特開 2022-156771 微粒子捕捉用フィルタ、微粒子捕捉用フィルタの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022156771

(43)【公開日】2022-10-14

(54)【発明の名称】微粒子捕捉用フィルタ、微粒子捕捉用フィルタの製造方法

(51)【国際特許分類】

   B01D 39/20 20060101AFI20221006BHJP

   C03B 33/09 20060101ALI20221006BHJP

   B23K 26/382 20140101ALI20221006BHJP

   B01D 39/16 20060101ALI20221006BHJP

【ＦＩ】

B01D39/20 B

C03B33/09

B23K26/382

B01D39/16 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】18

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021060626

(22)【出願日】2021-03-31

(71)【出願人】

【識別番号】000000044

【氏名又は名称】ＡＧＣ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】岩田 大二郎

(72)【発明者】

【氏名】眞下 尚洋

(72)【発明者】

【氏名】龍腰 健太郎

(72)【発明者】

【氏名】小▲高▼ 秀文

【テーマコード（参考）】

4D019

4E168

4G015

【Ｆターム（参考）】

4D019AA03

4D019BA04

4D019BA13

4D019BB08

4D019BB09

4D019BC20

4D019BD01

4D019CB06

4E168AD12

4E168DA43

4E168FD01

4E168JA14

4E168JA17

4G015FA09

4G015FB01

(57)【要約】

【課題】レーザ加工技術を利用して製造することが可能な構成を有する、微粒子捕捉用フィルタを提供する。
【解決手段】微粒子捕捉用フィルタであって、第１の表面および第２の表面を有し、厚さが５０μｍ以上である透明な本体と、該本体の前記第１の表面から前記第２の表面まで貫通する複数の貫通孔と、を有し、前記第２の表面からの深さが１０μｍの位置を基準深さＤ_Ｓと定め、各貫通孔において、前記基準深さＤ_Ｓにおける最小断面寸法）をφ_Ｐとし、前記基準深さＤ_Ｓと前記第２の表面との間における最小断面寸法をφ_Ｑとしたとき、φ_Ｑ≦０．６μｍであり、φ_Ｑ／φ_Ｐ≦０．５である、微粒子捕捉用フィルタ。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

微粒子捕捉用フィルタであって、
第１の表面および第２の表面を有し、厚さが５０μｍ以上である透明な本体と、
該本体の前記第１の表面から前記第２の表面まで貫通する複数の貫通孔と、
を有し、
前記第２の表面からの深さが１０μｍの位置を基準深さＤ_Ｓと定め、
各貫通孔において、前記基準深さＤ_Ｓにおける最小断面寸法をφ_Ｐとし、前記基準深さＤ_Ｓと前記第２の表面との間における最小断面寸法をφ_Ｑとしたとき、
φ_Ｑ≦０．６μｍであり、φ_Ｑ／φ_Ｐ≦０．５である、微粒子捕捉用フィルタ。

【請求項2】

前記φ_Ｑは、０．２μｍ以上である、請求項１に記載の微粒子捕捉用フィルタ。

【請求項3】

各貫通孔において、前記第１の表面における最小断面寸法をφ_１としたとき、５μｍ≦φ_１≦５０μｍである、請求項１または２に記載の微粒子捕捉用フィルタ。

【請求項4】

各貫通孔において、前記第２の表面における最小断面寸法をφ_２としたとき、
０．２μｍ≦φ_２≦５μｍである、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の微粒子捕捉用フィルタ。

【請求項5】

前記貫通孔は、前記第１の表面から前記基準深さＤ_Ｓまで、最小断面寸法が単調に減少する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の微粒子捕捉用フィルタ。

【請求項6】

前記最小断面寸法φ_Ｑが得られる位置は、前記第２の表面からの深さが、０以上、５μｍ未満の範囲にある、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の微粒子捕捉用フィルタ。

【請求項7】

当該微粒子捕捉用フィルタは、検査領域を有し、
該検査領域には、１００個／ｍｍ^２以上の前記貫通孔が設置されている、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の微粒子捕捉用フィルタ。

