハボートの代わりに特注の取り付け具で（ステップ１０１８で）エッチングすることが可能になる。１０１６のダイシングステップ，１０１２の取外しステップまたは１００８の溝機械加工ステップに続く片面傾斜シリコンベース手術刀製造方法の次のステップは、ステップ１０１８である。このステップ１０１８は、すでに上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が続くが、これらはすべて両面傾斜シリコンベース手術刀の製造を参照しながら詳細に上述したので、再び説明する必要はない。
【００７２】
図３は、片面傾斜手術刀をシリコンで製造する本発明の第３の実施形態による代替方法の工程図を示す。図３に示した方法は、ステップ１００２，１００４，１００６，１００８を通し、図２で示したものと同じである。ただし、図３のステップ１００８の後に被覆ステップ２００２がある。被覆ステップ２００２は、図１を参照しながら先に説明したので、再び詳細に述べる必要はない。被覆ステップの結果は、上述したものと同じであり、すなわち、シリコンウェーハ２０２の機械加工された面は、その上に層１１０２を有する。
【００７３】
被覆ステップ２００２に続き、ステップ２００３で、シリコンウェーハ２０２が取り外され、再び取り付けられる。このステップも、図１（ステップ２００３）を参照して上述したものと同じである。この結果、シリコンウェーハ２０２の被覆された面が、取り付けアセンブリ２０４に対し下向きになる。その後、すべて上で詳細に説明したステップ１０１８，１０２０，１０２２，１０２４および１０２６が行われる。最終的な結果が、手術刀の強度および耐久性を向上させるための被膜１１０２が施された第１の面３０４（機械加工された面）を有する片面傾斜手術刀となる。図２３Ａおよび図２３Ｂは、片面傾斜の被覆された手術刀をより詳細に示すと共に明らかにしている。
【００７４】
図２３Ａおよび図２３Ｂは、機械加工された溝を片面に持ち、被膜層を反対側の面に持つシリコンウェーハに対する本発明のさらなる一実施形態による等方性エッチング処理を示す。上記のように、シリコンウェーハ２０２は第１の面３０４に施された被膜１１０２を有し、被膜１１０２は次いでテープ３０８に取り付けられ、従って図２３Ａに示すようにそれと密着する。次いでシリコンウェーハ２０２は、詳細に上述したように、エッチング剤１４０２が入った浴槽１４００内に配される。エッチング剤１４０２は、シリコンウェーハ２０２の第２の面３０６（「上面」）をエッチングし始め、シリコン分子を１層ずつ除去する。ある期間後、シリコンウェーハ２０２の厚さは、第２の面３０６が第１の面３０４および被膜１１０２と接触するまでエッチング剤１４０２によって低減される。その結果、窒化シリコンで被覆された片面傾斜のシリコンベース手術刀が得られる。窒化シリコンを持った（または被覆した）刃先を有することの上記利点はすべて、図１８Ａ，図１８Ｂおよび図１９を参照しながら示し、説明したようなこの種類のブレードに等しく該当する。
【００７５】
図２０Ａ〜図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ベース手術刀の様々な例を示す。このプロセスを用い、様々なブレード設計を製造することができる。片面傾斜，線対称および非線対称の両面傾斜ならびに曲線状の切れ刃を持つブレードを製作することができる。片面傾斜の場合、機械加工はウェーハの片面にのみ行われる。刃先が１つのチゼル（図２０Ａ），刃先が３つのチゼル（図２０Ｂ），２つの刃先が鋭利なスリット（図２０Ｃ），４つの刃先が鋭利なスリット（図２０Ｄ），１つの刃先が鋭利なスタブ（図２０Ｅ），１つの刃先が鋭利な角膜切開刀（図２０Ｆ）および曲線状の刃先が鋭利な半月形など、様々なブレードプロファイルを製作することができる。プロファイルの角度，幅，長さ，厚さおよび斜面角をこのプロセスにて変えることができる。このプロセスは、より多くの変形形態および特徴を製作するため、従来のフォトリソグラフィと組み合わせることができる。
【００７６】
図２１Ａおよび図２１Ｂは、本発明の一実施形態に従って製造されたシリコンの手術刀およびステンレス鋼の手術刀の側面図を倍率５０００倍でそれぞれ示している。図２１Ａと図２１Ｂとの差異に留意されたい。図２１Ａの方がはるかに滑らかでより均質である。図２２Ａおよび図２２Ｂは、本発明の一実施形態により製造されたシリコン手術刀の刃先およびステンレス鋼ブレードの上面図を倍率１００００倍でそれぞれ示している。この場合も、図２２Ａと図２２Ｂとの差異は、本発明の一実施形態による方法の結果である前者が図２２Ｂのステンレス鋼ブレードよりもはるかに滑らかでより均質であるということである。
【００７７】
図２５Ａおよび図２５Ｂは、結晶質材料で製作されたブレードの刃先および本発明の一実施形態による層転化システムを持つ結晶質材料で製作されたブレードの刃先の輪郭投影図を示す。本発明の別の実施形態では、シリコンウェーハをエッチングした後、基板材料の表面を化学的に新しい材料２５０４に転化することが可能である。このステップはまた、「熱酸化，窒化転化」または「シリコン表面の炭化シリコン転化」ステップと呼ばれる。どの元素が基板／ブレード材料と相互作用することが可能であるかによって、その他の組成物を作り出すことができる。ブレードの表面を基板材料の化合物に転化することの利点は、新しい材料／表面（または転化層）をより硬質な切れ刃が作られるように選択できることである。しかし被膜とは異なり、エッチングステップ後のブレードの切れ刃の幾何学形状および鋭利度が維持される。図２５Ａおよび図２５Ｂでは、転化処理によってシリコンブレードの深さが変化しておらず、すなわち「Ｄ１」（シリコンのみのブレードの深さ）が「Ｄ２」（転化層２５０４を持つシリコンブレードの深さ）と等しいことに留意されたい。
【００７８】
図３３Ａ〜図３６Ｃは、眼科用途に用いることができる手術刀のいくつかの例を示しており、本発明の方法により作られる。図３３Ａ〜図３３Ｄは、眼科および他の顕微手術用途に用いることができる手術刀の第１の例の第１および第２の実施形態を示しており、本発明の方法により作られる。図３３Ａ〜図３３Ｃは、眼科の白内障手術用途に用いることができるスリットブレード/ナイフ７２０を示している。スリットブレード/ナイフ７２０は、第１の斜面群７２２ａと第２の斜面群７２２ｂとを有する。第１および第２の斜面群７２２ａ，７２２ｂは、それぞれ同一または異なる角度の片面傾斜か、それぞれ同一または異なる角度の両面傾斜であってよく、あるいはこれらの斜面群７２２ａ，７２２ｂは、１つ以上のファセットであるのと同様にそれぞれ多数の斜面であってよい。斜面角，厚みおよびファセットの数の組み合わせは、すべての設計基準であり、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、本発明の実施形態によりここに開示した方法に従って作ることができる。図３３Ｂは、スリットブレード/ナイフ７２０の平面図を示し、第１および第２の単一斜面７２２ａ，７２２ｂと、第１および第２の切れ刃７１４ａ，７１４ｂと、中線７１２と、尖端７１５とを示している。図３３Ｄは、スリットブレード/ナイフ７２０の第２の実施形態を示す。図３３Ｃのそれと同様に、これは第１の切れ刃７１４ａと、第１および第３の斜面７２２ａ，７２２ｃを示している。第１および第２の面が輪郭７１６ａ，７１６ｂとして示される。
【００７９】
図３４Ａ〜図３４Ｃは、眼科および他の顕微手術用途に用いることができる手術刀の第２の例を示しており、本発明の方法により作られる。図３４Ａ〜図３４Ｃは、角膜切開ブレード７２４を示しており、屈折矯正（ＬＡＳＩＫ：商標）眼科手術にて用いることができる。この角膜切開ブレード７２４は、１つの斜面７２６を有し、１つ以上のファセットを持った片面傾斜または両面傾斜の何れかであってよい。その斜面角，ファセット，場所および配置の組み合わせは、図３３Ａ〜図３６Ｃならびにこの明細書の他の箇所にも示した手術刀に関し、本質的に制限されない。この角膜切開ブレード７２４は、両面傾斜７２６（第１の斜面７２６ａおよび第２の斜面７２６ｂ）を示している。上述したように、角膜切開ブレード７２４をハンドルに取り付けるため、穴７２８ａおよび７２８ｂを利用することができる。図３４Ｂおよび図３４Ｃは、切れ刃７１８と、角膜切開ブレード７２４の第１および第２の面７１９ａ，７１９ｂとを示している。
【００８０】
図３５Ａ〜３５Ｃは、眼科および他の顕微手術用途に用いることができる手術刀の第３の例を示しており、本発明の方法により作られる。図３５Ａ〜図３５Ｃは、白内障眼科手術で用いることができるポケットブレード/ナイフ７３０を示している。図３５Ａ〜図３５Ｃに示したポケットブレード/ナイフ７３０は、単一でほぼ円形のブレードを有する。円形状が好ましいけれども本質的ではなく、（楕円形状の如き）他の湾曲形状を代わりに用いることもできる。上述したように、このブレードは、片面傾斜，両面傾斜またはそれ以上の斜面のブレードか、あるいはこれらの任意の組み合わせであってよい。図３５Ｂおよび図３５Ｃに見ることができるように、斜面７４２は切れ刃７３２を形成する。斜面は、結晶質ウェーハを第１の場所７４４ａから第２の場所７４４ｂまで（円形ブレードの場合）ほぼ一定の半径７４８にてθ度の円弧に対し機械加工することによって形成される。ポケットブレード/ナイフ７３０は、斜面が中心点７４６および中線７５０の回りに形成されるように、概ね対称である。
【００８１】
図３６Ａ〜図３６Ｃは、眼科および他の顕微手術用途に用いることができる手術刀の第４の例を示し、本発明の方法により作られる。図３６Ａ〜図３６Ｃは、白内障眼科手術で用いることができる半月形のブレード/ナイフ７３４を示している。図３６Ａ〜図３６Ｃに示した半月体ブレード/ナイフ７３４は、単一で楕円形状のブレードを有する。楕円形状が同様に好ましいけれども、本質的ではない。この半月形のブレード/ナイフ７３４は、単一斜面角のブレードを有することが好ましいけれども、ブレードは、上術したように、それぞれの斜面が１つ以上のファセットを有するか、またはそれらの任意の組み合わせを有する片面傾斜または両面傾斜のブレードであってよい。図３６Ｂおよび図３６Ｃに見ることができるように、切れ刃７３６は、斜面７５２の機械加工（およびこれに続くエッチング）により形成される。斜面７５２は、第１の地点７５６ａから第１の距離に亙り第２の地点７５６ｂまで中線７５４に対し角度θに亙って機械加工される。斜面は、第２の地点７５６ｂにて既定半径のほぼ円形となり、第３の地点７５６ｃまで角度Φ（この場合、約１８０度）に亙って機械加工される。その後、斜面は（中線７５４に対し）角度θにて直線形状に第１の距離に亙り第４の地点７５６ｄまで機械加工されるように続く。図３３Ａ〜図３３Ｃのブレードの場合と同様、この半月形のブレード/ナイフ７３４もほぼ対称であり、従って第１の地点から第２の地点までの距離と、第３の地点から第４の地点までの距離とはほぼ等しい。
【００８２】
図１を参照すると、ステップ１０１８後に、表面を転化するための決定がなされる（決定ステップ１０１９）。転化層が加えられる場合（選択ステップ１０１９からの「はい」経路）、ステップ１０２１にて転化層が加えられる。次いで、この方法はステップ１０２０に進む。転化層が加えられない場合（選択ステップ１０１９からの「いいえ」経路）、この方法はステップ１０２０に進む。転化処理は、拡散炉または高温炉を必要とする。基板は、真空状態または不活性環境中で５００℃を超える温度に加熱される。選択された気体が制御された濃度で炉内に計量供給され、高温であるためシリコン中へと拡散する。シリコンに拡散するに連れ、気体はシリコンと反応して新しい化合物を形成する。被膜を施すのではなく、拡散および基板との化学反応によって新しい材料が生成されるため、シリコンブレードの元々の幾何学形状（鋭利度）が保たれる。転化処理のさらなる利点は、転化層の光学屈折率が基板のそれと異なるため、ブレードが色付きに見えることである。この色は、転化された材料の組成およびその厚さの両方によって変わる。
【００８３】
表面が転化された単結晶基板材料はまた、転化されていないブレードよりも優れた耐破壊性および耐摩耗性を示す。表面をより硬質な材料に変化させることによって、基板の亀裂発生部位を形成したり結晶面に沿って劈開したりする傾向が減少する。
【００８４】
ある程度交換可能に行うことができる製造ステップのさらなる例は、つや消し仕上げステップである。しばしば、特に手術刀の好ましい実施形態で製造する場合に、ブレードのシリコン面の反射性が非常に高くなる。これは、照明源を持った顕微鏡下でブレードを用いる場合、外科医にとって紛らわしくなる可能性がある。従ってブレードの表面に（例えば外科処置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つや消し仕上げを施し、光るのではなく鈍く見えるようにすることができる。つや消し仕上げは、ブレードの表面を適当なレーザで照射し、特定のパターンおよび密度に従ってブレード表面の領域を溶融除去することによって作り出される。放出されるレーザビームの形状が通常円形であるので溶融除去領域は円形に製作されるが、必ずしもそうでなくてもよい。円形の溶融除去領域の寸法は直径２５〜５０μmであるが、この場合も製造者および使用するレーザの種類によって変わる。円形溶融除去領域の深さは、１０〜２５μmの範囲である。
【００８５】
円形溶融除去領域の「密度」とは、円形溶融除去領域で覆われる表面の割合の合計を示す。５％の「溶融除去領域密度」は、通常の滑らかで鏡面状に見えるブレードを明らかに曇らせる。ただし、すべての溶融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効果は影響を受けない。従って円形溶融除去領域は、ブレードの表面領域全体に無作為に適用される。実際には、凹部を無作為に配置するが特定の溶融除去領域密度およびパターンの無作為性による所望の効果を実現するグラフィックファイルを作成することができる。このグラフィックファイルは、手動またはコンピュータのプログラムによって自動的に作成することができる。実施することができるさらなる特徴は、シリアルナンバー，製造者のロゴまたは外科医の病院名をブレード自体に記入することである。
【００８６】
通常、ブレードにつや消し仕上げを施すため、ガントリレーザまたはガルボヘッドレーザ加工装置を使用することができる。前者は低速であるが極めて正確であり、後者は高速であるがガントリほど正確ではない。全体的に正確さは肝要ではなく、製造速度はコストに直接影響するので、ガルボヘッドレーザ機械が好ましい工具と言える。これは１秒間に数千ミリメートル動くことができ、典型的な手術刀に対して約５秒間のエッチング時間で全体的な溶融除去領域をもたらす。
【００８７】
図３７Ａ〜図３７Ｃは、本発明の一実施形態に従って製造される手術刀３４０のさらなる図を示す。図３７Ａに、手術刀の様々なパラメータを示す。例えば、側部切削長さ，先端−肩長さおよびプロファイル角度を示す。各パラメータの値は、ブレードの設計および期待される用途に応じて異なる。ただし、手術刀および非手術刀を製造するための方法の利点（以下で説明する）により、こうした方法に従って製造されるいくつかの手術刀のプロファイル角度は、通常、そうなるよりも小さくすることができる。図示目的のためだけであり、また限定的な意味として取られるべきではないが、本発明の一実施形態による特定のブレードプロファイルでは約６０°のプロファイル角度が得られる。図３７Ｂおよび図３７Ｃは、上述したさらなるパラメータを示す。
【００８８】
当該分野の技術者によく知られたさらなる工業用語およびパラメータは、ブレードの刃先半径である。「切削半径」すなわち「刃先半径」は、皮膚，目（眼科用途の場合）またはその他の材料／物質を切る鋭利な刃先の半径である。例えば、外科医が患者の目を切ったり切開したりするためにブレードを使用する場合、使用するブレードが可能な限り鋭利であることが決定的に重要でないとしても非常に重要である。図３８Ａおよび図３８Ｂは、本発明の一実施形態に従って製造された手術刀の刃先半径を示す。図３８Ｂは、図３８Ａのブレード３５０のＡ−Ａ線に沿った図面である。以下で説明するような本発明の実施形態により製造される（外科用または非外科用の）ブレードは、約３０nmから約６０nmの範囲の刃先半径を有することができ、本発明の一実施形態では、約４０nmの刃先半径を有することができる。表IIおよび表IIIは、金属ブレードの刃先半径および以下で説明する本発明の実施形態によって製造されたシリコンブレードの刃先半径の測定で蓄積された生データを示す。このデータは図３９に、本明細書で説明した本発明の実施形態により製造されたブレードの刃先半径の範囲を示す第１の曲線３６２によってまとめられており、これは図３９に第２の曲線３６４で示す金属ブレードの刃先半径の範囲よりもかなり小さい。より小さい刃先半径によって、より鋭利なブレードが製作される。
【００８９】
【表２】
【００９０】
【表３】
【００９１】
上述したように、転化ステップ（図１でステップ１０２１として示した）により、基板の材料が新しい化合物に変化する（図２５Ａおよび図２５Ｂ参照）。転化処理で使用することができる元素および化合物として、酸素またはＨ２Ｏ（基板材料がシリコンである場合二酸化シリコン(ＳiＯ２)を生成する），アンモニアまたは窒素（窒化シリコン(ＳiＮ３)を生成する）あるいは何らかの炭素ベースの化合物（炭化シリコン(ＳiＣ)を生成する）が挙げられる。半導体業界でよく知られているように、その他の元素をシリコンまたはその他の基板材料と共に使用することができる。転化層（基板材料の新しい化合物に転化された部分）は、ブレードの大部分に比べて比較的薄い。実際の厚さは約０.１μmから約１０.０μmである。本明細書に記載するいかなる方法によって製作されたいかなるブレードにも、転化層を作り出すために転化処理を行うことができる。この方法ステップはまた、基板材料からブレードを製作するための上記いかなる方法に追加することもできる。
【００９２】
本発明をそのいくつかの例示的な実施形態を参照しながら説明してきた。ただし、本発明を上記例示的な実施形態以外の特定の形態で実施することができることは、当該分野の技術者には容易に理解されよう。これは、本発明の精神および範囲から逸脱することなく行うことができる。例示的な実施形態は説明的なものに過ぎず、決して限定的なものであると考えられるべきではない。本発明の範囲は、上記明細書によってではなく、添付の特許請求の範囲およびその均等概念によって定義される。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】シリコンから両面傾斜の手術刀を製造する本発明の第１の実施形態による方法の工程図を示す。
【図２】シリコンから片面傾斜の手術刀を製造する本発明の第２の実施形態による方法の工程図を示す。
【図３】シリコンから片面傾斜の手術刀を製造する本発明の第３の実施形態による別な方法の工程図を示す。