【請求項8】

前記本体は、基材およびコーティング層を有し、
前記第２の表面は、前記コーティング層の表面である、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の微粒子捕捉用フィルタ。

【請求項9】

前記基材は、ガラスまたは樹脂で構成される、請求項８に記載の微粒子捕捉用フィルタ。

【請求項10】

前記コーティング層は、厚さが１μｍ～５μｍの範囲である、請求項８または９に記載の微粒子捕捉用フィルタ。

【請求項11】

微粒子捕捉用フィルタの製造方法であって、
（Ｉ）相互に対向する第１の表面および第２の表面を有する透明な基材を準備する工程と、
（ＩＩ）前記基材の前記第１の表面にレーザ光を照射し、前記基材に前記第１の表面から前記第２の表面まで貫通する、複数の基材貫通孔を形成する工程と、
（ＩＩＩ）前記基材の前記第２の表面にコーティング層を設置して、前記基材および前記コーティング層を貫通する複数の貫通孔を形成する工程と、
を有する、製造方法。

【請求項12】

前記（ＩＩ）の工程の前に、
前記基材の前記第１の表面に、吸収層を設置する工程
を有する、請求項１１に記載の製造方法。

【請求項13】

前記（ＩＩ）の工程後に、
前記基材を湿式エッチング処理する工程
を有する、請求項１１または１２に記載の製造方法。

【請求項14】

前記基材貫通孔は、１００個／ｍｍ^２以上の密度で配置される、請求項１１乃至１３のいずれか一項に記載の製造方法。

【請求項15】

前記コーティング層の表面からの深さが１０μｍの位置を基準深さＤ_Ｓと定め、
各貫通孔において、前記基準深さＤ_Ｓにおける最小断面寸法をφ_Ｐとし、前記コーティング層の前記表面における最小断面寸法をφ_２とし、前記基準深さＤ_Ｓと前記コーティング層の前記表面との間における最小断面寸法をφ_Ｑとしたとき、
φ_Ｑ≦０．６μｍであり、φ_Ｑ／φ_Ｐ≦０．５である、請求項１１乃至１４のいずれか一項に記載の製造方法。

【請求項16】

前記基材は、厚さが５０μｍ以上である、請求項１１乃至１５のいずれか一項に記載の製造方法。

【請求項17】

前記基材は、ガラスまたは樹脂で構成される、請求項１１乃至１６のいずれか一項に記載の製造方法。

【請求項18】

前記コーティング層の厚さは、１μｍ～５μｍの範囲である、請求項１１乃至１７のいずれか一項に記載の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、微粒子捕捉用フィルタに関する。

【背景技術】

【0002】

溶液中に含まれる異物を適切に捕獲することが可能な微粒子捕捉用フィルタは、医療施設、医薬品製造工場、および高清浄度クリーンルームなど、多くの分野でニーズがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第ＷＯ２０１０／０８７４８３号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

微粒子捕捉用フィルタの一構成例として、フィルタの溶液流路の一部に微細な貫通孔を設け、該貫通孔内に微粒子を捕捉させる方式が考えられる。

【0005】

また、そのような微粒子捕捉用フィルタを量産する際に、レーザ加工技術を利用することが考えられる。レーザ加工技術では、被処理体に対して、高い寸法精度で多数の貫通孔を迅速に形成できるためである（例えば、特許文献１）。

【0006】

ただし、微粒子捕捉用フィルタでは、微粒子を確実に捕捉するため、例えば０．６μｍ以下程度の、極めて微細な貫通孔（微細貫通孔）を形成する必要がある。しかしながら、一般に、レーザ加工技術では、厚さ５０μｍ以上の被処理体に形成される孔の直径は、２μｍ程度が限界である。このため、高い精度で前述のような微粒子捕捉用の貫通孔を形成することは容易ではない。

【0007】

特に、微粒子捕捉用フィルタでは、例えば、１ｍｍ×１ｍｍの検査領域に、１，０００個以上の大量の貫通孔を形成する必要が生じ得る。しかしながら、そのような微小な検査領域に対して、レーザ加工法技術により、直径が２μｍ未満の貫通孔を大量に形成することは極めて難しい。