【図４】取り付けアセンブリ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】取り付けアセンブリにテープで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】シリコンウェーハをプレカットしてシリコンウェーハに溝を機械加工するのを補助する本発明の一実施形態によるレーザウォータジェットの使用方法を示す。
【図７Ａ】シリコンウェーハに溝を機械加工するために用いられる本発明の一実施形態によるダイシングソーブレードの形状を示す。
【図７Ｂ】シリコンウェーハに溝を機械加工するために用いられる本発明の一実施形態によるダイシングソーブレードの形状を示す。
【図７Ｃ】シリコンウェーハに溝を機械加工するために用いられる本発明の一実施形態によるダイシングソーブレードの形状を示す。
【図７Ｄ】シリコンウェーハに溝を機械加工するために用いられる本発明の一実施形態によるダイシングソーブレードの形状を示す。
【図８】支持体に取り付けられたシリコンウェーハを通過する本発明の一実施形態によるダイシングソーブレードの動作を示す。
【図８Ａ】ダイシングソーブレードを用いてシリコンウェーハに溝を機械加工する際の本発明の一実施形態によるスロットの使用方法を示す。
【図８Ｂ】ダイシングソーブレードを用いてシリコンウェーハに溝を機械加工する際の本発明の一実施形態によるスロットの使用方法を示す。
【図８Ｃ】ダイシングソーブレードを用いてシリコンウェーハに溝を機械加工する際の本発明の一実施形態によるスロットの使用方法を示す。
【図９】テープで取り付けられたシリコンウェーハに溝を機械加工する本発明の一実施形態によるダイシングソーブレードの断面図を示す。
【図１０Ａ】本発明の一実施形態により製造された片面傾斜の切れ刃を持つシリコン手術刀を示す。
【図１０Ｂ】本発明の一実施形態により製造された両面傾斜の切れ刃を持つシリコン手術刀を示す。
【図１１】レーザシステムを用いてシリコンウェーハに溝を機械加工する本発明の一実施形態によるブロック図を示す。
【図１２】超音波加工システムを用いてシリコンウェーハに溝を機械加工する本発明の一実施形態によるブロック図を示す。
【図１３】熱間鍛造システムを用いてシリコンウェーハに溝を機械加工する本発明の一実施形態によるブロック図を示す。
【図１４】両面に溝が機械加工されると共に機械加工された面の一方に被膜が施された本発明の一実施形態によるシリコンウェーハを示す。
【図１５】テープで取り付けられたシリコンウェーハに第２の溝を機械加工する本発明の一実施形態によるダイシングソーブレードの断面図を示す。
【図１６】両面に溝が機械加工された本発明の一実施形態によるシリコンウェーハの断面図を示す。
【図１７Ａ】機械加工された溝を両面に持つシリコンウェーハに対して行われる本発明の一実施形態による等方性エッチング処理を示す。
【図１７Ｂ】機械加工された溝を両面に持つシリコンウェーハに対して行われる本発明の一実施形態による等方性エッチング処理を示す。
【図１８Ａ】機械加工された溝を両面に持つと共に被膜層を片面に持つシリコンウェーハに対して行われる本発明の一実施形態による等方性エッチング処理を示す。
【図１８Ｂ】機械加工された溝を両面に持つと共に被膜層を片面に持つシリコンウェーハに対して行われる本発明の一実施形態による等方性エッチング処理を示す。
【図１９】本発明の一実施形態により製造された片面に被覆層を持つ両面傾斜のシリコン手術刀の結果的に得られる切れ刃を示す。
【図２０Ａ】本発明の方法により製造することができる手術刀の一例を示す。
【図２０Ｂ】本発明の方法により製造することができる手術刀の一例を示す。
【図２０Ｃ】本発明の方法により製造することができる手術刀の一例を示す。
【図２０Ｄ】本発明の方法により製造することができる手術刀の一例を示す。
【図２０Ｅ】本発明の方法により製造することができる手術刀の一例を示す。
【図２０Ｆ】本発明の方法により製造することができる手術刀の一例を示す。
【図２０Ｇ】本発明の方法により製造することができる手術刀の一例を示す。
【図２１Ａ】本発明の一実施形態により製造されたシリコン手術刀の切れ刃の側面図を５０００倍の倍率で示す。
【図２１Ｂ】ステンレス鋼製の切れ刃の側面図を倍率５０００倍で示す。
【図２２Ａ】本発明の一実施形態により製造されたシリコン手術刀の切れ刃の上面図を１００００倍の倍率で示す。
【図２２Ｂ】ステンレス鋼製の切れ刃の上面図を１００００倍の倍率で示す。
【図２３Ａ】機械加工された溝を片面に持つと共に被膜層を他方の面に持つシリコンウェーハに対して本発明のさらなる一実施形態による等方性エッチング処理を示す。
【図２３Ｂ】機械加工された溝を片面に持つと共に被膜層を他方の面に持つシリコンウェーハに対して本発明のさらなる一実施形態による等方性エッチング処理を示す。
【図２４】本発明の一実施形態により製造された柄および手術刀のポスト−スロットアセンブリを示す。
【図２５Ａ】結晶質材料製の切れ刃の輪郭投影図を示す。
【図２５Ｂ】本発明の一実施形態による層転化処理を含む結晶質材料製の切れ刃の輪郭投影図を示す。
【図２６】ルータを用いて結晶質材料に直線状または非直線状の溝を機械加工する本発明の一実施形態によるステップを示す。
【図２７】ルータを用いて結晶質材料に直線状または非直線状の溝を機械加工する本発明の一実施形態によるステップを示す。
【図２８】ルータを用いて結晶質材料に直線状または非直線状の溝を機械加工する本発明の一実施形態によるステップを示す。
【図２９】ルータを用いて結晶質材料に直線状または非直線状の溝を機械加工する本発明の一実施形態によるステップを示す。
【図３０】結晶材料に直線状または非直線状の溝をルータ加工する方法の本発明の一実施形態による工程図を示す。
【図３１Ａ】本発明の一実施形態により製造される両面傾斜複数ファセットのブレードを示す。
【図３１Ｂ】本発明の一実施形態により製造される両面傾斜複数ファセットのブレードを示す。
【図３１Ｃ】本発明の一実施形態により製造される両面傾斜複数ファセットのブレードを示す。
【図３２Ａ】本発明の一実施形態により製造された斜面角変化両面傾斜のブレードを示す。
【図３２Ｂ】本発明の一実施形態により製造される斜面角変化両面傾斜のブレードを示す。
【図３２Ｃ】本発明の一実施形態により製造される斜面角変化両面傾斜のブレードを示す。
【図３３Ａ】本発明の方法により作られる眼科および他の顕微手術の目的で使うことができる手術刀の第１の例の第１の実施形態を示す。
【図３３Ｂ】本発明の方法により作られる眼科および他の顕微手術の目的で使うことができる手術刀の第１の例の第１の実施形態を示す。
【図３３Ｃ】本発明の方法により作られる眼科および他の顕微手術の目的で使うことができる手術刀の第１の例の第１の実施形態を示す。
【図３３Ｄ】本発明の方法により作られる眼科および他の顕微手術の目的で使うことができる手術刀の第１の例の第２の実施形態を示す。
【図３４Ａ】本発明の方法により作られる眼科および他の顕微手術の目的で使うことができる手術刀の第２の例を示す。
【図３４Ｂ】本発明の方法により作られる眼科および他の顕微手術の目的で使うことができる手術刀の第２の例を示す。
【図３４Ｃ】本発明の方法により作られる眼科および他の顕微手術の目的で使うことができる手術刀の第２の例を示す。
【図３５Ａ】本発明の方法により作られる眼科および他の顕微手術の目的で使うことができる手術刀の第３の例を示す。
【図３５Ｂ】本発明の方法により作られる眼科および他の顕微手術の目的で使うことができる手術刀の第３の例を示す。
【図３５Ｃ】本発明の方法により作られる眼科および他の顕微手術の目的で使うことができる手術刀の第３の例を示す。
【図３６Ａ】本発明の方法により作られる眼科および他の顕微手術の目的で使うことができる手術刀の第４の例を示す。
【図３６Ｂ】本発明の方法により作られる眼科および他の顕微手術の目的で使うことができる手術刀の第４の例を示す。
【図３６Ｃ】本発明の方法により作られる眼科および他の顕微手術の目的で使うことができる手術刀の第４の例を示す。
【図３７Ａ】本発明の実施形態により製作される手術刀の様々な製造パラメータを示す。
【図３７Ｂ】本発明の実施形態により製作される手術刀の様々な製造パラメータを示す。
【図３７Ｃ】本発明の実施形態により製作される手術刀の様々な製造パラメータを示す。
【図３８】図３８Ａおよび図３８Ｂとも本発明の実施形態により製造される手術刀のさらなる製造パラメータを示す。
【図３９】金属製のブレードおよび本発明の実施形態によるシリコン製のブレードの刃先半径の範囲の比較を示す。
【技術分野】
【０００１】
本出願は、米国特許法第１１９条(ｅ)による優先権を２００３年９月１７日に出願された米国仮特許出願第６０／５０３４５８号に関して主張し、この仮出願の内容全体が参照することによってこの明細書に明確に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、眼科および他の種類の手術用途ならびに非手術用途のブレードに関する。より詳細には、本発明はシリコンおよび他の結晶質材料から作られる眼科，顕微手術および非手術用のブレードに関する。
【背景技術】
【０００３】
既存の手術刀は、様々な異なる方法により製造され、各方法は、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ことである。ブレードは、鋭利な刃先を得るために（超音波スラリ，機械的研磨およびラッピングなど様々な異なる方法により）段階的に研磨されるか、または電気化学的にポリシングされる。こうした方法の利点は、それらが使い捨てのブレードを大量に製作するための確立された経済的プロセスであることである。こうしたプロセスの最大の欠点は、刃先の品質が変わりやすいことであり、より一貫性の高い鋭利度を得ることが依然課題となっている。これは主に、プロセス自体の固有の制約による。ブレードの刃先半径は３０nmから１０００nmの範囲の可能性がある。
【０００４】
ブレード製造の比較的新しい方法では、研削の代わりにステンレス鋼のコイニングを用いる。ブレードはその後、鋭利な刃先を得るために電気化学的にポリシングされる。このプロセスは、研削方法よりも経済的であることがわかってきた。また、より一貫性の高い鋭利度を有するブレードを製作できることも明らかになってきた。この方法の欠点は、その鋭利度の一貫性が依然、ダイヤモンドブレードの製造プロセスで得られるよりも低いことである。軟部組織手術に対して金属ブレードを使用することは、その使い捨て可能なコストおよび改良された品質により、今日では一般的である。
【０００５】
ダイヤモンドブレードは、多くの外科市場、特に眼科手術市場における、鋭利度の最高基準である。ダイヤモンドブレードは、組織による最小限の抵抗を受け、軟部組織を滑らかに切断できることで知られている。ダイヤモンドブレードはまた、切断を繰り返しても一貫して鋭利であるため、その使用が望ましい。金属ブレードの究極的な鋭利度および鋭利度の変わりやすさは、ダイヤモンドブレードのそれに比べて劣るので、大多数の外科医がダイヤモンドブレードを使用する。ダイヤモンドブレードの製作に使用される製造プロセスでは、極めて鋭利で一貫した刃先半径を得るためにラッピングプロセスが用いられる。その結果得られるブレードの刃先半径は、５nmから３０nmである。このプロセスの欠点は遅いことであり、その直接的な結果として、そのようなダイヤモンドブレードの製造コストが５００ドルから５０００ドルの範囲となることである。従ってこれらのブレードは、再利用の用途として販売される。このプロセスは現在、より低コストで同等の鋭利度を実現するため、ルビーまたはサファイアなどその他のより硬くない材料に対して用いられる。ただし、ダイヤモンドより高価ではないが、ルビーおよび／またはサファイアの外科用品質のブレードは依然、製造コストが５０ドルから５００ドルと比較的高く、その刃先が約２００件しか持続しないという欠点を有する。従ってそれらのブレードは、再利用のために販売され、再利用の用途に限定される。
【０００６】
シリコンを使用する手術刀の製造が、いくつか提案されてきた。しかし１つまたは別の形態で、これらのプロセスは、様々な構成および使い捨て可能なコストでブレードを製造する能力に限界がある。従来の多くの提案は、シリコンの異方性エッチングに基づく。異方性エッチング処理は、エッチングが高い方向性を有し、それぞれ異なる方向で異なるエッチング速度を有するものである。このプロセスでは、鋭利な切れ刃を製作することができる。ただしそれは、プロセスの性質により、実現されるブレードの形状および刃先斜面角によって限定される。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）浴を用いるものなど、ウェットバルク異方性エッチング処理では、鋭利な刃先を得るため、特定の結晶面に沿ってエッチングが行われる。この面、通常、シリコン＜１００＞の（１１１）面は、シリコンウェーハの表面から５４.７°傾斜している。これは５４.７°の刃先斜面角を生み出すが、この角度は鈍すぎるため、ほとんどの外科用途で臨床的に許容されないことが明らかになっている。この技術が両面傾斜ブレードの製作に適用される場合は刃先斜面角が１０９.４°になるため、その応用はより一層困難となる。このプロセスはさらに、それが製作できるブレードのプロファイルに限定される。エッチング面がウェーハで相互に９０°に配される。従って、矩形プロファイルを有するブレードしか製作することができない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、上述した方法の短所に対処するブレードを製造することが必要とされている。本発明のシステムおよび方法では、ダイヤモンドブレードと同様の鋭利度を有し、使い捨て可能なコストの、ステンレス鋼の方法によるブレードを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では、ブレードを厳密なプロセス制御を行いながら大量に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では、直線状および非直線状両方のブレード斜面を有する外科用およびその他様々な種類のブレードを製作することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明により、上記欠点が克服されると共に多くの利点が実現される。本発明は、シリコンなどの結晶質または多結晶材料から手術刀を製造するシステムおよび方法に関し、結晶質材料または多結晶質材料に溝を機械加工することを、様々な方法により、いかなる所望の斜面角またはブレード形状でも実現する。次いで、機械加工された結晶ウェーハまたは多結晶ウェーハが等方性エッチング液中に浸漬され、これによって、ウェーハ材料の原子が１層ずつ除去され、半径が均一であって軟部組織手術用途に十分な質の切れ刃が形成される。本発明のシステムおよび方法は、このような高品質の手術刀を製造するための非常に安価な手段を提供する。
【０００９】
従って本発明の目的は、手術刀を製造する方法であって、シリコンまたはその他の結晶ウェーハまたは多結晶ウェーハを取り付けアセンブリに取り付けるステップと、直線状または非直線状の溝を形成するため、結晶ウェーハまたは多結晶ウェーハの第１の面に１つ以上の溝をルータで機械加工するステップと、１つ以上の手術刀を形成するため、結晶ウェーハまたは多結晶ウェーハの第１の面をエッチングするステップと、手術刀を別々にするステップと、手術刀を組み立てるステップとを具えた方法を提供することである。
【００１０】
本発明のさらなる目的は、手術刀を製造する方法であって、シリコンまたはその他の結晶ウェーハまたは多結晶ウェーハを取り付けアセンブリに取り付けるステップと、直線状または非直線状の溝を形成するため、結晶ウェーハまたは多結晶ウェーハの第１の面に１つ以上の溝をルータで機械加工するステップと、結晶ウェーハまたは多結晶ウェーハの第１の面を被膜で被覆するステップと、結晶ウェーハまたは多結晶ウェーハを取り付けアセンブリから取り外すステップと、結晶ウェーハまたは多結晶ウェーハの第１の面を取り付けアセンブリに再び取り付けるステップと、結晶ウェーハまたは多結晶ウェーハの第２の面を機械加工するステップと、１つ以上の手術刀を形成するため、結晶ウェーハまたは多結晶ウェーハの第２の面をエッチングするステップと、手術刀を別々にするステップと、手術刀を組み立てるステップとを具えた方法を提供することである。
【００１１】
本発明のさらなる目的は、手術刀を製造する方法であって、シリコンまたはその他の結晶ウェーハまたは多結晶ウェーハを取り付けアセンブリに取り付けるステップと、直線状または非直線状の溝を形成するため、結晶ウェーハまたは多結晶ウェーハの第１の面に１つ以上の溝をルータで機械加工するステップと、結晶ウェーハまたは多結晶ウェーハを取り付けアセンブリから取り外すステップと、結晶ウェーハまたは多結晶ウェーハの第１の面を取り付けアセンブリに再び取り付けるステップと、直線状または非直線状の溝を形成するため、結晶ウェーハまたは多結晶ウェーハの第２の面をルータで機械加工するステップと、１つ以上の手術刀を形成するため、結晶ウェーハまたは多結晶ウェーハの第２の面をエッチングするステップと、硬化された表面を形成するため、結晶質材料または多結晶材料の層を転化するステップと、手術刀を別々にするステップと、手術刀を組み立てるステップとを具えた方法を提供することである。
【００１２】
また、眼，顕微手術，心臓，目，耳，脳，再建および整形手術ならびに生物学的用途のみならず、ここに記述した方法により作られる種々の非医療用途または非生物学的用途のための手術刀のいくつかの典型的実施形態を提供することも本発明の別な目的である。
【００１３】
本発明の新規の特徴および利点は、以下の好ましい実施形態の詳細な説明を参照し、添付の図面と関連付けて読むことにより最もよく理解されよう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、好ましい実施形態の様々な特徴を、同様の部分が同一の参照符号で示される図面の図を参照しながら説明する。ここで考えられる本発明を実施する最良の形態の以下の説明は、限定的な意味として取られるべきではなく、単に本発明の全体的な原則を説明する目的で行うものに過ぎない。
【００１５】
本発明のシステムおよび方法は、軟部組織の切開に使用される手術刀の製造を提供する。好ましい実施形態を手術刀として示すが、以下で詳細に述べる方法により多数の刃物を製作することもできる。従って、この説明全体を通して「手術刀」に関して述べるが、その他多くの種類の刃物、例えば医療用剃刀，ランセット，皮下注射針，試料採取カニューレおよびその他の医療用鋭利器具を製作できることが、本発明の分野の技術者には明らかであろう。さらに、本発明のシステムおよび方法により製造されたブレードは、例えば髭剃りおよび研究用途（すなわち組織採取）を含む他の非医療用途のためのブレードとして使用することができる。さらに、以下の説明全体を通して眼科用途について述べるが、多数のその他の医療用途は目，心臓，耳，脳，美容および再建手術を含むけれども、これらに限定されない。
【００１６】