【0008】

このような背景により、これまで、レーザ加工技術を用いて微粒子捕捉用フィルタを製造した例は、ほとんど認められない。しかしながら、レーザ加工技術を用いて微粒子捕捉用フィルタを製造することができれば、品質や製造コストの点で好ましいと考えられる。

【0009】

本発明は、このような背景に鑑みなされたものであり、本発明では、レーザ加工技術を利用して製造することが可能な構成を有する、微粒子捕捉用フィルタを提供することを目的とする。また、本発明では、そのような微粒子捕捉用フィルタの製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明では、微粒子捕捉用フィルタであって、
第１の表面および第２の表面を有し、厚さが５０μｍ以上である透明な本体と、
該本体の前記第１の表面から前記第２の表面まで貫通する複数の貫通孔と、
を有し、
前記第２の表面からの深さが１０μｍの位置を基準深さＤ_Ｓと定め、
各貫通孔において、前記基準深さＤ_Ｓにおける最小断面寸法）をφ_Ｐとし、前記基準深さＤ_Ｓと前記第２の表面との間における最小断面寸法をφ_Ｑとしたとき、
φ_Ｑ≦０．６μｍであり、φ_Ｑ／φ_Ｐ≦０．５である、微粒子捕捉用フィルタが提供される。

【0011】

また、本発明では、微粒子捕捉用フィルタの製造方法であって、
（Ｉ）相互に対向する第１の表面および第２の表面を有する透明な基材を準備する工程と、
（ＩＩ）前記基材の前記第１の表面にレーザ光を照射し、前記基材に前記第１の表面から前記第２の表面まで貫通する、複数の基材貫通孔を形成する工程と、
（ＩＩＩ）前記基材の前記第２の表面にコーティング層を設置して、前記基材および前記コーティング層を貫通する複数の貫通孔を形成する工程と、
を有する、製造方法が提供される。

【発明の効果】

【0012】

本発明では、レーザ加工技術を利用して製造することが可能な構成を有する、微粒子捕捉用フィルタを提供することができる。また、本発明では、そのような微粒子捕捉用フィルタの製造方法を提供することを目的とする。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の一実施形態による微粒子捕捉用フィルタを模式的に示した上面図である。

【図2】図１に示した本発明の一実施形態による微粒子捕捉用フィルタの検査領域の断面の一例を模式的に示した図である。

【図3】基材内の基材貫通孔の別の断面を模式的に示した図である。

【図4】本発明の一実施形態による微粒子捕捉用フィルタの製造方法のフローの一例を模式的に示した図である。

【図5】本発明の一実施形態による微粒子捕捉用フィルタの製造方法の一工程を模式的に示した図である。

【図6】本発明の一実施形態による微粒子捕捉用フィルタの製造方法の一工程を模式的に示した図である。

【図7】本発明の一実施形態による微粒子捕捉用フィルタの製造方法の一工程を模式的に示した図である。

【図8】本発明の一実施形態による微粒子捕捉用フィルタの製造方法の一工程を模式的に示した図である。

【図9】実施例に係るサンプルに形成された貫通孔の断面の一例を示した写真である。

【図10】別の実施例に係るサンプルに形成された貫通孔の断面の一例を示した写真である。

【図11】さらに別の実施例に係るサンプルに形成された貫通孔の断面の一例を示した写真である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の一実施形態について説明する。

【0015】

本発明の一実施形態では、微粒子捕捉用フィルタであって、
第１の表面および第２の表面を有し、厚さが５０μｍ以上である透明な本体と、
該本体の前記第１の表面から前記第２の表面まで貫通する複数の貫通孔と、
を有し、
前記第２の表面からの深さが１０μｍの位置を基準深さＤ_Ｓと定め、
各貫通孔において、前記基準深さＤ_Ｓにおける最小断面寸法）をφ_Ｐとし、前記基準深さＤ_Ｓと前記第２の表面との間における最小断面寸法をφ_Ｑとしたとき、
φ_Ｑ≦０．６μｍであり、φ_Ｑ／φ_Ｐ≦０．５である、微粒子捕捉用フィルタが提供される。

【0016】

前述のように、レーザ加工技術では、厚さ５０μｍ以上の被処理体に形成される孔の直径は、２μｍ程度が限界であり、高い精度でより微細な孔を形成することは容易ではない。特に、微小な検査領域に対して、レーザ加工法技術により、直径が２μｍ未満の貫通孔を大量に形成することは極めて難しい。

【0017】

この点、本発明の一実施形態による微粒子捕捉用フィルタは、上記のような構成を有する。このような構成を有する微粒子捕捉用フィルタは、後に詳しく示すように、５０μｍ以上の厚さを有するものの、レーザ加工技術を利用して製造することができる。

【0018】

従って、本発明の一実施形態では、高品質および低製造コストで、微粒子捕捉用フィルタを製造することができる。

【0019】

（本発明の一実施形態による微粒子捕捉用フィルタ）
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について、より詳しく説明する。

【0020】

図１および図２には、本発明の一実施形態による微粒子捕捉用フィルタの一構成例を模式的に示す。図１には、本発明の一実施形態による微粒子捕捉用フィルタ（以下、「第１のフィルタ」と称する）の上面図が示されている。

【0021】

図１に示すように、第１のフィルタ１００は、透明な本体１１０を有する。本体１１０は、第１の表面１１２および第２の表面１１４を有する。本体１１０には、検査領域１２０が配置される。

【0022】

なお、図１に示した例では、第１のフィルタ１００は、上面視、略円形の形態を有する。ただし、第１のフィルタ１００の形態は、特に限られず、例えば、楕円形、三角形、四角形、または五角形以上の多角形であってもよい。

【0023】

また、図１に示した例では、検査領域１２０は、上面視、本体１１０の略中央に、略正方形状に配置されている。しかしながら、これは単なる一例に過ぎない。検査領域１２０は、本体１１０の非中央部分に配置されてもよい。また、検査領域１２０は、非正方形状、例えば、円形状、楕円形状、矩形状、または五角形以上の多角形状に配置されてもよい。

【0024】

また、検査領域１２０の数は、必ずしも１箇所に限られず、検査領域１２０は、本体１１０の複数の箇所に設けられてもよい。

【0025】

さらに、図１では、検査領域１２０が矩形状の枠により、明確に表されている。しかしながら、第１のフィルタ１００において、目視では、検査領域１２０と非検査領域の境界が明確に識別できない場合も、しばしばあり得ることに留意する必要がある。

【0026】

図１の左側の丸枠内には、検査領域１２０の一部を拡大して示す。この枠内に示すように、検査領域１２０には、多数の貫通孔１２２が形成されている。

【0027】

検査領域１２０における貫通孔１２２の密度は、特に限られないが、例えば、１００個／ｍｍ^２以上である。

【0028】

貫通孔１２２の二次元配列の形態は、特に限られない。貫通孔１２２は、規則的に配列されても、ランダムに配列されてもよい。

【0029】

また、貫通孔１２２が規則的に配列される場合、配列の態様およびピッチなどは、特に限られない。例えば、図１に示したように、貫通孔１２２は、縦横に規則的に配列されてもよい。ピッチは、例えば、１０μｍ～１００μｍの範囲であってもよい。

【0030】

図２には、本体１１０の検査領域１２０の断面の一例を模式的に示す。図２には、複数の貫通孔１２２の長手中心軸に沿った断面が示されている。

【0031】

図２に示すように、本体１１０は、基材１４０と、該基材１４０の一方の表面に形成されたコーティング層１５０とを有する。本体１１０の第１の表面１１２は、基材１４０のコーティング層１５０が設置されていない側の表面に対応し、第２の表面１１４は、コーティング層の表面に対応する。

【0032】

図２において、破線Ｄ_ｉは、基材１４０とコーティング層１５０の間の境界を表す。ただし、実際には、この境界Ｄ_ｉが不明瞭な場合もしばしば生じ得る。

【0033】

本体１１０には、多数の貫通孔１２２が含まれる。各貫通孔１２２は、本体１１０の第１の表面１１２の側に、第１の開口１２５を有し、第２の表面１１４に第２の開口１２７を有する。