当該分野の技術者にはよく知られているが、片面傾斜，両面傾斜およびファセットの用語を定義する。片面傾斜は、得られる鋭利な切れ刃がブレードの主面と同一平面にある、ブレード上の１つの斜面のことを指す。例えば、以下でさらに詳細に述べる図１０Ａを参照のこと。両面傾斜は、図１０Ｂ，図２０Ａおよび図３１Ｃに示すように、得られる鋭利な切れ刃が、得られるブレード全体を通る中心線と実質的に同一平面にあるブレード上の２つの斜面のことを指す。ファセットは、斜面にある平坦な縁部である。いかなるブレードにも、斜面１つごとに１つ，２つまたは複数のファセットが存在し得る。従って、いかなる１つのブレードにも、複数の鋭利な刃先（または、すなわち複数組の斜面）があり得、各斜面は単一または複数のファセットを有することができる。
【００１７】
ブレードを製造する好ましいベース材料は、好ましい結晶方位を有する結晶質シリコンである。ただし、シリコンのその他の方位ならびに等方性エッチングを施すことができるその他の材料も適当である。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率にてドープされたシリコンウェーハを使用することができる。また、窒化シリコンおよび砒化ガリウムなど、その他の材料で製作されたウェーハを使用することもできる。ウェーハの形態は、ベース材料として好ましい形態である。手術刀を製造するため、結晶質材料に加え、多結晶材料を使用することもできる。こうした多結晶材料の例として、多結晶シリコンが挙げられる。本明細書で使用するように、「結晶質」という用語は、結晶質材料および多結晶材料の両方を示すために用いられることが理解されよう。
【００１８】
従って、この説明全体を通して「シリコンウェーハ」について述べるが、様々な方位で組み合わされたいかなる上記材料、ならびに利用可能となる他の適当な材料および方位を、本発明の様々な実施形態に従って使用できることも、本発明の分野の技術者には明らかであろう。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態による、両面傾斜手術刀をシリコンから製造するための方法を示す工程図である。図１，図２および図３の方法は、本発明によるシリコンの手術刀を製造するために使用することができるプロセスを全体的に示す。ただし、様々な基準のシリコン手術刀を製作するため、または様々な製造環境に合わせるため、図１，図２，図３に示す方法のステップの順番を変更することができる。
【００２０】
例えば、以下に図示して説明するように、図１は本発明の第１の実施形態による両面傾斜ブレードを製造するための方法を示すが、この方法は切れ刃１つにつき複数（すなわち、３つ以上）のファセットを製作するために用いることができる。図３１Ａ〜図３１Ｃはこのようなブレードを示し、以下により詳細に説明される。さらに、図示および説明する方法はまた、図３２に示すように、斜面角変化両面傾斜ブレードを製造するために用いることができる。図３２もまた、以下でさらに詳細に説明する。さらに、２つ（またはそれ以上）の斜面角を有する２つ（またはそれ以上）の切削面を持つシングルブレードのさらなる例として、本明細書で図示し説明する方法を用い、複数のブレードの刃先で様々な斜面角を有する図２０Ｂおよび図２０Ｄに示すブレードを製作することができる。そのように、図１，図２および図３の方法は、本発明による方法の全体的な実施形態を表すためのものであり、本発明の精神および範囲に従って製造されたシリコンの手術刀をもたらすことができる同じステップを具えた多くの異なる変更形態がある。
【００２１】
本発明の一実施形態による図１の方法は、好ましくはシリコンなどの結晶質材料を用いて両面傾斜の手術刀を製造するために使用され、ステップ１００２から始まる。ステップ１００２で、取り付けアセンブリ２０４にシリコンウェーハが取り付けられる。ウェーハフレーム／ＵＶテープアセンブリ（取り付けアセンブリ）２０４に取り付けられたシリコンウェーハ２０２を図４に示す。取り付けアセンブリ２０４は、シリコンウェーハ材料を取り扱うための半導体分野における一般的な方法である。ウェーハ取り付けアセンブリ２０４に（結晶質）シリコンウェーハ２０２を取り付けることは、本発明の好ましい実施形態による手術刀の製造には必要ではないことを当該分野の技術者であれば理解することができる。
【００２２】
図５は、同一の取り付けアセンブリ２０４に取り付けられた同一のシリコンウェーハ２０２の側面図（左側または右側、これは線対称であるがそうでなくても良い）を示す。図５において、シリコンウェーハ２０２はテープ３０８に取り付けられ、次いでテープ３０８は取り付けアセンブリ２０４に取り付けられる。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。
【００２３】
再び図１を参照すると、決定ステップ１００４が１００２に続く。決定ステップ１００４は、望まれる場合にステップ１００６にて任意のプレカットをシリコンウェーハ２０２に対して行うか否かを決定する。このプレカットは、図６に示すようにレーザウォータジェット４０２によって行われる。取り付けアセンブリ２０４に取り付けられたシリコンウェーハ２０２にレーザビーム４０４を向けたレーザウォータジェット４０２を図６に示す。図６から分かるように、シリコンウェーハ２０２に対するレーザビーム４０４の衝突の結果として、様々なプレカットされた穴（すなわち基準貫通穴）４０６をシリコンウェーハ２０２に製作することができる。
【００２４】
シリコンウェーハ２０２は、シリコンウェーハ２０２に向けたレーザビーム４０４によって溶融除去される。レーザビーム４０４がシリコンウェーハ２０２を溶融除去する能力は、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好ましい実施形態で最良の結果をもたらす波長は１０６４nmであり、通常、ＹＡＧレーザによってもたらされるが、その他の種類のレーザもまた使用することができる。異なる結晶質材料または多結晶材料を使用する場合、別の波長および別の種類のレーザがより適当となる。
【００２５】
（このようにして複数の穴をあけることができる）結果的に得られた基準貫通穴４０６は、特に溝を機械加工するためにダイシングソーブレードを使用する場合、溝を機械加工するためのガイドとして使用することができる（以下でステップ１００８にて詳細に述べる）。基準貫通穴４０６はまた、同じ目的用のいかなるレーザビーム（例えばエキシマレーザまたはレーザウォータジェット４０２）によってあけることができる。プレカットされた基準貫通穴は、一般にプラス「＋」形状または円形にあけられる。ただし、基準貫通穴の形状の選択は、特定の製造工具および製造環境によって決まり、従って上述した２つの形状のみに限定する必要はない。
【００２６】
基準貫通穴をプレカットするためにレーザビームを使用することに加え、その他の機械的な加工方法を使用することができる。それらは例えば、穿設工具，機械研削工具および超音波加工工具１００を含むがこれらに限定されない。これらの装置の使用は、本発明の好ましい実施形態に関しては新規であるが、装置およびそれらの一般的な使用法は当該分野の技術者によく知られている。
【００２７】
シリコンウェーハ２０２のプレカットは、エッチング処理中にシリコンウェーハ２０２の完全性を維持してばらばらにならないようにするため、溝を機械加工する前に行うことができる。（図７Ａ〜図７Ｃを参照して詳細に説明する）ダイシングブレード５０２が貫通溝を楕円形に移動してシリコンウェーハ２０２の周縁で溝の機械加工を開始するため、レーザビーム（例えばレーザウォータジェット４０２またはエキシマレーザ）を使用することができる。基準貫通穴を製作するために用いられる（上述した）機械的加工装置および方法はまた、貫通溝を作るために使用することができる。
【００２８】
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、このステップは、ステップ１００６（基準貫通穴４０６がシリコンウェーハ２０２にあけられる場合）、またはシリコンウェーハ取り付けステップであるステップ１００２および１００４に続くことができる（「ステップ」１００４は物理的製造ステップではなく、こうした決定ステップは製造プロセス全体およびその可変性を示すために含まれる）。ステップ１００８では、シリコンウェーハ２０２の第１の面３０４に溝が機械加工される。製造条件およびシリコン手術刀の完成製品の所望の設計に応じて溝を機械加工するために利用できる複数の方法がある。
【００２９】
機械加工のための方法では、ダイシングソーブレード，レーザシステム，超音波加工工具，熱間鍛造プロセスまたはルータを使用することができる。機械加工のためのその他の方法を使用することができる。それぞれを順に説明する。これらの方法の何れかによって機械加工される溝は、手術刀の角度（斜面角）を形成する。溝加工機械がシリコンウェーハ２０２に対して動作するに連れ、ダイシングソーブレードの形状，エキシマレーザによって形成されるパターンまたは超音波加工工具によって形成されるパターンにてシリコン材料が手術刀プリフォームの所望の形状に除去される。ダイシングソーブレードの場合、シリコン手術刀は直線状の刃先のみを有し、後の２つの方法では、ブレードは基本的にいかなる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加熱されて鍛造可能にされ、次いで２つの金型の間でプレスされる。２つの金型はそれぞれ、加熱された鍛造可能なシリコンウェーハに「成形」される所望の溝の３次元の型を有する。この説明のため、溝を「機械加工すること」は、特に述べた、ダイシングソーブレード，エキシマレーザ，超音波加工装置，ルータまたは熱間鍛造プロセスの何れかによる方法およびここで述べない同等の方法を含め、シリコンウェーハに溝を製作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を詳細に説明する。
【００３０】
図７Ａ〜図７Ｄは、本発明の一実施形態によりシリコンウェーハに溝を機械加工するために使用される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は、すべての製造プロセスが完了した後の手術刀に実質的にもたらされる角度となる角度Φを示す。図７Ｂは、それぞれが切削角Φを示す２つの傾斜した切削面を持った第２のダイシングソーブレード５０４を示す。図７Ｃは、同様に切削角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持った第３のダイシングソーブレード５０６を示す。図７Ｄは、図７Ｂと同様それぞれ切削角Φを示す２つの傾斜した切削面を持った第４のダイシングソーブレード５０８を示す。
【００３１】
図７Ａ〜図７Ｄの各ダイシングソーブレード５０２，５０４，５０６および５０８は、それぞれ同一の切削角Φを有するが、切削角をシリコンベースの手術刀の様々な用途のために様々に異ならせることができることは当該分野の技術者には明らかである。さらに、以下に述べるように、単一のシリコン手術刀は、様々な角度を有する様々な切れ刃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、特定の設計のシリコンベースの手術刀の製造能力を高めるため、または２つまたは３つの切れ刃を有するシリコン手術刀を製作するために使用することができる。図２０Ａ〜図２０Ｇを参照しながらブレード設計の様々な例を詳細に説明する。本発明の好ましい実施形態では、ダイシングソーブレードをダイヤモンドグリットソーブレードとする。
【００３２】
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、特別のダイシングソーブレードが使用される。このダイシングソーブレードの形状は、許容可能な磨耗耐用年数を維持しながら最高の表面仕上げが得られるように、特別に選択される。ダイシングソーブレードの刃先は、シリコンウェーハ２０２に得られる溝を形づくるプロファイルを持った形状である。この形状は、得られるブレードの斜面形状に対応する。例えば、手術刀は通常、片面傾斜ブレードの場合、１５°〜４５°の刃先斜面角を有し、両面傾斜ブレードの場合には１５°〜４５°の半分の刃先斜面角を有する。ダイシングソーブレードをエッチング条件に関連付けて選択することにより、斜面角が精密に制御される。
【００３３】
図８は、本発明の一実施形態により支持体に取り付けられたシリコンウェーハを貫通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す。この例では、シリコンベースの手術刀の刃先を製作するため、図７Ａ〜図７Ｄ（５０２，５０４，５０６または５０８）のダイシングソーブレードの何れかを使用することができる。図７Ａ〜図７Ｄのブレード形状以外にも、ダイシングソーブレード用に作ることができる形状もあることを理解すべきである。図９は、テープに取り付けられたシリコンウェーハに溝を機械加工する本発明の一実施形態によるダイシングソーブレードの断面図を示す。図９は、実際にシリコンウェーハ２０２を貫通する図８に示したものと同じダイシングソーブレードアセンブリの拡大断面図を示す。ダイシングソーブレード５０２がシリコンウェーハ２０２を完全に貫通しないことが分かるが、片面傾斜切削の場合、シリコンウェーハ２０２の厚さの約５０〜９０％まで貫入する。これは、片面傾斜の溝を機械加工（または熱間鍛造により成形）するために採用される如何なる方法にも当てはまる。任意のダイシングソーブレードまたは任意の機械加工方法による両面傾斜切削の場合も、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のそれぞれの面で機械加工により除去される（または成形される）。図１０Ａおよび図１０Ｂは、本発明の一実施形態により製作された片面傾斜の切れ刃を有するシリコン手術刀および両面傾斜の切れ刃を有するシリコン手術刀をそれぞれ示している。
【００３４】
上述したように、特に溝を機械加工するためにダイシングソーブレードを使用する場合、シリコンウェーハにスロットを刻設することが可能である。スロットは、基準貫通穴と同様にして、すなわちレーザウォータジェットまたはエキシマレーザでシリコンウェーハ２０２に刻設することができるが、全く異なる役割を果たす。シリコンウェーハ２０２を溝加工機械に正確に位置決めするため、基準貫通穴が溝加工機械によって用いられたことを思い出されたい。これは、両面傾斜ブレードを作る場合に特に有用である。というのも、適切な両面傾斜ブレードを確実に製造するため、（シリコンウェーハ２０２の裏面に対する）第２の機械加工を正確に位置決めしなければならないからである。しかし、スロットは別の目的で使用される。このスロットにより、ダイシングソーブレードは、シリコンウェーハ２０２を分裂または破断させずに（図８に示すように）その縁部から切り離すことを開始することが可能になる。図８Ａに示すように、これが好ましい実施形態である。図８を参照すると、スロットを使用せず溝を図示のように機械加工する場合、機械加工された溝に沿った領域ではシリコンウェーハは非常に薄く小さな応力で破断される可能性があるため、機械加工されたシリコンウェーハ２０２がそれらの領域で破断されやすいことは明らかである。すなわち、図８の機械加工されたシリコンウェーハは、構造的な剛度に欠ける。これを図８Ｃのシリコンウェーハと比較する。図８Ｃの機械加工されたシリコンウェーハ２０２は、はるかに剛性が高く、製造スループットを向上させる。図８Ｃにより機械加工されたシリコンウェーハ２０２の方が図８のそれに比べて破断される可能性が少ない。図８Ａおよび図８Ｂに示すように、スロットは、ダイシングソーブレードよりも幅広にされ、適切な深さで機械加工を開始することができるようダイシングソーブレードを差し込むことが十分可能となる長さにされる。従って、ダイシングソーブレードが下に向かって動く間は、シリコンウェーハ２０２に分裂および破断を生じる切削を行わず、ダイシングソーブレードが水平に動く場合、そのように切削を開始するように設計されている。図８Ｃは、シリコンウェーハ２０２の第１の面に対して機械加工された一連のスロットおよび溝を示す。
【００３５】
図１１は、シリコンウェーハに溝を機械加工するために用いられる本発明の一実施形態によるレーザシステムのブロック図を示す。以下に詳細に説明するように、溝は、図１２を参照して説明するような超音波で機械加工することが可能である。これら２つの方法の利点は、半月形ブレード，スプーンブレードおよび強膜切開ブレードなど、非直線状の複雑な切れ刃プロファイルでブレードを作ることができることである。図１１は、単純化されたレーザ機械アセンブリ９００を示す。レーザ機械アセンブリ９００は、レーザビーム９０４を放射するレーザ９０２および基台９０８に搭載された多軸制御機構９０６を具えている。もちろん、レーザ機械アセンブリ９００は、コンピュータおよび場合によってはネットワークインターフェースを具えることもできるが、理解を容易にするために省略する。
【００３６】
レーザ機械アセンブリ９００で溝を機械加工する場合、多軸制御機構９０６によって操作されるようにすることができる取り付けアセンブリ２０４に、シリコンウェーハ２０２が取り付けられる。レーザ加工アセンブリ９００および様々な光ビームマスキング技術を用いることにより、１列のブレードプロファイルを機械加工することができる。光ビームマスクはレーザ９０２の内部に配置され、入念な設計により、レーザ９０２が意図されない場所でシリコン材料を除去しないように妨げる。両面傾斜ブレードの場合、反対側の面がプレカットされた面取り部２０６Ａ，２０６Ｂまたは位置合せ用の基準４０６を使用する同じ方法で機械加工される。
【００３７】
レーザ９０２は、等方性ウェットエッチングステップに備え、シリコンウェーハ２０２の第１の面３０４または第２の面３０６の何れかに、溝パターン（レーザの使用に関して「除去プロファイル」とも呼ぶ）を正確かつ精密に機械加工するために使用される（図１のステップ１０１８を参照して詳細に説明する）。多軸制御および内部レーザ光ビームマスクの使用は、シリコンウェーハ２０２の上記除去プロファイルをラスタするために用いられる。その結果、手術刀製品に必要とされる傾斜に対応する浅い角度の付いた傾斜を持った輪郭の溝が得られる。このプロセスにより、様々な曲線プロファイルパターンを実現することができる。この機械加工ステップに利用可能である複数のレーザの種類がある。例えば、エキシマレーザまたはレーザウォータジェット４０２を使用することができる。エキシマレーザ９０２の波長は１５７nmから２４８nmの範囲とすることができる。その他の例として、ＹＡＧレーザおよび３５５nmの波長を有するレーザが挙げられる。もちろん、溝パターンを機械加工するために１５０nmから１１０００nmの範囲内のある波長を有するレーザビームを使用することができることを当該分野の技術者は理解することができる。
【００３８】
図１２は、シリコンウェーハに溝を機械加工するために用いられる本発明の一実施形態によ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、精密に機械加工された超音波工具１０４を使用して行われ、工具１０４は、研磨スラリ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。この機械加工は、一度に片面に対して行われる。両面傾斜ブレードの場合、位置合せのための基準貫通穴４０６を用いた同じ方法で反対側の面が機械加工される。