【0034】

各貫通孔１２２は、基材１４０およびコーティング層１５０の両方を貫通することにより、形成されている。従って、貫通孔１２２の第１の開口１２５は、基材１４０側の開口であり、第２の開口１２７は、コーティング層１５０側の開口である。

【0035】

各貫通孔１２２において、特に、基材１４０側の部分を「基材貫通孔１３２ａ」と称し、コーティング層１５０側の部分を「コーティング層貫通孔１３２ｂ」と称する。

【0036】

図２に示した例では、各貫通孔１２２において、基材貫通孔１３２ａは、テーパー形状を有し、第１の開口１２５から境界Ｄ_ｉまで、「最小断面寸法」が単調に減少する。

【0037】

ここで、「（貫通孔の）最小断面寸法」とは、貫通孔１２２の長手中心軸を通る断面において、対向する側壁同士の最も小さい距離を意味する。従って、貫通孔の断面が円形の場合、「最小断面寸法」は、直径を表し、楕円の場合、「最小断面寸法」は、短軸の寸法を表す。

【0038】

また、正確には、第１の開口１２５および第２の開口１２７は、「貫通孔の断面」ではない。しかしながら、本願では、これらの開口１２５、１２７の寸法を表す際にも、「最小断面寸法」と言う用語を使用する。

【0039】

図２に示した例では、基材貫通孔１３２ａのテーパー角度θは、例えば、６５゜～８９゜の範囲である。ここで、基材貫通孔１３２ａのテーパー角度θは、第１の表面１１２の法線と、基材貫通孔１３２ａの側壁とのなす角で表される。

【0040】

再度図２を参照すると、貫通孔１２２のコーティング層貫通孔１３２ｂは、基材貫通孔１３２ａに比べて、より複雑な断面形状を有する。

【0041】

例えば、図２に示した例では、コーティング層貫通孔１３２ｂは、境界Ｄ_ｉから第２の表面１１４の間（ただし、境界Ｄ_ｉは含まない）に、最小断面寸法が最小となる狭窄部１５４を有する断面形状を有する。すなわち、狭窄部１５４の最小断面寸法をφ_Ｑとした場合、φ_Ｑは、貫通孔１２２の間で最も小さな最小断面寸法を示す。

【0042】

ここで、各貫通孔１２２において、本体１１０の第２の表面１１４から深さ１０μｍの位置を「基準深さ」と称し、Ｄ_Ｓで表す。図２に示すように、基準深さＤ_Ｓは、境界Ｄ_ｉよりも本体１１０の第２の表面１１４から遠い位置にある。また、基準深さＤ_Ｓでの貫通孔１２２の最小断面寸法をφ_Pで表す。

【0043】

第１のフィルタ１００では、上記のように規定される最小断面寸法φ_Ｐおよびφ_Ｑを用いた場合、各貫通孔１２２が
φ_Ｑ≦０．６μｍ、および
φ_Ｑ／φ_Ｐ≦０．５
を満たすという特徴を有する。

【0044】

特に、φ_Ｑ／φ_Ｐ≦０．４であってもよい。

【0045】

第１のフィルタ１００は、一般的なレーザ加工方法では形成することが難しかった、最小断面寸法φ_Ｑ≦０．６μｍを満たす狭窄部１５４を、各貫通孔１２２の内部（または第２の表面１１４）に有する。

【0046】

従って、第１のフィルタ１００は、例えば、粒径が０．６μｍ超程度の微細な微粒子を捕捉するフィルタとして、利用することができる。

【0047】

また、第１のフィルタ１００において、基材貫通孔１３２ａの部分は、一般的なレーザ加工技術を用いて形成することができる。レーザ加工技術では、同等の形状の基材貫通孔１３２ａを高精度に形成できる。このため、第１のフィルタ１００は、高品質かつ低コストで製造することができる。