【００３９】
超音波加工は、等方性ウェットエッチングに備え、シリコンウェーハ２０２の表面に溝パターンを正確かつ精密に機械加工するために用いられる。超音波加工は、マンドレル／工具１０４を超音波で振動させることにより行われる。工具１０４は、シリコンウェーハ２０２と接触しないが、シリコンウェーハ２０２の非常に近位にあり、また工具１０４から放出される超音波の動作によって研磨スラリ１０２を励振させる。工具１０４によって放出される超音波は、研磨スラリ１０２に機械加工された工具１０４の対応するパターンにてシリコンウェーハ２０２を侵食させる。
【００４０】
フライス加工，研削または放電加工（ＥＤＭ）により工具１０４を機械加工して溝パターンを作る。機械加工されたシリコンウェーハ２０２に得られるパターンは、工具１０４に機械加工されたパターンと対応する。エキシマレーザよりも超音波加工方法を用いることの利点は、シリコンウェーハ２０２の片面全体が、超音波加工される多数のブレード溝パターンを同時に有することができることである。従って、このプロセスは迅速であって比較的安価である。また、エキシマレーザ加工プロセスと同様、このプロセスにより様々な曲線プロファイルパターンを得ることできる。
【００４１】
図１３は、シリコンウェーハに溝を形成するために用いられる本発明の一実施形態による熱間鍛造システムの図を示す。溝の形状をウェーハ表面に熱間鍛造することができる。このプロセスは、ウェーハを鍛造可能な状態に加熱することを利用する。続いてウェーハの表面は、結果的に得られる溝のパターンを反転させたものを組み込んだ２つの金型の間でプレスされる。
【００４２】
シリコンウェーハ２０２は、加熱チャンバ内で予備加熱するか、シリコンウェーハ２０２がその上に搭載される、加熱された基部部材１０５４の動作によって完全に加熱することができる。高温で充分な時間が経過した後、シリコンウェーハ２０２は鍛造可能となる。次いで、加熱された金型１０５２が加熱された金型１０５２の反転図をシリコンウェーハ２０２の第１の面３０４に型押しするのに十分な圧力でシリコンウェーハ２０２へと押し下げられる。金型１０５２の設計は、実質的に考えられる如何なるブレード設計をも作り出すための様々な斜面角，深さ，長さおよびプロファイルの多数の溝を存在させるようにすることができる。図１３に示す図は、熱間鍛造プロセスの関連する特徴をはっきりと示すため、著しく単純化および誇張してある。
【００４３】
図２６〜図２９は、結晶性材料に直線状または非直線状の溝を機械加工するために本発明の一実施形態によるルータを使用するステップを示している。図２６では、シリコンウェーハ２０２に貫通穴６２２が穿設されている。本発明の好ましい実施形態では、貫通穴６２２は、微小割れを防止するために必要である。上記のように、数多くの方法の中でも、ドリル，超音波加工，レーザまたはレーザウォータジェットの使用を含む複数の様々な方法のうちの１つを用いて貫通穴６２２をウェーハ２０２に作ることができる。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。一般に、（ルータ加工を開始および終了するため）各ブレード毎に少なくとも２つの貫通穴６２２が必要である。ただし、本発明の諸実施形態はいかなる数の貫通穴６２２にも限定されない。
【００４４】
シリコンウェーハ２０２に所望の貫通穴６２２をすべて穿設した後、ルータ６２０（上から見た場合に反時計回りの回転を示す）が、一定の回転速度まで上がった後、貫通穴６２２へと下ろされる。ルータ６２０は、ソフトウェア制御により所望の深さまで下ろされ所望の方向に動かされる。図２７を参照されたい。ソフトウェア制御は、ルータ６２０が下ろされる（かつルータ加工が完了すると上げられる）深さ，シリコンウェーハ２０２に対してルータ６２０が移動するＸ−Ｙ方向およびこれがＸ−Ｙ方向に移動する速さを制御する。ルータ６２０の幾何学形状は、将来的なブレード形状に必要とされる傾斜角によって設定される。例えば、特定の目的に使用される手術刀は、特定の設計であると共に特定の刃先角を有するブレードを必要とする可能性がある。図２８は、ルータ６２０がシリコンウェーハ２０２をルータ加工する場合に作り出す傾斜を示す。例えば、両面傾斜のブレードが３０°の包囲角を必要とする場合、ルータ角度は１５０°となるはずである。
【００４５】
ルータ６２０の使用によってシリコンウェーハ２０２に直線状および非直線状の溝を形成するための比較的安価な手段が提供される。図２９から分かるように、単一ブレードは、直線状部分も非直線状部分も有することができる。溝を製作するために単一の安価な工具を使用することで、ブレード製造プロセスの時間および費用を節約することができ、これによって製造および販売コストが低減される。
【００４６】
図３０は、結晶性材料に直線状または非直線状の溝を本発明の一実施形態によってルータ加工するための方法の工程図を示している。ステップ６０４で、別個の機械加工プロセスにより、必要とされる数の貫通穴６２２がシリコンウェーハ２０２に形成される。ステップ６０６で、ルータ６２０は所望の回転速度まで上げられた後、第１の貫通穴６２２へと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、指定のパターンに従ってルータ６２０を動かし、所望の斜面角および設計の溝を作る（ステップ６０８）。ルータが最後の貫通穴６２２に達すると、ソフトウェア制御は、ルータ６２０を引き上げることを可能にする（ステップ６１０）。このプロセスは、シリコンウェーハ２０２に最適な数のブレードを製作するのに必要な回数だけ繰り返すことができる（ステップ６１２）。
【００４７】
溝を機械加工するための複数の方法について説明してきたが、再び図１に注意を向ける。シリコンウェーハ２０２の第１の面３０４に溝を機械加工するステップ１００８に続き、決定ステップ２００１にてシリコンウェーハ２０２を被覆するか否かの決定を下さなければならない。図１４は、本発明の一実施形態により機械加工された溝を両面に有するシリコンウェーハおよび機械加工された面の一方に施された被膜を示す。被膜を施す場合、本発明の分野の技術者に知られた多くの技法のうちの１つに従い、ステップ２００２にてシリコンウェーハ２０２の第１の面３０４に被膜１１０２を施すことができる。被膜１１０２は、エッチング制御を容易にするため、かつ得られるブレードの刃先にさらなる強度をもたらすために与えられる。シリコンウェーハ２０２が堆積チャンバ内に置かれ、そこでシリコンウェーハ２０２の、平坦な領域および溝が形成された領域の両方を含めて第１の面３０４全体が、窒化シリコン（Ｓi３Ｎ４）の薄膜で被覆される。その結果得られる被膜１１０２の厚さは、１０nmから２μmの範囲とすることができる。被膜１１０２は、シリコン（結晶質）ウェーハ２０２よりも硬い如何なる材料であってよい。具体的には、被膜１１０２はまた、窒化チタン（ＴiＮ），窒化アルミニウムチタン（ＡlＴiＮ），二酸化シリコン（ＳiＯ２），炭化シリコン（ＳiＣ），炭化チタン（ＴiＣ），窒化ボロン（ＢＮ）またはダイヤモンド様結晶（ＤＬＣ）とすることができる。両面傾斜手術刀用の被膜は、図１８Ａおよび図１８Ｂを参照しながら、以下でより詳細に再び説明する。
【００４８】
任意のステップ２００２で被膜１１０２を施した後、次のステップは、取り外しおよび再取り付けステップ２００３である（被膜を施さない場合、ステップ２００３はまたステップ１００８に続く）。ステップ２００３で、同一の標準的な取り付け機械を利用し、シリコンウェーハ２０２がテープ３０８から取り外される。この機械は、紫外（ＵＶ）線をＵＶ感応テープ３０８に照射してその粘着力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感応テープの代わりに、低粘着性または熱剥離テープを使用することができる。ＵＶ光で充分に露光した後、シリコンウェーハ２０２はテープ取り付け部から簡単に持ち上げることができる。次に、第２の面３０６に溝を機械加工するための準備中に、第２の面３０６を上に向けてシリコンウェーハ２０２を再び取り付ける。
【００４９】
次に、ステップ２００４をシリコンウェーハ２０２に対して行う。ステップ２００４では、両面傾斜のシリコンベースの手術刀を作るため、ステップ１００８で行ったようにシリコンウェーハ２０２の第２の面３０６に溝を機械加工する。図１５は、テープに取り付けられたシリコンウェーハ２０２に第２の溝を機械加工する本発明の一実施形態によるダイシングソーブレード５０２の断面図を示す。もちろん、シリコンウェーハ２０２に第２の溝を機械加工するため、エキシマレーザ９０２，超音波加工工具１００または熱間鍛造プロセスを使用することができる。シリコンウェーハ２０２の第２の面３０６に第２の溝を機械加工するダイシングソーブレード５０２を図１５に示す。ステップ２００２で任意に施された被膜１１０２を示している。図１０Ａおよび図１０Ｂは、それぞれ片面および両面傾斜の切削部を示している。図１０Ａでは、シリコンウェーハ２０２に単一の切削部が作られ、シングルブレードアセンブリに切削角Φがもたらされる。図１０Ｂでは、シリコンウェーハ２０２に（上記の溝機械加工プロセスのうち何れかによって）第１の溝と同じ角度を持った第２の溝が機械加工されている。この結果、切削角Φを示す各切れ刃を有すると共に２Φの両面傾斜角を持つ両面傾斜のシリコンベースの手術刀がもたらされる。両面に溝が機械加工された本発明の一実施形態によるシリコンウェーハの断面像を図１６に示す。
【００５０】
図３１Ａ〜図３１Ｃは、本発明の一実施形態により製造された両面傾斜複数ファセットのブレードを示す。両面傾斜複数ファセットのブレード７００の上側斜視図を図３１Ａに示す。両面傾斜複数ファセットのブレード７００は、以下で説明する方法により製造された４つのファセットを有するブレードである。角度θ１は第１の組のファセット７０４ａ，７０４ｂの刃先斜面角を示し、角度θ２は第２の組のファセット７０４ｃおよび７０４ｄの刃先斜面角を示す。
【００５１】
両面傾斜複数ファセットのブレード７００に示す斜面およびファセットは、上記の如何なる溝製作方法にて製造することができる。例えば、両面傾斜複数ファセットのブレード７００に溝を機械加工して斜面を形成するため、レーザ９０４を使用することができる。レーザビーム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に第１の通路を作り、第１の溝を機械加工し、次いで第２の溝を機械加工するために適当な間隔で配置された第２の通路を作ることができる。同様に、第１の複数斜面のブレード７００は、図１３に関してさらに詳細に説明する熱間鍛造プロセスで製作することができる。さらに、複数の溝を機械加工し、図３１Ａ〜図３１Ｃに示すような両面傾斜複数ファセットのブレード７００を形成するため、溝を機械加工する上記の如何なる方法を使用することができる。
【００５２】
図３２Ａ〜図３２Ｄは、本発明の一実施形態により作られる斜面角変化両面傾斜のブレードを示している。図３２Ａに、斜面角変化両面傾斜ブレード７０２の上側斜視図を示す。斜面角変化両面傾斜ブレード７０２は、本明細書で説明する方法によって製造することができる。角度θ４は、はじめブレード先端で鈍く、肩に向かってより鋭くなって角度θ３となる。この設計により、斜面角変化両面傾斜ブレード７０２の鋭利な尖端が強化される。
【００５３】
斜面角変化両面傾斜ブレード７０２に示した斜面は、上記の如何なる溝加工方法にて作ることができる。例えば、溝を機械加工して斜面角変化両面傾斜ブレード７０２に斜面を形成するため、レーザビーム９０４を使用することができる。ソフトウェアプログラム制御に従って結晶質材料を機械加工することによって可変斜面を製作するため、レーザビーム９０４を調整することができる。同様に、第１の複数斜面ブレード７００は、図１３に関してより詳細に説明する熱間鍛造プロセスで製作することもできる。さらに、複数の溝を機械加工して、図３２Ａ〜図３２Ｃに示すような斜面角変化両面傾斜ブレード７０２を形成するため、溝を機械加工するための上記いかなる方法を使用することもできる。図３２Ｂおよび図３２Ｃは、斜面角Φ３およびΦ４が斜面角変化両面傾斜ブレード７０２上で、先端からの距離に従ってどのように変わるかを示す、斜面角変化両面傾斜ブレード７０２の２つの側部斜視図を示す。図３２Ｄは、斜面角変化両面傾斜ブレード７０２の正面図であるＣ−Ｃ断面図を示している。図３２Ｄは、第１，第２，第３および第４のファセット７０６ａ〜ｄと、第１および第２の切れ刃７０８ａ，７０８ｂとを示している。
【００５４】
図２０Ｂおよび図２０Ｄもまた、複数の斜面角を付けて製造することができる複数切れ刃のブレードの上側斜視図を示す。本明細書で説明する方法は、例えば図２０Ｂおよび図２０Ｄに示すものなど、それぞれの切れ刃が異なる斜面角を有するブレードを製造することができる。図２０Ｂおよび図２０Ｄでは、４つの切れ刃があり、それぞれの切れ刃は異なる片斜面角または両斜面角を有することができる。さらに、各斜面角は、上記のように１つまたは２つのファセットを有することができる。これらは例示目的で示すに過ぎず、本明細書に記載される本発明の実施形態を限定するものではない。
【００５５】
溝機械加工ステップ２００４に続き、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でエッチングするか、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でダイシングするかを、ステップ２００５で決定しなければならない。ダイシングステップ１０１６は、ダイシングソーブレード，レーザビーム（例えばエキシマレーザまたはレーザウォータジェット４０２）により行うことができる。ダイシングによって得られるストリップを（以下で詳細に説明する）ウェーハボートの代わりに特注の取り付け具で（ステップ１０１８で）エッチングすることが可能になる。
【００５６】
図１７Ａおよび図１７Ｂは、両面に溝が機械加工されたシリコンウェーハに対して行われる本発明の一実施形態による等方性エッチング処理を示す。エッチングステップ１０１８で、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はウェーハボートに配置され、等方性の酸浴槽１４００内に浸漬される。エッチング剤１４０２の温度，濃度および攪拌は、エッチング処理の均一性が最大限になるように制御される。使用される好ましい等方性エッチング剤１４０２は、フッ化水素酸，硝酸，酢酸（ＨＮＡ）からなる。同じ目的を達成するため、その他の組合せおよび濃度を用いることができる。例えば、水を酢酸で置き換えることができる。同じ結果を実現するため、スプレーエッチング，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を浸漬エッチングの代わりに用いることもできる。ガスエッチングに使用することができる化合物の別の例は、六フッ化硫黄またはその他の類似のフッ化ガスである。
【００５７】
エッチング処理では、シリコンウェーハ２０２の両面およびそれぞれの溝を対向する溝プロファイルが交わるまで均一にエッチングする。これが起こった時点でシリコンウェーハ２０２はエッチング剤１４０２から直ちに取り出され、水洗される。このプロセスによって得られる切れ刃の期待半径は、５nmから５００nmである。
【００５８】
等方性化学エッチングは、シリコンを均一に除去するために用いられるプロセスである。本発明の一実施形態による製造プロセスでは、上記の機械加工で製作されたウェーハの表面プロファイルは、ウェーハの反対側の面のプロファイルと交わるまで（片面傾斜ブレードが望ましい場合、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まで）均一に下げられる。等方性エッチングは、ブレードの角度を保ちながら所望のブレードの鋭利度を実現するために使用される。所望の刃先形状は、機械加工の機械的および熱的な力に耐えるには繊細すぎるので、機械加工のみでウェーハのプロファイルを交わらせようとすると失敗する。等方性エッチング剤（エッチング剤）１４０２の各酸性化合物はそれぞれ、等方性の酸浴槽１４００内で特定の機能を有する。まず硝酸が露出したシリコンを酸化させ、次にフッ化水素酸が酸化したシリコンを除去する。酢酸はこのプロセス中、希釈液として作用する。再現可能な結果を得るため、組成，温度および攪拌を精密に制御する必要がある。
【００５９】
図１７Ａでは、被膜１１０２なしのシリコンウェーハ２０２が等方性エッチング浴槽１４００内に配置されている。第１の手術刀１４０４，第２の手術刀１４０６，第３の手術刀１４０８の各ブレードは、それぞれ相互につながっていることに留意されたい。エッチング剤１４０２がシリコンに作用する場合、時間が経過に伴って分子の層が１つ１つ除去され、（第１の手術刀１４０４の）２つの角度１４１０および１４１２が次の手術刀（第２の手術刀１４０６）との接合点で交わるまで、シリコン（すなわち手術刀）の幅を減少させる。この結果として、複数の手術刀（１４０４，１４０６および１４０８）が形成される。エッチング剤１４０２によって溶解されて行くため、シリコン材料の残りが少なくなるが、等方性エッチング処理全体を通して同一の角度が維持されることに留意されたい。
【００６０】
図１８Ａおよび図１８Ｂは、溝が両面に機械加工され、片面が被膜層であるシリコンウェーハに対する本発明の一実施形態による等方性エッチング処理を示す。図１８Ａおよび図１８Ｂでは、エッチング処理がシリコンウェーハ２０２の第２の面３０６上でのみ作用するように、テープ３０８および皮膜１１０２がシリコンウェーハ２０２に残されている。エッチング処理中にウェーハをテープに取り付けておく必要はなく、これは製造上の任意選択である過ぎない。この場合も、等方性エッチング材料１４０２は露出したシリコンウェーハ２０２にのみ作用し、シリコン材料を（１層ずつ）除去するが、（これは第２の面３０６であるので）ステップ２００４で機械加工されたのと同じ角度を維持する。その結果として、図１８Ｂで、シリコンベースの手術刀１５０４，１５０６および１５０８は、第１のテープ３０８および任意選択の被膜１１０２があるため第１の面３０４に対し、また等方性エッチング剤１４０２は機械加工された溝の表面に沿ってシリコン分子の層を均等に除去するので第２の面３０６に対し、ステップ１００８および２００４で機械加工されたのと同じ角度を有する。シリコンウェーハ２０２の第１の面３０４は全くエッチングされず、完成したシリコンベースの手術刀にさらなる強度を与える。
【００６１】
シリコンウェーハ２０２の第１の面３０４に被膜１１０２を施す選択的なステップ２００２を用いる別の利点は、切れ刃（溝が機械加工された第１の面）が、ベースのシリコン材料よりも強い材料特性を有する（好ましくは窒化シリコンの層からなる）被膜１１０２からなることである。従って、被膜１１０２を施すプロセスによって、より強くより耐久性の高い切れ刃がもたらされる。被膜１１０２はまた、ブレードの表面に磨耗保護を与える。これは、電気機械的に往復運動をするブレード装置の鋼と接触するブレードにとって望ましい。表Ｉは、被膜１１０２なし（シリコン）および被膜１１０２有り（窒化シリコン）で製造された、シリコンベースの手術刀の強度を示す典型的な仕様を表す。
【００６２】
【表１】
【００６３】
ヤング係数（弾性率とも呼ばれる）は、材料固有の剛性の測定値である。この係数が高いほど材料は剛度が高い。耐力強度は、荷重をかけられた材料が弾性変形から塑性変形に移行する点である。すなわちこれは、その点で材料がもはや撓まず、永久に曲がるまたは破損するという点である。（被膜１１０２有りまたはなしで）エッチングした後で、エッチングされたシリコンウェーハ２０２を完全に水洗および清浄化し、残存するエッチング剤１４０２の薬品をすべて除去する。
【００６４】
図１９は、本発明の一実施形態に従って製造された片面に被膜を有する両面傾斜のシリコン手術刀の結果的に得られた切れ刃を示す。切れ刃１６０２は通常、ダイヤモンド手術刀の半径と同様の５から５００nmの半径を有するが、はるかに低いコストで製造される。ステップ１０１８のエッチングステップを行った後、ステップ１００２およびステップ２００３の取り付けステップと同じステップ１０２０により、シリコンベースの手術刀を取り付けることができる。
【００６５】
取り付けステップ１０２０に続き、ステップ１０２２でシリコンベースの手術刀（シリコンブレード）を別々にする、すなわちダイシングソーブレード，レーザビーム（例えばレーザウォータジェット４０２またはエキシマレーザなど）またはシリコンブレードを互いに分離させるためのその他の適当な手段を用い、各シリコンブレードを別々に切断することができる。当該分野の技術者には理解されるように、１５０nmから１１０００nmの範囲内の何れかの波長を有するレーザを使用することもできる。この波長の範囲内のレーザの一例はエキシマレーザである。レーザウォータジェット（ＹＡＧレーザ）の特異性は、ウェーハの曲線状の途切れたパターンをなぞることができることである。これにより、切れ刃のないブレードプロファイルを実質的に数限りなく製作するための融通性が製造業者にもたらされる。レーザウォータジェットは、水流を導波路として用い、それによりレーザが帯のこのように切削することを可能にする。これは、上記のように連続的な直線パターンしかダイシングできない現時点における技術状態のダイシング機械では実現することができない。
【００６６】
顧客の特定の要望に従い、ステップ１０２４にて別々にされた外科用シリコンブレードを精選し、ブレードの柄アセンブリに配置する。ただし、実際に「精選および配置」する前に、エッチングされた（テープおよびフレームまたはテープ／ウェーハのフレームに取り付けられた）シリコンウェーハ２０２は、テープ３０８の粘着力を低減させるため、ウェーハ取り付け装置にて紫外線（ＵＶ）光により照射される。依然「粘着力低減」テープおよびフレームまたはテープ／ウェーハのフレームにあるシリコンウェーハ２０２が市販のダイ接着組立システム内に装填されている。いくつかのステップの順番は様々な製造環境によって相互交換することができるという上述したことを想起されたい。このような一例は、個別化ステップおよびＵＶ光による照射である。これらのステップは、必要に応じて相互に交換することができる。
【００６７】
ダイ接着剤組立システムは、エッチングされた個別のシリコン手術刀を「粘着力低減」テープおよびウェーハまたはテープ／ウェーハのフレームから取り外し、これらシリコン手術刀を所望の公差内の別々のホルダにそれぞれ取り付ける。２つの構成要素を取り付けるため、エポキシまたは接着剤を使用する。シリコン手術刀をそれぞれの基板に取り付けるため、熱かしめ，超音波かしめ，超音波溶着，レーザ溶着または共晶接合を含むその他の組み立て方法を用いることができる。最後にステップ１０２６にて柄付きの完全に組み立てられたシリコン手術刀をシリコン手術刀の設計に従い、不燃性および安全性を保証するために包装して使用のために輸送する。
【００６８】
手術刀をそのホルダに取り付けるために使用される別の組立方法は、スロットの別の使い方に関する。上述したように、スロットはレーザウォータジェットまたはエキシマレーザによって作ることができ、溝の機械加工時にダイシングソーブレードをシリコンウェーハ２０２に係合させるための開口を設けるために用いた。スロットのさらなる使用法として、ホルダ内の１つ以上のポストに対する受口をブレードに設けることができる。図２４は、このような形状を示す。図２４では、完成した手術刀２４０２が、そのホルダ係合領域２４０６に作られた２つのスロット２４０４ａ，２４０４ｂを有する。これらは、ブレードホルダ２４１０のポスト２４０８ａ，２４０８ｂと係合する。これらのスロットは、製造プロセスのどの時点でもシリコンウェーハ２０２に刻設することができるが、手術刀を別々にする単一化よりも前に刻設可能であることが好ましい。係合させる前に、適切な領域に接着剤を塗布して緊密な保持を保証することができる。次いで、完成製品に完成された外見をもたらすため、カバー２４１２を図示の様に接着することができる。ポスト−スロットアセンブリを行う目的は、これによってブレード２４０２が切断処理中に受ける可能性がある何らかの引張力に対するさらなる耐性をもたらすことである。
【００６９】
両面傾斜のシリコンベース手術刀の製造プロセスを説明してきたが、片面傾斜の手術刀をシリコンで製造する本発明の第２の実施形態による方法の工程図を示す図２に注目する。図１の１００２，１００４，１００６，１００８は、図２に示す方法と同じであり、従ってその説明は繰り返さない。しかし、片面傾斜手術刀の製造方法は、次のステップであるステップ１０１０では両面傾斜ブレードの製造方法と異なっているため、詳細に説明する。
【００７０】
ステップ１００８に続き、決定ステップ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取り付けアセンブリ２０４から取り外すかどうかを決定する。単一溝のシリコンウェーハ２０２を（ステップ１０１２で）取り外す場合のさらなる選択肢は、ステップ１０１６で単一溝ウェーハをダイシングすることである。任意選択の取り外しステップ１０１２で、シリコンウェーハ２０２を同一の標準的な取り付け機械を使用してテープ３０８から取り外す。
【００７１】
シリコンウェーハ２０２をステップ１０１２で取り外す場合、ステップ１０１６にてシリコンウェーハ２０２を任意選択でダイシングする（すなわちシリコンウェーハ２０２を帯状に切り離す）ことができる。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９０２またはレーザウォータジェット４０２により行うことができる。ダイシングによって得られるストリップを（以下で詳細に説明する）ウェーハボートの代わりに特注の取り付け具で（ステップ１０１８で）エッチングすることが可能になる。１０１６のダイシングステップ，１０１２の取外しステップまたは１００８の溝機械加工ステップに続く片面傾斜シリコンベース手術刀製造方法の次のステップは、ステップ１０１８である。このステップ１０１８は、すでに上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が続くが、これらはすべて両面傾斜シリコンベース手術刀の製造を参照しながら詳細に上述したので、再び説明する必要はない。
【００７２】
図３は、片面傾斜手術刀をシリコンで製造する本発明の第３の実施形態による代替方法の工程図を示す。図３に示した方法は、ステップ１００２，１００４，１００６，１００８を通し、図２で示したものと同じである。ただし、図３のステップ１００８の後に被覆ステップ２００２がある。被覆ステップ２００２は、図１を参照しながら先に説明したので、再び詳細に述べる必要はない。被覆ステップの結果は、上述したものと同じであり、すなわち、シリコンウェーハ２０２の機械加工された面は、その上に層１１０２を有する。
【００７３】
被覆ステップ２００２に続き、ステップ２００３で、シリコンウェーハ２０２が取り外され、再び取り付けられる。このステップも、図１（ステップ２００３）を参照して上述したものと同じである。この結果、シリコンウェーハ２０２の被覆された面が、取り付けアセンブリ２０４に対し下向きになる。その後、すべて上で詳細に説明したステップ１０１８，１０２０，１０２２，１０２４および１０２６が行われる。最終的な結果が、手術刀の強度および耐久性を向上させるための被膜１１０２が施された第１の面３０４（機械加工された面）を有する片面傾斜手術刀となる。図２３Ａおよび図２３Ｂは、片面傾斜の被覆された手術刀をより詳細に示すと共に明らかにしている。
【００７４】
図２３Ａおよび図２３Ｂは、機械加工された溝を片面に持ち、被膜層を反対側の面に持つシリコンウェーハに対する本発明のさらなる一実施形態による等方性エッチング処理を示す。上記のように、シリコンウェーハ２０２は第１の面３０４に施された被膜１１０２を有し、被膜１１０２は次いでテープ３０８に取り付けられ、従って図２３Ａに示すようにそれと密着する。次いでシリコンウェーハ２０２は、詳細に上述したように、エッチング剤１４０２が入った浴槽１４００内に配される。エッチング剤１４０２は、シリコンウェーハ２０２の第２の面３０６（「上面」）をエッチングし始め、シリコン分子を１層ずつ除去する。ある期間後、シリコンウェーハ２０２の厚さは、第２の面３０６が第１の面３０４および被膜１１０２と接触するまでエッチング剤１４０２によって低減される。その結果、窒化シリコンで被覆された片面傾斜のシリコンベース手術刀が得られる。窒化シリコンを持った（または被覆した）刃先を有することの上記利点はすべて、図１８Ａ，図１８Ｂおよび図１９を参照しながら示し、説明したようなこの種類のブレードに等しく該当する。
【００７５】
図２０Ａ〜図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ベース手術刀の様々な例を示す。このプロセスを用い、様々なブレード設計を製造することができる。片面傾斜，線対称および非線対称の両面傾斜ならびに曲線状の切れ刃を持つブレードを製作することができる。片面傾斜の場合、機械加工はウェーハの片面にのみ行われる。刃先が１つのチゼル（図２０Ａ），刃先が３つのチゼル（図２０Ｂ），２つの刃先が鋭利なスリット（図２０Ｃ），４つの刃先が鋭利なスリット（図２０Ｄ），１つの刃先が鋭利なスタブ（図２０Ｅ），１つの刃先が鋭利な角膜切開刀（図２０Ｆ）および曲線状の刃先が鋭利な半月形など、様々なブレードプロファイルを製作することができる。プロファイルの角度，幅，長さ，厚さおよび斜面角をこのプロセスにて変えることができる。このプロセスは、より多くの変形形態および特徴を製作するため、従来のフォトリソグラフィと組み合わせることができる。
【００７６】
図２１Ａおよび図２１Ｂは、本発明の一実施形態に従って製造されたシリコンの手術刀およびステンレス鋼の手術刀の側面図を倍率５０００倍でそれぞれ示している。図２１Ａと図２１Ｂとの差異に留意されたい。図２１Ａの方がはるかに滑らかでより均質である。図２２Ａおよび図２２Ｂは、本発明の一実施形態により製造されたシリコン手術刀の刃先およびステンレス鋼ブレードの上面図を倍率１００００倍でそれぞれ示している。この場合も、図２２Ａと図２２Ｂとの差異は、本発明の一実施形態による方法の結果である前者が図２２Ｂのステンレス鋼ブレードよりもはるかに滑らかでより均質であるということである。
【００７７】
図２５Ａおよび図２５Ｂは、結晶質材料で製作されたブレードの刃先および本発明の一実施形態による層転化システムを持つ結晶質材料で製作されたブレードの刃先の輪郭投影図を示す。本発明の別の実施形態では、シリコンウェーハをエッチングした後、基板材料の表面を化学的に新しい材料２５０４に転化することが可能である。このステップはまた、「熱酸化，窒化転化」または「シリコン表面の炭化シリコン転化」ステップと呼ばれる。どの元素が基板／ブレード材料と相互作用することが可能であるかによって、その他の組成物を作り出すことができる。ブレードの表面を基板材料の化合物に転化することの利点は、新しい材料／表面（または転化層）をより硬質な切れ刃が作られるように選択できることである。しかし被膜とは異なり、エッチングステップ後のブレードの切れ刃の幾何学形状および鋭利度が維持される。図２５Ａおよび図２５Ｂでは、転化処理によってシリコンブレードの深さが変化しておらず、すなわち「Ｄ１」（シリコンのみのブレードの深さ）が「Ｄ２」（転化層２５０４を持つシリコンブレードの深さ）と等しいことに留意されたい。
【００７８】
図３３Ａ〜図３６Ｃは、眼科用途に用いることができる手術刀のいくつかの例を示しており、本発明の方法により作られる。図３３Ａ〜図３３Ｄは、眼科および他の顕微手術用途に用いることができる手術刀の第１の例の第１および第２の実施形態を示しており、本発明の方法により作られる。図３３Ａ〜図３３Ｃは、眼科の白内障手術用途に用いることができるスリットブレード/ナイフ７２０を示している。スリットブレード/ナイフ７２０は、第１の斜面群７２２ａと第２の斜面群７２２ｂとを有する。第１および第２の斜面群７２２ａ，７２２ｂは、それぞれ同一または異なる角度の片面傾斜か、それぞれ同一または異なる角度の両面傾斜であってよく、あるいはこれらの斜面群７２２ａ，７２２ｂは、１つ以上のファセットであるのと同様にそれぞれ多数の斜面であってよい。斜面角，厚みおよびファセットの数の組み合わせは、すべての設計基準であり、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、本発明の実施形態によりここに開示した方法に従って作ることができる。図３３Ｂは、スリットブレード/ナイフ７２０の平面図を示し、第１および第２の単一斜面７２２ａ，７２２ｂと、第１および第２の切れ刃７１４ａ，７１４ｂと、中線７１２と、尖端７１５とを示している。図３３Ｄは、スリットブレード/ナイフ７２０の第２の実施形態を示す。図３３Ｃのそれと同様に、これは第１の切れ刃７１４ａと、第１および第３の斜面７２２ａ，７２２ｃを示している。第１および第２の面が輪郭７１６ａ，７１６ｂとして示される。
【００７９】
図３４Ａ〜図３４Ｃは、眼科および他の顕微手術用途に用いることができる手術刀の第２の例を示しており、本発明の方法により作られる。図３４Ａ〜図３４Ｃは、角膜切開ブレード７２４を示しており、屈折矯正（ＬＡＳＩＫ：商標）眼科手術にて用いることができる。この角膜切開ブレード７２４は、１つの斜面７２６を有し、１つ以上のファセットを持った片面傾斜または両面傾斜の何れかであってよい。その斜面角，ファセット，場所および配置の組み合わせは、図３３Ａ〜図３６Ｃならびにこの明細書の他の箇所にも示した手術刀に関し、本質的に制限されない。この角膜切開ブレード７２４は、両面傾斜７２６（第１の斜面７２６ａおよび第２の斜面７２６ｂ）を示している。上述したように、角膜切開ブレード７２４をハンドルに取り付けるため、穴７２８ａおよび７２８ｂを利用することができる。図３４Ｂおよび図３４Ｃは、切れ刃７１８と、角膜切開ブレード７２４の第１および第２の面７１９ａ，７１９ｂとを示している。
【００８０】
図３５Ａ〜３５Ｃは、眼科および他の顕微手術用途に用いることができる手術刀の第３の例を示しており、本発明の方法により作られる。図３５Ａ〜図３５Ｃは、白内障眼科手術で用いることができるポケットブレード/ナイフ７３０を示している。図３５Ａ〜図３５Ｃに示したポケットブレード/ナイフ７３０は、単一でほぼ円形のブレードを有する。円形状が好ましいけれども本質的ではなく、（楕円形状の如き）他の湾曲形状を代わりに用いることもできる。上述したように、このブレードは、片面傾斜，両面傾斜またはそれ以上の斜面のブレードか、あるいはこれらの任意の組み合わせであってよい。図３５Ｂおよび図３５Ｃに見ることができるように、斜面７４２は切れ刃７３２を形成する。斜面は、結晶質ウェーハを第１の場所７４４ａから第２の場所７４４ｂまで（円形ブレードの場合）ほぼ一定の半径７４８にてθ度の円弧に対し機械加工することによって形成される。ポケットブレード/ナイフ７３０は、斜面が中心点７４６および中線７５０の回りに形成されるように、概ね対称である。
【００８１】
図３６Ａ〜図３６Ｃは、眼科および他の顕微手術用途に用いることができる手術刀の第４の例を示し、本発明の方法により作られる。図３６Ａ〜図３６Ｃは、白内障眼科手術で用いることができる半月形のブレード/ナイフ７３４を示している。図３６Ａ〜図３６Ｃに示した半月体ブレード/ナイフ７３４は、単一で楕円形状のブレードを有する。楕円形状が同様に好ましいけれども、本質的ではない。この半月形のブレード/ナイフ７３４は、単一斜面角のブレードを有することが好ましいけれども、ブレードは、上術したように、それぞれの斜面が１つ以上のファセットを有するか、またはそれらの任意の組み合わせを有する片面傾斜または両面傾斜のブレードであってよい。図３６Ｂおよび図３６Ｃに見ることができるように、切れ刃７３６は、斜面７５２の機械加工（およびこれに続くエッチング）により形成される。斜面７５２は、第１の地点７５６ａから第１の距離に亙り第２の地点７５６ｂまで中線７５４に対し角度θに亙って機械加工される。斜面は、第２の地点７５６ｂにて既定半径のほぼ円形となり、第３の地点７５６ｃまで角度Φ（この場合、約１８０度）に亙って機械加工される。その後、斜面は（中線７５４に対し）角度θにて直線形状に第１の距離に亙り第４の地点７５６ｄまで機械加工されるように続く。図３３Ａ〜図３３Ｃのブレードの場合と同様、この半月形のブレード/ナイフ７３４もほぼ対称であり、従って第１の地点から第２の地点までの距離と、第３の地点から第４の地点までの距離とはほぼ等しい。
【００８２】
図１を参照すると、ステップ１０１８後に、表面を転化するための決定がなされる（決定ステップ１０１９）。転化層が加えられる場合（選択ステップ１０１９からの「はい」経路）、ステップ１０２１にて転化層が加えられる。次いで、この方法はステップ１０２０に進む。転化層が加えられない場合（選択ステップ１０１９からの「いいえ」経路）、この方法はステップ１０２０に進む。転化処理は、拡散炉または高温炉を必要とする。基板は、真空状態または不活性環境中で５００℃を超える温度に加熱される。選択された気体が制御された濃度で炉内に計量供給され、高温であるためシリコン中へと拡散する。シリコンに拡散するに連れ、気体はシリコンと反応して新しい化合物を形成する。被膜を施すのではなく、拡散および基板との化学反応によって新しい材料が生成されるため、シリコンブレードの元々の幾何学形状（鋭利度）が保たれる。転化処理のさらなる利点は、転化層の光学屈折率が基板のそれと異なるため、ブレードが色付きに見えることである。この色は、転化された材料の組成およびその厚さの両方によって変わる。
【００８３】
表面が転化された単結晶基板材料はまた、転化されていないブレードよりも優れた耐破壊性および耐摩耗性を示す。表面をより硬質な材料に変化させることによって、基板の亀裂発生部位を形成したり結晶面に沿って劈開したりする傾向が減少する。