【0048】

さらに、第１のフィルタ１００では、各貫通孔１２２において、狭窄部１５４の深さ位置を、第２の表面１１４から境界Ｄ_ｉ（ただし、境界Ｄ_ｉの位置は除く）までのいずれかの箇所に揃えることができる。この場合、いずれの貫通孔１２２においても、ほぼ同等の深さ位置で微粒子を捕捉することが可能となり、微粒子の検出が容易となる。

【0049】

（本発明の一実施形態による微粒子捕捉用フィルタの各部分）
次に、本発明の一実施形態による微粒子捕捉用フィルタの各部分について、より詳しく説明する。

【0050】

なお、ここでは、明確化のため、本発明の一実施形態による微粒子捕捉用フィルタとして、前述の第１のフィルタ１００を例に、その各部分について説明する。従って、各部分を表す際には、図１および図２に示した参照符号を使用する。

【0051】

（本体１１０）
図１に示した例では、本体１１０は、上面視、略円形の形態を有する。ただし、本体１１０）の形態は、特に限られず、例えば、楕円形、三角形、四角形、または五角形以上の多角形であってもよい。

【0052】

本体１１０は、透明な材料で構成される。ここで、「透明」とは、波長３６０ｎｍ～８３０ｎｍにおける平均透過率が８０％以上であることを意味する。

【0053】

従って、第１のフィルタ１００を用いた場合、赤外線分光分析法、ラマン分光分析法、光学顕微鏡、および蛍光顕微鏡など、一般的な光学的手法により、微粒子を検出することができる。

【0054】

本体１１０の厚さは、５０μｍ以上であり、６０μｍ以上であることが好ましい。なお、本体１１０には、特に厚さの上限はないが、本体１１０の厚さは、例えば、１ｍｍ以下であってもよい。

【0055】

本体１１０の第１の開口１２５の最小断面寸法をφ_１としたとき、φ_１は、５μｍ≦φ_１≦５０μｍであることが好ましい。

【0056】

また、本体１１０の第２の開口１２７の最小断面寸法をφ_２としたとき、φ_１は、０．２μｍ≦φ_２≦５μｍであることが好ましい。

【0057】

また、狭窄部１５４の最小断面寸法φ_Ｑは、０．２μｍ以上であることが好ましい。

【0058】

なお、前述のように、レーザ加工技術のみでは、最小断面寸法が０．６μｍ以下の貫通孔を形成することは難しい。

【0059】

しかしながら、本体１１０は、基材１４０およびコーティング層１５０を有する。従って、第１のフィルタ１００では、本体１１０に、最小断面寸法φ_Ｑが０．６μｍ以下の狭窄部１５４を有する貫通孔１２２を形成できる。

【0060】

狭窄部１５４の第２の表面１１４からの深さをｄとしたとき、狭窄部１５４は、０≦ｄ＜５μｍの範囲に存在してもよい。なお、狭窄部１５４は、第２の表面１１４にあってもよいが、境界Ｄ_ｉとは異なる位置に存在する。

【0061】

本体１１０の検査領域１２０には、１００個／ｍｍ^２以上の密度で貫通孔１２２が形成されていることが好ましい。貫通孔１２２の密度は、５００個／ｍｍ^２～１５，０００個／ｍｍ^２の範囲であることがより好ましい。

【0062】

（基材１４０）
本体１１０の一部を構成する基材１４０の種類は、特に限られない。基材１４０は、例えば、ガラスまたは樹脂のような透明材料で構成されてもよい。

【0063】

基材１４０の厚さは、５０μｍ以上であることが好ましい。また、基材１４０の厚さは、例えば、１ｍｍ以下であってもよい。

【0064】

なお、図２に示した基材貫通孔１３２ａの断面形状は、単なる一例であり、基材貫通孔１３２ａは、異なる断面を有してもよい。例えば、基材貫通孔１３２ａは、図３に示すような断面形状を有してもよい。

【0065】

図３には、基材貫通孔１３２ａの別の断面を模式的に示す。なお、図３には、本体１１０のうち、基材１４０の部分のみが示されており、コーティング層１５０は示されていない。