【００８４】
ある程度交換可能に行うことができる製造ステップのさらなる例は、つや消し仕上げステップである。しばしば、特に手術刀の好ましい実施形態で製造する場合に、ブレードのシリコン面の反射性が非常に高くなる。これは、照明源を持った顕微鏡下でブレードを用いる場合、外科医にとって紛らわしくなる可能性がある。従ってブレードの表面に（例えば外科処置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つや消し仕上げを施し、光るのではなく鈍く見えるようにすることができる。つや消し仕上げは、ブレードの表面を適当なレーザで照射し、特定のパターンおよび密度に従ってブレード表面の領域を溶融除去することによって作り出される。放出されるレーザビームの形状が通常円形であるので溶融除去領域は円形に製作されるが、必ずしもそうでなくてもよい。円形の溶融除去領域の寸法は直径２５〜５０μmであるが、この場合も製造者および使用するレーザの種類によって変わる。円形溶融除去領域の深さは、１０〜２５μmの範囲である。
【００８５】
円形溶融除去領域の「密度」とは、円形溶融除去領域で覆われる表面の割合の合計を示す。５％の「溶融除去領域密度」は、通常の滑らかで鏡面状に見えるブレードを明らかに曇らせる。ただし、すべての溶融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効果は影響を受けない。従って円形溶融除去領域は、ブレードの表面領域全体に無作為に適用される。実際には、凹部を無作為に配置するが特定の溶融除去領域密度およびパターンの無作為性による所望の効果を実現するグラフィックファイルを作成することができる。このグラフィックファイルは、手動またはコンピュータのプログラムによって自動的に作成することができる。実施することができるさらなる特徴は、シリアルナンバー，製造者のロゴまたは外科医の病院名をブレード自体に記入することである。
【００８６】
通常、ブレードにつや消し仕上げを施すため、ガントリレーザまたはガルボヘッドレーザ加工装置を使用することができる。前者は低速であるが極めて正確であり、後者は高速であるがガントリほど正確ではない。全体的に正確さは肝要ではなく、製造速度はコストに直接影響するので、ガルボヘッドレーザ機械が好ましい工具と言える。これは１秒間に数千ミリメートル動くことができ、典型的な手術刀に対して約５秒間のエッチング時間で全体的な溶融除去領域をもたらす。
【００８７】
図３７Ａ〜図３７Ｃは、本発明の一実施形態に従って製造される手術刀３４０のさらなる図を示す。図３７Ａに、手術刀の様々なパラメータを示す。例えば、側部切削長さ，先端−肩長さおよびプロファイル角度を示す。各パラメータの値は、ブレードの設計および期待される用途に応じて異なる。ただし、手術刀および非手術刀を製造するための方法の利点（以下で説明する）により、こうした方法に従って製造されるいくつかの手術刀のプロファイル角度は、通常、そうなるよりも小さくすることができる。図示目的のためだけであり、また限定的な意味として取られるべきではないが、本発明の一実施形態による特定のブレードプロファイルでは約６０°のプロファイル角度が得られる。図３７Ｂおよび図３７Ｃは、上述したさらなるパラメータを示す。
【００８８】
当該分野の技術者によく知られたさらなる工業用語およびパラメータは、ブレードの刃先半径である。「切削半径」すなわち「刃先半径」は、皮膚，目（眼科用途の場合）またはその他の材料／物質を切る鋭利な刃先の半径である。例えば、外科医が患者の目を切ったり切開したりするためにブレードを使用する場合、使用するブレードが可能な限り鋭利であることが決定的に重要でないとしても非常に重要である。図３８Ａおよび図３８Ｂは、本発明の一実施形態に従って製造された手術刀の刃先半径を示す。図３８Ｂは、図３８Ａのブレード３５０のＡ−Ａ線に沿った図面である。以下で説明するような本発明の実施形態により製造される（外科用または非外科用の）ブレードは、約３０nmから約６０nmの範囲の刃先半径を有することができ、本発明の一実施形態では、約４０nmの刃先半径を有することができる。表IIおよび表IIIは、金属ブレードの刃先半径および以下で説明する本発明の実施形態によって製造されたシリコンブレードの刃先半径の測定で蓄積された生データを示す。このデータは図３９に、本明細書で説明した本発明の実施形態により製造されたブレードの刃先半径の範囲を示す第１の曲線３６２によってまとめられており、これは図３９に第２の曲線３６４で示す金属ブレードの刃先半径の範囲よりもかなり小さい。より小さい刃先半径によって、より鋭利なブレードが製作される。
【００８９】
【表２】
【００９０】
【表３】
【００９１】
上述したように、転化ステップ（図１でステップ１０２１として示した）により、基板の材料が新しい化合物に変化する（図２５Ａおよび図２５Ｂ参照）。転化処理で使用することができる元素および化合物として、酸素またはＨ２Ｏ（基板材料がシリコンである場合二酸化シリコン(ＳiＯ２)を生成する），アンモニアまたは窒素（窒化シリコン(ＳiＮ３)を生成する）あるいは何らかの炭素ベースの化合物（炭化シリコン(ＳiＣ)を生成する）が挙げられる。半導体業界でよく知られているように、その他の元素をシリコンまたはその他の基板材料と共に使用することができる。転化層（基板材料の新しい化合物に転化された部分）は、ブレードの大部分に比べて比較的薄い。実際の厚さは約０.１μmから約１０.０μmである。本明細書に記載するいかなる方法によって製作されたいかなるブレードにも、転化層を作り出すために転化処理を行うことができる。この方法ステップはまた、基板材料からブレードを製作するための上記いかなる方法に追加することもできる。
【００９２】
本発明をそのいくつかの例示的な実施形態を参照しながら説明してきた。ただし、本発明を上記例示的な実施形態以外の特定の形態で実施することができることは、当該分野の技術者には容易に理解されよう。これは、本発明の精神および範囲から逸脱することなく行うことができる。例示的な実施形態は説明的なものに過ぎず、決して限定的なものであると考えられるべきではない。本発明の範囲は、上記明細書によってではなく、添付の特許請求の範囲およびその均等概念によって定義される。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】シリコンから両面傾斜の手術刀を製造する本発明の第１の実施形態による方法の工程図を示す。
【図２】シリコンから片面傾斜の手術刀を製造する本発明の第２の実施形態による方法の工程図を示す。
【図３】シリコンから片面傾斜の手術刀を製造する本発明の第３の実施形態による別な方法の工程図を示す。
【図４】取り付けアセンブリ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】取り付けアセンブリにテープで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】シリコンウェーハをプレカットしてシリコンウェーハに溝を機械加工するのを補助する本発明の一実施形態によるレーザウォータジェットの使用方法を示す。
【図７Ａ】シリコンウェーハに溝を機械加工するために用いられる本発明の一実施形態によるダイシングソーブレードの形状を示す。
【図７Ｂ】シリコンウェーハに溝を機械加工するために用いられる本発明の一実施形態によるダイシングソーブレードの形状を示す。
【図７Ｃ】シリコンウェーハに溝を機械加工するために用いられる本発明の一実施形態によるダイシングソーブレードの形状を示す。
【図７Ｄ】シリコンウェーハに溝を機械加工するために用いられる本発明の一実施形態によるダイシングソーブレードの形状を示す。
【図８】支持体に取り付けられたシリコンウェーハを通過する本発明の一実施形態によるダイシングソーブレードの動作を示す。
【図８Ａ】ダイシングソーブレードを用いてシリコンウェーハに溝を機械加工する際の本発明の一実施形態によるスロットの使用方法を示す。
【図８Ｂ】ダイシングソーブレードを用いてシリコンウェーハに溝を機械加工する際の本発明の一実施形態によるスロットの使用方法を示す。
【図８Ｃ】ダイシングソーブレードを用いてシリコンウェーハに溝を機械加工する際の本発明の一実施形態によるスロットの使用方法を示す。
【図９】テープで取り付けられたシリコンウェーハに溝を機械加工する本発明の一実施形態によるダイシングソーブレードの断面図を示す。
【図１０Ａ】本発明の一実施形態により製造された片面傾斜の切れ刃を持つシリコン手術刀を示す。
【図１０Ｂ】本発明の一実施形態により製造された両面傾斜の切れ刃を持つシリコン手術刀を示す。
【図１１】レーザシステムを用いてシリコンウェーハに溝を機械加工する本発明の一実施形態によるブロック図を示す。
【図１２】超音波加工システムを用いてシリコンウェーハに溝を機械加工する本発明の一実施形態によるブロック図を示す。
【図１３】熱間鍛造システムを用いてシリコンウェーハに溝を機械加工する本発明の一実施形態によるブロック図を示す。
【図１４】両面に溝が機械加工されると共に機械加工された面の一方に被膜が施された本発明の一実施形態によるシリコンウェーハを示す。
【図１５】テープで取り付けられたシリコンウェーハに第２の溝を機械加工する本発明の一実施形態によるダイシングソーブレードの断面図を示す。
【図１６】両面に溝が機械加工された本発明の一実施形態によるシリコンウェーハの断面図を示す。
【図１７Ａ】機械加工された溝を両面に持つシリコンウェーハに対して行われる本発明の一実施形態による等方性エッチング処理を示す。
【図１７Ｂ】機械加工された溝を両面に持つシリコンウェーハに対して行われる本発明の一実施形態による等方性エッチング処理を示す。
【図１８Ａ】機械加工された溝を両面に持つと共に被膜層を片面に持つシリコンウェーハに対して行われる本発明の一実施形態による等方性エッチング処理を示す。
【図１８Ｂ】機械加工された溝を両面に持つと共に被膜層を片面に持つシリコンウェーハに対して行われる本発明の一実施形態による等方性エッチング処理を示す。
【図１９】本発明の一実施形態により製造された片面に被覆層を持つ両面傾斜のシリコン手術刀の結果的に得られる切れ刃を示す。
【図２０Ａ】本発明の方法により製造することができる手術刀の一例を示す。
【図２０Ｂ】本発明の方法により製造することができる手術刀の一例を示す。
【図２０Ｃ】本発明の方法により製造することができる手術刀の一例を示す。
【図２０Ｄ】本発明の方法により製造することができる手術刀の一例を示す。
【図２０Ｅ】本発明の方法により製造することができる手術刀の一例を示す。
【図２０Ｆ】本発明の方法により製造することができる手術刀の一例を示す。
【図２０Ｇ】本発明の方法により製造することができる手術刀の一例を示す。
【図２１Ａ】本発明の一実施形態により製造されたシリコン手術刀の切れ刃の側面図を５０００倍の倍率で示す。
【図２１Ｂ】ステンレス鋼製の切れ刃の側面図を倍率５０００倍で示す。
【図２２Ａ】本発明の一実施形態により製造されたシリコン手術刀の切れ刃の上面図を１００００倍の倍率で示す。
【図２２Ｂ】ステンレス鋼製の切れ刃の上面図を１００００倍の倍率で示す。
【図２３Ａ】機械加工された溝を片面に持つと共に被膜層を他方の面に持つシリコンウェーハに対して本発明のさらなる一実施形態による等方性エッチング処理を示す。
【図２３Ｂ】機械加工された溝を片面に持つと共に被膜層を他方の面に持つシリコンウェーハに対して本発明のさらなる一実施形態による等方性エッチング処理を示す。
【図２４】本発明の一実施形態により製造された柄および手術刀のポスト−スロットアセンブリを示す。
【図２５Ａ】結晶質材料製の切れ刃の輪郭投影図を示す。
【図２５Ｂ】本発明の一実施形態による層転化処理を含む結晶質材料製の切れ刃の輪郭投影図を示す。
【図２６】ルータを用いて結晶質材料に直線状または非直線状の溝を機械加工する本発明の一実施形態によるステップを示す。
【図２７】ルータを用いて結晶質材料に直線状または非直線状の溝を機械加工する本発明の一実施形態によるステップを示す。
【図２８】ルータを用いて結晶質材料に直線状または非直線状の溝を機械加工する本発明の一実施形態によるステップを示す。
【図２９】ルータを用いて結晶質材料に直線状または非直線状の溝を機械加工する本発明の一実施形態によるステップを示す。
【図３０】結晶材料に直線状または非直線状の溝をルータ加工する方法の本発明の一実施形態による工程図を示す。
【図３１Ａ】本発明の一実施形態により製造される両面傾斜複数ファセットのブレードを示す。
【図３１Ｂ】本発明の一実施形態により製造される両面傾斜複数ファセットのブレードを示す。
【図３１Ｃ】本発明の一実施形態により製造される両面傾斜複数ファセットのブレードを示す。
【図３２Ａ】本発明の一実施形態により製造された斜面角変化両面傾斜のブレードを示す。
【図３２Ｂ】本発明の一実施形態により製造される斜面角変化両面傾斜のブレードを示す。
【図３２Ｃ】本発明の一実施形態により製造される斜面角変化両面傾斜のブレードを示す。
【図３３Ａ】本発明の方法により作られる眼科および他の顕微手術の目的で使うことができる手術刀の第１の例の第１の実施形態を示す。
【図３３Ｂ】本発明の方法により作られる眼科および他の顕微手術の目的で使うことができる手術刀の第１の例の第１の実施形態を示す。
【図３３Ｃ】本発明の方法により作られる眼科および他の顕微手術の目的で使うことができる手術刀の第１の例の第１の実施形態を示す。
【図３３Ｄ】本発明の方法により作られる眼科および他の顕微手術の目的で使うことができる手術刀の第１の例の第２の実施形態を示す。
【図３４Ａ】本発明の方法により作られる眼科および他の顕微手術の目的で使うことができる手術刀の第２の例を示す。
【図３４Ｂ】本発明の方法により作られる眼科および他の顕微手術の目的で使うことができる手術刀の第２の例を示す。
【図３４Ｃ】本発明の方法により作られる眼科および他の顕微手術の目的で使うことができる手術刀の第２の例を示す。
【図３５Ａ】本発明の方法により作られる眼科および他の顕微手術の目的で使うことができる手術刀の第３の例を示す。
【図３５Ｂ】本発明の方法により作られる眼科および他の顕微手術の目的で使うことができる手術刀の第３の例を示す。
【図３５Ｃ】本発明の方法により作られる眼科および他の顕微手術の目的で使うことができる手術刀の第３の例を示す。
【図３６Ａ】本発明の方法により作られる眼科および他の顕微手術の目的で使うことができる手術刀の第４の例を示す。
【図３６Ｂ】本発明の方法により作られる眼科および他の顕微手術の目的で使うことができる手術刀の第４の例を示す。
【図３６Ｃ】本発明の方法により作られる眼科および他の顕微手術の目的で使うことができる手術刀の第４の例を示す。
【図３７Ａ】本発明の実施形態により製作される手術刀の様々な製造パラメータを示す。
【図３７Ｂ】本発明の実施形態により製作される手術刀の様々な製造パラメータを示す。
【図３７Ｃ】本発明の実施形態により製作される手術刀の様々な製造パラメータを示す。
【図３８】図３８Ａおよび図３８Ｂとも本発明の実施形態により製造される手術刀のさらなる製造パラメータを示す。
【図３９】金属製のブレードおよび本発明の実施形態によるシリコン製のブレードの刃先半径の範囲の比較を示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの刃物を結晶質材料のウェーハから製造する方法であって、
結晶質材料のウェーハのその第１の面に第１のブレードプロフィル−この第１のブレードプロフィルは前記少なくとも１つの刃物の切れ刃を具えた第１のファセットを具え、この第１のブレードプロフィルは前記第１のファセットに隣接する第２のファセットをさらに具えている−を機械加工するステップと、
前記結晶質材料のウェーハのその第２の面に第２のブレードプロフィル−この第２のブレードプロフィルは第１のファセットに沿って前記少なくとも１つの刃物の前記切れ刃を具えた第３のファセットを具え、当該第２のブレードプロフィルは前記第３のファセットに隣接する第４のファセットをさらに具えている−を機械加工するステップと、
ッ席結晶質材料のウェーハを前記少なくとも１つの刃物を形成するようにエッチングするステップと
を具えたことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記少なくとも１つのエッチングされた結晶質材料刃物を別々にするステップをさらに具えたことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記エッチングするステップは、第１の斜面の第１の角度を具えた第１の刃先角を形成するステップと、第２の斜面の第２の角度を具えた第２の刃先角を形成するステップとを具えたことを特徴とする請求項１に記載の方法、
【請求項４】
前記結晶質材料のウェーハのその第１の面に第１のブレードプロフィルを機械加工するステップは、
前記第１のファセットを第１の角度にて機械加工するステップと、
前記第２のファセットを第２の角度にて機械加工するステップと
を具えたことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記結晶質材料のウェーハのその第２の面に第２のブレードプロフィルを機械加工するステップは、
前記第３のファセットを第１の角度にて機械加工するステップと、
前記第４のファセットを第２の角度にて機械加工するステップと
を具えたことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記機械加工された結晶質材料のウェーハの第１の面を被覆するステップをさらに具えたことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記被覆するステップは、
前記機械加工された結晶質材料のウェーハの第１の面を窒化ケイ素，窒化チタン，窒化アルミニウムチタン，二酸化ケイ素，炭化ケイ素，炭化チタン、窒化ホウ素およびダイヤモンド様結晶からなるグループから選択される材料の層で被覆するステップを含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記結晶質材料のウェーハを機械加工するステップの後に前記結晶質材料のウェーハの第１の面を被覆するステップと、
その第１の面をエッチングするステップの前に前記結晶質材料のウェーハを取り付けるステップと
をさらに具えたことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記被覆するステップは、
前記形成された結晶質材料のウェーハの第１の面を窒化ケイ素，窒化チタン，窒化アルミニウムチタン，二酸化ケイ素，炭化ケイ素，炭化チタン，窒化ホウ素およびダイヤモンド様結晶からなるグループから選択される材料の層で被覆するステップを含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記結晶質材料がシリコンを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の方法により作られた刃物。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの刃物の表面に転化層を形成するステップをさらに具えたことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
少なくとも１つの刃物を結晶質材料のウェーハから製造する方法であって、
前記結晶質材料のウェーハのその第１の面に第１の可変ブレードプロフィル−この第１の可変ブレードプロフィルは刃物の尖端の第１の角度から刃物の尖端から第１の距離にて第２の角度まで変化する第１のファセットを具え、この第１のファセットは刃物の第１の切れ刃を具え、この第１の切れ刃は前記第１のブレードプロフィルを刃物の尖端から刃物の中線に対し第３の角度にて機械加工することにより形成される−を機械加工するステップと、
前記結晶質材料のウェーハのその第１の面に第２の可変ブレードプロフィル−この第２の可変ブレードプロフィルは刃物の尖端の第１の角度から刃物の尖端から第１の距離にて第２の角度まで変化する第２のファセットを具え、この第２のファセットは刃物の第２の切れ刃を具え、この第２の切れ刃は前記第１のブレードプロフィルを刃物の中線に対して第３の角度にて刃物の尖端から第１のブレードプロフィルが終わるほぼ正反対の地点まで機械加工することにより形成される−を機械加工するステップと、
前記結晶質材料のウェーハのその第２の面に第３の可変ブレードプロフィル−この第３の可変ブレードプロフィルは刃物の尖端の第１の角度から刃物の尖端から第１の距離にて第２の角度まで変化する第３ファセットを具え、この第３のファセットは刃物の前記第１の切れ刃を具え、この第１の切れ刃は第３の可変ブレードプロフィルを刃物の尖端から刃物の中線に対し第３角度にて前記第１の可変ブレードプロフィルが終わる地点のほぼ直下の地点まで機械加工することにより形成される−を機械加工するステップと、
前記結晶質材料のウェーハのその第２の面に第４の可変なブレードプロフィル−この第４の可変ブレードプロフィルは刃物の尖端の第１の角度から刃物の尖端から第１の距離にて第２の角度まで変化する第４のファセットを具え、この第４のファセットは刃物の前記第２の切れ刃を具え、この第２の切れ刃は第４の可変ブレードプロフィルを刃物の尖端から刃物の中線に対し第３の角度にてほぼ前記第２の可変ブレードプロフィルが終わる地点のほぼ直下の地点まで機械加工することにより形成される−を機械加工するステップと、
前記結晶質材料のウェーハに前記少なくとも１つの刃物を形成するようにエッチングするステップと
を具えたことを特徴とする方法。
【請求項１４】
前記少なくとも１つのエッチングされた結晶質材料刃物を別々にするステップをさらに具えたことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記機械加工された結晶質材料のウェーハの第１の面を被覆するステップをさらに具えたことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記被覆するステップは、
前記形成された結晶質材料のウェーハの第１の面を窒化ケイ素，窒化チタン，窒化アルミニウムチタン，二酸化ケイ素，炭化ケイ素，炭化チタン，窒化ホウ素およびダイヤモンド様結晶からなるグループから選択される材料の層で被覆するステップを含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記結晶質材料のウェーハを機械加工するステップの後に前記結晶質材料のウェーハの第１の面を被覆するステップと、
その第１の面をエッチングするステップの前に前記結晶質材料のウェーハを取り付けるステップと
をさらに具えたことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記被覆するステップは、
前記形成された結晶質材料のウェーハの第１の面を窒化ケイ素，窒化チタン，窒化アルミニウムチタン，二酸化ケイ素，炭化ケイ素，炭化チタン，窒化ホウ素およびダイヤモンド様結晶からなるグループから選択される材料の層で被覆するステップを含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記結晶質材料がシリコンを含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】
請求項１３に記載の方法により製造された刃物。
【請求項２１】
前記少なくとも１つの刃物の表面の転化層を形成するステップをさらに具えたことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項２２】
少なくとも１つの刃物を結晶質材料のウェーハから製造する方法であって、
前記結晶質材料のウェーハのその第１の面に第１の湾曲ブレードプロフィル−この第１の湾曲ブレードプロフィルは刃物の第１の切れ刃を具えた第１のファセットを具え、前記第１の切れ刃は前記第１の湾曲ブレードプロフィルを刃物の尖端から刃物の中線に対しほぼ第１の角度にてほぼ第１の距離に亙り機械加工することによって形成される−を機械加工するステップと、
前記結晶質材料のウェーハのその第１の面に第２の湾曲ブレードプロフィル−この第２の湾曲ブレードプロフィルは刃物の第２の切れ刃を具えた第２のファセットを具え、前記第２の切れ刃は前記第１のブレードプロフィルを刃物の尖端から刃物の中線に対しほぼ前記第１の角度にてほぼ前記第１の距離に亙り機械加工することによって形成される−を機械加工するステップと、
前記結晶質材料のウェーハをエッチングして少なくとも１つの刃物を形成するステップと
を具えたことを特徴とする方法。
【請求項２３】
前記少なくとも１つのエッチングされた結晶質材料刃物を別々にするステップをさらに具えたことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記機械加工された結晶質材料のウェーハの第１の面を被覆するステップをさらに具えたことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記被覆するステップは、
前記機械加工された結晶質材料のウェーハの第１の面を窒化ケイ素，窒化チタン，窒化アルミニウムチタン，二酸化ケイ素，炭化ケイ素，炭化チタン、窒化ホウ素およびダイヤモンド様結晶からなるグループから選択される材料の層で被覆するステップを含むことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記結晶質材料のウェーハを機械加工するステップの後に前記結晶質材料のウェーハの第１の面を被覆するステップと、
その第１の面をエッチングするステップの前に前記結晶質材料のウェーハを取り付けるステップと
をさらに具えたことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２７】
前記被覆するステップは、
前記形成された結晶質材料のウェーハの第１の面を窒化ケイ素，窒化チタン，窒化アルミニウムチタン，二酸化ケイ素，炭化ケイ素，炭化チタン，窒化ホウ素およびダイヤモンド様結晶からなるグループから選択される材料の層で被覆するステップを含むことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記結晶質材料がシリコンを含むことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２９】
請求項２２に記載の方法により製造された刃物。
【請求項３０】
前記少なくとも１つの刃物の表面に転化層を形成するステップをさらに具えたことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項３１】
少なくとも１つの刃物を結晶質材料のウェーハから製造する方法であって、
前記少なくとも１つの刃物の切れ刃を前記結晶質材料のウェーハのその第１の面に含む第１の斜面を機械加工するステップと、
この第１の斜面と共に前記少なくとも１つの刃物の切れ刃を含む第２の斜面を前記結晶質材料のウェーハのその第２の面に機械加工するステップと、
前記結晶質材料のウェーハをエッチングして前記少なくとも１つの刃物を形成するステップと
を具えたことを特徴とする方法。
【請求項３２】
前記少なくとも１つのエッチングされた結晶質材料刃物を別々にするステップをさらに具えたことを特徴とする請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記機械加工された結晶質材料のウェーハの第１の面を被覆するステップをさらに具えたことを特徴とする請求項３１に記載の方法。
【請求項３４】
前記被覆するステップは、
前記機械加工された結晶質材料のウェーハの第１の面を窒化ケイ素，窒化チタン，窒化アルミニウムチタン，二酸化ケイ素，炭化ケイ素，炭化チタン、窒化ホウ素およびダイヤモンド様結晶からなるグループから選択される材料の層で被覆するステップを含むことを特徴とする請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記結晶質材料のウェーハを機械加工するステップの後に前記結晶質材料のウェーハの第１の面を被覆するステップと、
その第１の面をエッチングするステップの前に前記結晶質材料のウェーハを取り付けるステップと
をさらに具えたことを特徴とする請求項３１に記載の方法。
【請求項３６】
前記被覆するステップは、
前記形成された結晶質材料のウェーハの第１の面を窒化ケイ素，窒化チタン，窒化アルミニウムチタン，二酸化ケイ素，炭化ケイ素，炭化チタン，窒化ホウ素およびダイヤモンド様結晶からなるグループから選択される材料の層で被覆するステップを含むことを特徴とする請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記結晶質材料がシリコンを含むことを特徴とする請求項３１に記載の方法。
【請求項３８】
請求項３１に記載の方法により作られた刃物。
【請求項３９】
前記少なくとも１つの刃物の表面の転化層を形成するステップをさらに具えたことを特徴とする請求項３１に記載の方法。
【請求項４０】
少なくとも１つの刃物を結晶質材料のウェーハから製造する方法であって、
前記少なくとも１つの刃物の切れ刃を具えた斜面を前記結晶質材料のウェーハのその第１の面に機械加工−この機械加工は第１の地点にて始まり、第２の地点までほぼ一定の半径の円弧に沿って第１の角距離に亙りほぼ円形に続く−するステップと、
前記結晶質材料のウェーハをエッチングして前記少なくとも１つの刃物を形成するステップと
を具えたことを特徴とする方法。
【請求項４１】
前記少なくとも１つのエッチングされた結晶質材料刃物を別々にするステップをさらに具えたことを特徴とする請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記機械加工された結晶質材料のウェーハの第１の面を被覆するステップをさらに具えたことを特徴とする請求項４０に記載の方法。
【請求項４３】
前記被覆するステップは、
前記機械加工された結晶質材料のウェーハの第１の面を窒化ケイ素，窒化チタン，窒化アルミニウムチタン，二酸化ケイ素，炭化ケイ素，炭化チタン、窒化ホウ素およびダイヤモンド様結晶からなるグループから選択される材料の層で被覆するステップを含むことを特徴とする請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記結晶質材料のウェーハを機械加工するステップの後に前記結晶質材料のウェーハの第１の面を被覆するステップと、
その第１の面をエッチングするステップの前に前記結晶質材料のウェーハを取り付けるステップと
をさらに具えたことを特徴とする請求項４０に記載の方法。
【請求項４５】
前記被覆するステップは、
前記形成された結晶質材料のウェーハの第１の面を窒化ケイ素，窒化チタン，窒化アルミニウムチタン，二酸化ケイ素，炭化ケイ素，炭化チタン，窒化ホウ素およびダイヤモンド様結晶からなるグループから選択される材料の層で被覆するステップを含むことを特徴とする請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
結晶質材料がシリコンを含むことを特徴とする請求項４０に記載の方法。
【請求項４７】
請求項４０の方法により製造された刃物。
【請求項４８】
前記少なくとも１つの刃物の表面に転化層を形成するステップをさらに具えたことを特徴とする請求項４０に記載の方法。
【請求項４９】
少なくとも１つの刃物を結晶質材料のウェーハから製造する方法であって、
前記少なくとも１つの刃物の切れ刃を具えた斜面を前記結晶質材料のウェーハのその第１の面に機械加工−この機械加工は、刃物の中線に対し第１の角度にある第１の地点にて始まり、第２の地点まで直線状態にて第１の距離に亙って続き、次いてこの第２の地点から第３の地点までほぼ一定半径の円弧に沿って第１の角距離に亙り第３の地点に対しほぼ円形に続き、前記第３の地点から第４の地点まで直線状態にて前記第１の距離に亙って続く−するステップと、
前記結晶質材料のウェーハをエッチングして前記少なくとも１つの刃物を形成するステップと
を具えたことを特徴とする方法。
【請求項５０】
前記少なくとも１つのエッチングされた結晶質材料の刃物を別々にするステップをさらに具えたことを特徴とする請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
前記機械加工された結晶質材料のウェーハの前記第１の面を被覆するステップをさらに具えたことを特徴とする請求項４９に記載の方法。
【請求項５２】
前記被覆するステップは、
前記機械加工された結晶質材料のウェーハの第１の面を窒化ケイ素，窒化チタン，窒化アルミニウムチタン，二酸化ケイ素，炭化ケイ素，炭化チタン、窒化ホウ素およびダイヤモンド様結晶からなるグループから選択される材料の層で被覆するステップを含むことを特徴とする請求項５１に記載の方法。
【請求項５３】
前記結晶質材料のウェーハを機械加工するステップの後に前記結晶質材料のウェーハの第１の面を被覆するステップと、
その第１の面をエッチングするステップの前に前記結晶質材料のウェーハを取り付けるステップと
をさらに具えたことを特徴とする請求項４９に記載の方法。
【請求項５４】
前記被覆するステップは、
前記形成された結晶質材料のウェーハの第１の面を窒化ケイ素，窒化チタン，窒化アルミニウムチタン，二酸化ケイ素，炭化ケイ素，炭化チタン，窒化ホウ素およびダイヤモンド様結晶からなるグループから選択される材料の層で被覆するステップを含むことを特徴とする請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
前記結晶質材料がシリコンを含むことを特徴とする請求項４９に記載の方法。
【請求項５６】
請求項４９に記載の方法により製造された刃物。
【請求項５７】
前記少なくとも１つの刃物の表面に転化層を形成するステップをさらに具えたことを特徴とする請求項４９に記載の方法。
【請求項１】
少なくとも１つの刃物を結晶質材料のウェーハから製造する方法であって、
結晶質材料のウェーハのその第１の面に第１のブレードプロフィル−この第１のブレードプロフィルは前記少なくとも１つの刃物の切れ刃を具えた第１のファセットを具え、この第１のブレードプロフィルは前記第１のファセットに隣接する第２のファセットをさらに具えている−を機械加工するステップと、
前記結晶質材料のウェーハのその第２の面に第２のブレードプロフィル−この第２のブレードプロフィルは第１のファセットに沿って前記少なくとも１つの刃物の前記切れ刃を具えた第３のファセットを具え、当該第２のブレードプロフィルは前記第３のファセットに隣接する第４のファセットをさらに具えている−を機械加工するステップと、
ッ席結晶質材料のウェーハを前記少なくとも１つの刃物を形成するようにエッチングするステップと
を具えたことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記少なくとも１つのエッチングされた結晶質材料刃物を別々にするステップをさらに具えたことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記エッチングするステップは、第１の斜面の第１の角度を具えた第１の刃先角を形成するステップと、第２の斜面の第２の角度を具えた第２の刃先角を形成するステップとを具えたことを特徴とする請求項１に記載の方法、
【請求項４】
前記結晶質材料のウェーハのその第１の面に第１のブレードプロフィルを機械加工するステップは、
前記第１のファセットを第１の角度にて機械加工するステップと、
前記第２のファセットを第２の角度にて機械加工するステップと
を具えたことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記結晶質材料のウェーハのその第２の面に第２のブレードプロフィルを機械加工するステップは、
前記第３のファセットを第１の角度にて機械加工するステップと、
前記第４のファセットを第２の角度にて機械加工するステップと
を具えたことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記機械加工された結晶質材料のウェーハの第１の面を被覆するステップをさらに具えたことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記被覆するステップは、
前記機械加工された結晶質材料のウェーハの第１の面を窒化ケイ素，窒化チタン，窒化アルミニウムチタン，二酸化ケイ素，炭化ケイ素，炭化チタン、窒化ホウ素およびダイヤモンド様結晶からなるグループから選択される材料の層で被覆するステップを含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記結晶質材料のウェーハを機械加工するステップの後に前記結晶質材料のウェーハの第１の面を被覆するステップと、
その第１の面をエッチングするステップの前に前記結晶質材料のウェーハを取り付けるステップと
をさらに具えたことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記被覆するステップは、
前記形成された結晶質材料のウェーハの第１の面を窒化ケイ素，窒化チタン，窒化アルミニウムチタン，二酸化ケイ素，炭化ケイ素，炭化チタン，窒化ホウ素およびダイヤモンド様結晶からなるグループから選択される材料の層で被覆するステップを含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記結晶質材料がシリコンを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の方法により作られた刃物。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの刃物の表面に転化層を形成するステップをさらに具えたことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