【0066】

図３に示すように、この基材貫通孔１３２ａは、基材１４０の内部に基材狭窄部１４８を有する。基材貫通孔１３２ａは、この基材狭窄部１４８から、基材１４０のそれぞれの表面に向かって、「最小断面寸法」が増加するような形状を有する。

【0067】

このような断面形態を有する基材貫通孔１３２ａは、後述するように、微細な貫通孔を有する基材１４０を湿式エッチング処理した際に、生じ易い。

【0068】

このように、本発明の一実施形態において、基材貫通孔１３２ａの断面形状は、特に限られないことに留意する必要がある。

【0069】

（コーティング層１５０）
コーティング層１５０の種類は、透明である限り、特に限られない。

【0070】

コーティング層１５０の材料としては、透明であれば特に問われないが、シリカ、アルミナ、酸化マグネシウム、フッ化マグネシウムを主とする材料が低屈折率であり透過率を高く保てる点で好ましい。またシリカ、酸化ハフニウム、酸化タンタル、フッ化マグネシウムを主とする材料が紫外域での消衰係数が小さい点で好ましい。

【0071】

コーティング層１５０は、特に、シリカまたはフッ化マグネシウムで構成されることが、屈折率が低く、消衰係数が広い波長域で低い点で好ましい。

【0072】

コーティング層１５０の厚さは、特に限られないが、例えば、０．１μｍ～５μｍの範囲であることが好ましい。

【0073】

なお、コーティング層の厚さは、最大１０μｍ以下である。従って、本体１１０の第２の表面１１４から境界Ｄ_ｉまでの深さは、第２の表面１１４から基準深さＤ_Ｓまでの距離よりと等しいか、あるいはより小さい。

【0074】

以上、第１のフィルタ１００を例に、本発明の一実施形態について説明した。

【0075】

しかしながら、上記記載は、単なる一例であり、本発明の一実施形態による微粒子捕捉用フィルタは、他の形態を有してもよい。

【0076】

例えば、図２に示した例では、第１のフィルタ１００のコーティング層貫通孔１３２ｂは、狭窄部１５４から第２の表面１１４に向かって、最小断面寸法が徐々に増加する。しかしながら、これとは異なり、コーティング層貫通孔１３２ｂは、境界Ｄ_ｉから第２の表面１１４に向かって、最小断面寸法が徐々に減少する形態を有してもよい。その場合、第２の開口１２７の最小断面寸法がφ_Ｑとなる。

【0077】

また、例えば、コーティング層貫通孔１３２ｂは、その一部に、コーティング層の厚さ方向と平行に延在するストレート部分を有してもよい。

【0078】

すなわち、本発明の一実施形態による微粒子捕捉用フィルタにおいて、基材貫通孔１３２ａおよびコーティング層貫通孔１３２ｂは、前述の特徴を有する限り、いかなる形状を有してもよい。

【0079】

さらに、上記記載では、透明な本体に貫通孔が形成されている場合を例に、本発明の一実施形態による微粒子捕捉用フィルタについて説明した。しかしながら、本発明の一実施形態による微粒子捕捉用フィルタは、貫通孔の代わりにスリットを有してもよい。

【0080】

（本発明の一実施形態による微粒子捕捉用フィルタの製造方法）
次に、図４～図８を参照して、本発明の一実施形態による微粒子捕捉用フィルタの製造方法の例について説明する。

【0081】

図４には、本発明の一実施形態による微粒子捕捉用フィルタの製造方法（以下、「第１の方法」と称する）のフローを模式的に示す。

【0082】

図４に示すように、第１の方法は、
（１）相互に対向する第１の表面および第２の表面を有する透明な基材を準備する工程（工程Ｓ１１０）と、
（２）前記基材の前記第１の表面にレーザ光を照射し、前記基材に前記第１の表面から前記第２の表面まで貫通する、複数の基材貫通孔を形成する工程（工程Ｓ１２０）と、
（３）前記基材の前記第２の表面にコーティング層を設置して、前記基材および前記コーティング層を貫通する複数の貫通孔を形成する工程（工程Ｓ１３０）と、
を有する。