少なくとも１つの刃物を結晶質材料のウェーハから製造する方法であって、
前記結晶質材料のウェーハのその第１の面に第１の可変ブレードプロフィル−この第１の可変ブレードプロフィルは刃物の尖端の第１の角度から刃物の尖端から第１の距離にて第２の角度まで変化する第１のファセットを具え、この第１のファセットは刃物の第１の切れ刃を具え、この第１の切れ刃は前記第１のブレードプロフィルを刃物の尖端から刃物の中線に対し第３の角度にて機械加工することにより形成される−を機械加工するステップと、
前記結晶質材料のウェーハのその第１の面に第２の可変ブレードプロフィル−この第２の可変ブレードプロフィルは刃物の尖端の第１の角度から刃物の尖端から第１の距離にて第２の角度まで変化する第２のファセットを具え、この第２のファセットは刃物の第２の切れ刃を具え、この第２の切れ刃は前記第１のブレードプロフィルを刃物の中線に対して第３の角度にて刃物の尖端から第１のブレードプロフィルが終わるほぼ正反対の地点まで機械加工することにより形成される−を機械加工するステップと、
前記結晶質材料のウェーハのその第２の面に第３の可変ブレードプロフィル−この第３の可変ブレードプロフィルは刃物の尖端の第１の角度から刃物の尖端から第１の距離にて第２の角度まで変化する第３ファセットを具え、この第３のファセットは刃物の前記第１の切れ刃を具え、この第１の切れ刃は第３の可変ブレードプロフィルを刃物の尖端から刃物の中線に対し第３角度にて前記第１の可変ブレードプロフィルが終わる地点のほぼ直下の地点まで機械加工することにより形成される−を機械加工するステップと、
前記結晶質材料のウェーハのその第２の面に第４の可変なブレードプロフィル−この第４の可変ブレードプロフィルは刃物の尖端の第１の角度から刃物の尖端から第１の距離にて第２の角度まで変化する第４のファセットを具え、この第４のファセットは刃物の前記第２の切れ刃を具え、この第２の切れ刃は第４の可変ブレードプロフィルを刃物の尖端から刃物の中線に対し第３の角度にてほぼ前記第２の可変ブレードプロフィルが終わる地点のほぼ直下の地点まで機械加工することにより形成される−を機械加工するステップと、
前記結晶質材料のウェーハに前記少なくとも１つの刃物を形成するようにエッチングするステップと
を具えたことを特徴とする方法。
【請求項１４】
前記少なくとも１つのエッチングされた結晶質材料刃物を別々にするステップをさらに具えたことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記機械加工された結晶質材料のウェーハの第１の面を被覆するステップをさらに具えたことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記被覆するステップは、
前記形成された結晶質材料のウェーハの第１の面を窒化ケイ素，窒化チタン，窒化アルミニウムチタン，二酸化ケイ素，炭化ケイ素，炭化チタン，窒化ホウ素およびダイヤモンド様結晶からなるグループから選択される材料の層で被覆するステップを含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記結晶質材料のウェーハを機械加工するステップの後に前記結晶質材料のウェーハの第１の面を被覆するステップと、
その第１の面をエッチングするステップの前に前記結晶質材料のウェーハを取り付けるステップと
をさらに具えたことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記被覆するステップは、
前記形成された結晶質材料のウェーハの第１の面を窒化ケイ素，窒化チタン，窒化アルミニウムチタン，二酸化ケイ素，炭化ケイ素，炭化チタン，窒化ホウ素およびダイヤモンド様結晶からなるグループから選択される材料の層で被覆するステップを含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記結晶質材料がシリコンを含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】
請求項１３に記載の方法により製造された刃物。
【請求項２１】
前記少なくとも１つの刃物の表面の転化層を形成するステップをさらに具えたことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項２２】
少なくとも１つの刃物を結晶質材料のウェーハから製造する方法であって、
前記結晶質材料のウェーハのその第１の面に第１の湾曲ブレードプロフィル−この第１の湾曲ブレードプロフィルは刃物の第１の切れ刃を具えた第１のファセットを具え、前記第１の切れ刃は前記第１の湾曲ブレードプロフィルを刃物の尖端から刃物の中線に対しほぼ第１の角度にてほぼ第１の距離に亙り機械加工することによって形成される−を機械加工するステップと、
前記結晶質材料のウェーハのその第１の面に第２の湾曲ブレードプロフィル−この第２の湾曲ブレードプロフィルは刃物の第２の切れ刃を具えた第２のファセットを具え、前記第２の切れ刃は前記第１のブレードプロフィルを刃物の尖端から刃物の中線に対しほぼ前記第１の角度にてほぼ前記第１の距離に亙り機械加工することによって形成される−を機械加工するステップと、
前記結晶質材料のウェーハをエッチングして少なくとも１つの刃物を形成するステップと
を具えたことを特徴とする方法。
【請求項２３】
前記少なくとも１つのエッチングされた結晶質材料刃物を別々にするステップをさらに具えたことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記機械加工された結晶質材料のウェーハの第１の面を被覆するステップをさらに具えたことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記被覆するステップは、
前記機械加工された結晶質材料のウェーハの第１の面を窒化ケイ素，窒化チタン，窒化アルミニウムチタン，二酸化ケイ素，炭化ケイ素，炭化チタン、窒化ホウ素およびダイヤモンド様結晶からなるグループから選択される材料の層で被覆するステップを含むことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記結晶質材料のウェーハを機械加工するステップの後に前記結晶質材料のウェーハの第１の面を被覆するステップと、
その第１の面をエッチングするステップの前に前記結晶質材料のウェーハを取り付けるステップと
をさらに具えたことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２７】
前記被覆するステップは、
前記形成された結晶質材料のウェーハの第１の面を窒化ケイ素，窒化チタン，窒化アルミニウムチタン，二酸化ケイ素，炭化ケイ素，炭化チタン，窒化ホウ素およびダイヤモンド様結晶からなるグループから選択される材料の層で被覆するステップを含むことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記結晶質材料がシリコンを含むことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２９】
請求項２２に記載の方法により製造された刃物。
【請求項３０】
前記少なくとも１つの刃物の表面に転化層を形成するステップをさらに具えたことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項３１】
少なくとも１つの刃物を結晶質材料のウェーハから製造する方法であって、
前記少なくとも１つの刃物の切れ刃を前記結晶質材料のウェーハのその第１の面に含む第１の斜面を機械加工するステップと、
この第１の斜面と共に前記少なくとも１つの刃物の切れ刃を含む第２の斜面を前記結晶質材料のウェーハのその第２の面に機械加工するステップと、
前記結晶質材料のウェーハをエッチングして前記少なくとも１つの刃物を形成するステップと
を具えたことを特徴とする方法。
【請求項３２】
前記少なくとも１つのエッチングされた結晶質材料刃物を別々にするステップをさらに具えたことを特徴とする請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記機械加工された結晶質材料のウェーハの第１の面を被覆するステップをさらに具えたことを特徴とする請求項３１に記載の方法。
【請求項３４】
前記被覆するステップは、
前記機械加工された結晶質材料のウェーハの第１の面を窒化ケイ素，窒化チタン，窒化アルミニウムチタン，二酸化ケイ素，炭化ケイ素，炭化チタン、窒化ホウ素およびダイヤモンド様結晶からなるグループから選択される材料の層で被覆するステップを含むことを特徴とする請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記結晶質材料のウェーハを機械加工するステップの後に前記結晶質材料のウェーハの第１の面を被覆するステップと、
その第１の面をエッチングするステップの前に前記結晶質材料のウェーハを取り付けるステップと
をさらに具えたことを特徴とする請求項３１に記載の方法。
【請求項３６】
前記被覆するステップは、
前記形成された結晶質材料のウェーハの第１の面を窒化ケイ素，窒化チタン，窒化アルミニウムチタン，二酸化ケイ素，炭化ケイ素，炭化チタン，窒化ホウ素およびダイヤモンド様結晶からなるグループから選択される材料の層で被覆するステップを含むことを特徴とする請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記結晶質材料がシリコンを含むことを特徴とする請求項３１に記載の方法。
【請求項３８】
請求項３１に記載の方法により作られた刃物。
【請求項３９】
前記少なくとも１つの刃物の表面の転化層を形成するステップをさらに具えたことを特徴とする請求項３１に記載の方法。
【請求項４０】
少なくとも１つの刃物を結晶質材料のウェーハから製造する方法であって、
前記少なくとも１つの刃物の切れ刃を具えた斜面を前記結晶質材料のウェーハのその第１の面に機械加工−この機械加工は第１の地点にて始まり、第２の地点までほぼ一定の半径の円弧に沿って第１の角距離に亙りほぼ円形に続く−するステップと、
前記結晶質材料のウェーハをエッチングして前記少なくとも１つの刃物を形成するステップと
を具えたことを特徴とする方法。
【請求項４１】
前記少なくとも１つのエッチングされた結晶質材料刃物を別々にするステップをさらに具えたことを特徴とする請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記機械加工された結晶質材料のウェーハの第１の面を被覆するステップをさらに具えたことを特徴とする請求項４０に記載の方法。
【請求項４３】
前記被覆するステップは、
前記機械加工された結晶質材料のウェーハの第１の面を窒化ケイ素，窒化チタン，窒化アルミニウムチタン，二酸化ケイ素，炭化ケイ素，炭化チタン、窒化ホウ素およびダイヤモンド様結晶からなるグループから選択される材料の層で被覆するステップを含むことを特徴とする請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記結晶質材料のウェーハを機械加工するステップの後に前記結晶質材料のウェーハの第１の面を被覆するステップと、
その第１の面をエッチングするステップの前に前記結晶質材料のウェーハを取り付けるステップと
をさらに具えたことを特徴とする請求項４０に記載の方法。
【請求項４５】
前記被覆するステップは、
前記形成された結晶質材料のウェーハの第１の面を窒化ケイ素，窒化チタン，窒化アルミニウムチタン，二酸化ケイ素，炭化ケイ素，炭化チタン，窒化ホウ素およびダイヤモンド様結晶からなるグループから選択される材料の層で被覆するステップを含むことを特徴とする請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
結晶質材料がシリコンを含むことを特徴とする請求項４０に記載の方法。
【請求項４７】
請求項４０の方法により製造された刃物。
【請求項４８】
前記少なくとも１つの刃物の表面に転化層を形成するステップをさらに具えたことを特徴とする請求項４０に記載の方法。
【請求項４９】
少なくとも１つの刃物を結晶質材料のウェーハから製造する方法であって、
前記少なくとも１つの刃物の切れ刃を具えた斜面を前記結晶質材料のウェーハのその第１の面に機械加工−この機械加工は、刃物の中線に対し第１の角度にある第１の地点にて始まり、第２の地点まで直線状態にて第１の距離に亙って続き、次いてこの第２の地点から第３の地点までほぼ一定半径の円弧に沿って第１の角距離に亙り第３の地点に対しほぼ円形に続き、前記第３の地点から第４の地点まで直線状態にて前記第１の距離に亙って続く−するステップと、
前記結晶質材料のウェーハをエッチングして前記少なくとも１つの刃物を形成するステップと
を具えたことを特徴とする方法。
【請求項５０】
前記少なくとも１つのエッチングされた結晶質材料の刃物を別々にするステップをさらに具えたことを特徴とする請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
前記機械加工された結晶質材料のウェーハの前記第１の面を被覆するステップをさらに具えたことを特徴とする請求項４９に記載の方法。
【請求項５２】
前記被覆するステップは、
前記機械加工された結晶質材料のウェーハの第１の面を窒化ケイ素，窒化チタン，窒化アルミニウムチタン，二酸化ケイ素，炭化ケイ素，炭化チタン、窒化ホウ素およびダイヤモンド様結晶からなるグループから選択される材料の層で被覆するステップを含むことを特徴とする請求項５１に記載の方法。
【請求項５３】
前記結晶質材料のウェーハを機械加工するステップの後に前記結晶質材料のウェーハの第１の面を被覆するステップと、
その第１の面をエッチングするステップの前に前記結晶質材料のウェーハを取り付けるステップと
をさらに具えたことを特徴とする請求項４９に記載の方法。
【請求項５４】
前記被覆するステップは、
前記形成された結晶質材料のウェーハの第１の面を窒化ケイ素，窒化チタン，窒化アルミニウムチタン，二酸化ケイ素，炭化ケイ素，炭化チタン，窒化ホウ素およびダイヤモンド様結晶からなるグループから選択される材料の層で被覆するステップを含むことを特徴とする請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
前記結晶質材料がシリコンを含むことを特徴とする請求項４９に記載の方法。
【請求項５６】
請求項４９に記載の方法により製造された刃物。
【請求項５７】
前記少なくとも１つの刃物の表面に転化層を形成するステップをさらに具えたことを特徴とする請求項４９に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図７Ｄ】
【図８】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７Ａ】
【図１７Ｂ】
【図１８Ａ】
【図１８Ｂ】
【図１９】
【図２０Ａ】
【図２０Ｂ】
【図２０Ｃ】
【図２０Ｄ】
【図２０Ｅ】
【図２０Ｆ】
【図２０Ｇ】
【図２１Ａ】
【図２１Ｂ】
【図２２Ａ】
【図２２Ｂ】
【図２３Ａ】
【図２３Ｂ】
【図２４】
【図２５Ａ】
【図２５Ｂ】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１Ａ】
【図３１Ｂ】
【図３１Ｃ】
【図３２Ａ】
【図３２Ｂ】
【図３２Ｃ】
【図３２Ｄ】
【図３３Ａ】
【図３３Ｂ】
【図３３Ｃ】
【図３３Ｄ】
【図３４Ａ】
【図３４Ｂ】
【図３４Ｃ】
【図３５Ａ】
【図３５Ｂ】
【図３５Ｃ】
【図３６Ａ】
【図３６Ｂ】
【図３６Ｃ】
【図３７Ａ】
【図３７Ｂ】
【図３７Ｃ】
【図３８】
【図３９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図７Ｄ】
【図８】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７Ａ】
【図１７Ｂ】
【図１８Ａ】
【図１８Ｂ】
【図１９】
【図２０Ａ】
【図２０Ｂ】
【図２０Ｃ】
【図２０Ｄ】
【図２０Ｅ】
【図２０Ｆ】
【図２０Ｇ】
【図２１Ａ】
【図２１Ｂ】
【図２２Ａ】
【図２２Ｂ】
【図２３Ａ】
【図２３Ｂ】
【図２４】
【図２５Ａ】
【図２５Ｂ】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１Ａ】
【図３１Ｂ】
【図３１Ｃ】
【図３２Ａ】
【図３２Ｂ】
【図３２Ｃ】
【図３２Ｄ】
【図３３Ａ】
【図３３Ｂ】
【図３３Ｃ】
【図３３Ｄ】
【図３４Ａ】
【図３４Ｂ】
【図３４Ｃ】
【図３５Ａ】
【図３５Ｂ】
【図３５Ｃ】
【図３６Ａ】
【図３６Ｂ】
【図３６Ｃ】
【図３７Ａ】
【図３７Ｂ】
【図３７Ｃ】
【図３８】
【図３９】
【公表番号】特表２００７−５０５７０６（Ｐ２００７−５０５７０６Ａ）
【公表日】平成１９年３月１５日（２００７．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５２７０６８（Ｐ２００６−５２７０６８）
【出願日】平成１６年９月１７日（２００４．９．１７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０３０５５０
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０２７７２９
【国際公開日】平成１７年３月３１日（２００５．３．３１）
【出願人】（５９５１１７０９１）ベクトン・ディキンソン・アンド・カンパニー (539)
【氏名又は名称原語表記】ＢＥＣＴＯＮ， ＤＩＣＫＩＮＳＯＮ ＡＮＤ ＣＯＭＰＡＮＹ
【住所又は居所原語表記】１ ＢＥＣＴＯＮ ＤＲＩＶＥ， ＦＲＡＮＫＬＩＮ ＬＡＫＥＳ， ＮＥＷ ＪＥＲＳＥＹ ０７４１７−１８８０， ＵＮＩＴＥＤ ＳＴＡＴＥＳ ＯＦ ＡＭＥＲＩＣＡ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年３月１５日（２００７．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月１７日（２００４．９．１７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０３０５５０
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０２７７２９
【国際公開日】平成１７年３月３１日（２００５．３．３１）
【出願人】（５９５１１７０９１）ベクトン・ディキンソン・アンド・カンパニー (539)
【氏名又は名称原語表記】ＢＥＣＴＯＮ， ＤＩＣＫＩＮＳＯＮ ＡＮＤ ＣＯＭＰＡＮＹ
【住所又は居所原語表記】１ ＢＥＣＴＯＮ ＤＲＩＶＥ， ＦＲＡＮＫＬＩＮ ＬＡＫＥＳ， ＮＥＷ ＪＥＲＳＥＹ ０７４１７−１８８０， ＵＮＩＴＥＤ ＳＴＡＴＥＳ ＯＦ ＡＭＥＲＩＣＡ
【Ｆターム（参考）】
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