【0083】

以下、図５～図８も参照して、各工程について説明する。なお、ここでは、微粒子捕捉用フィルタとして、前述の図１および図２に示した第１のフィルタを例に、その製造方法について説明する。従って、微粒子捕捉用フィルタの各部分を参照する際には、図１および図２に示した参照符号を使用する。

【0084】

（工程Ｓ１１０）
まず、透明な基材１４０が準備される。

【0085】

図５には、基材１４０の斜視図を示す。基材１４０は、第１の表面１４２および第２の表面１４４を有する。

【0086】

なお、図５に示した例では、第１の表面１４２および第２の表面１４４は、略円形の形状を有する。しかしながら、第１の表面１４２および第２の表面１４４の形状は、特に限られない。第１の表面１４２および第２の表面１４４は、例えば、楕円形、三角形、矩形、または五角形以上の多角形等の形状を有してもよい。

【0087】

基材１４０は、透明である限り、いかなる材料で構成されてもよい。基材１４０は、例えば、ガラスまたは樹脂で構成されてもよい。

【0088】

基材１４０の厚さは、５０μｍ以上であることが好ましい。

【0089】

なお、次の工程Ｓ１２０の前に、基材１４０の第１の表面１４２に、吸収材が設置されてもよい。吸収材を設置した場合、基材１４０に照射されるレーザ光のエネルギーをより効率的に吸収することができる。従って、次の工程Ｓ１２０において、より低いエネルギーで高品質にレーザ加工を実施することが可能となる。

【0090】

ただし、吸収材２２０の設置は任意である。

【0091】

図６には、基材１４０の第１の表面１４２に吸収材２２０が設置された状態を模式的に示す。

【0092】

吸収層２２０は、利用されるパルスレーザの少なくとも一部のエネルギーを吸収する機能を有する限り、その材料は特に限られない。吸収層１１０は、例えば合成樹脂インクやカーボンブラック等を含む顔料であってもよい。

【0093】

（工程Ｓ１２０）
次に、基材１４０の第１の表面１４２の側からレーザ光が照射され、基材貫通孔１３２ａが形成される。

【0094】

レーザ光の種類は、特に限られないが、ＵＶレーザが好ましい。

【0095】

レーザ光は、例えば、短パルスレーザであってもよい。

【0096】

図７には、基材貫通孔１３２ａが形成された基材１４０の断面を模式的に示す。なお、図７において、吸収材２２０は省略されている。

【0097】

レーザ光の照射により、基材１４０には、第１の表面１４２から第２の表面１４４まで延在する、複数の基材貫通孔１３２ａが形成される。

【0098】

図７に示すように、レーザ光照射により形成された基材貫通孔１３２ａは、断面が第１の表面１４２から第２の表面１４４に向かってテーパー化された形状を有する傾向がある。

【0099】

テーパー角度θ_１は、例えば、６５゜～８９゜の範囲である。

【0100】

各基材貫通孔１３２ａは、基材１４０の第１の表面１４２に第１の開口２２６ａを有し、第２の表面１４４に第２の開口２２６ｂを有する。

【0101】

第１の開口２２６ａの最小断面寸法は、例えば、４μｍ～３０μｍの範囲であり、４μｍ～１５μｍの範囲であることが好ましい。

【0102】

また、第２の開口２２６ｂの最小断面寸法は、例えば、２μｍ～１０μｍの範囲であり、２μｍ～５μｍの範囲であることが好ましい。

【0103】

形成される基材貫通孔１３２ａの数は、特に限られない。微粒子捕捉用フィルタに利用される場合、基材貫通孔１３２ａの密度は、例えば、１００個／ｍｍ^２以上であり、５００個／ｍｍ^２～１５，０００個／ｍｍ^２の範囲であることが好ましい。

【0104】

基材貫通孔１３２ａの形成後に、基材１４０を湿式エッチング処理してもよい。

【0105】

湿式エッチングを行うことにより、吸収材２２０およびレーザ加工の際に生じたデブリ等を除去できる。

【0106】

例えば、基材１４０がガラスの場合、湿式エッチング処理は、フッ酸溶液中で実施されてもよい。

【0107】

なお、湿式エッチング処理を実施した場合、しばしば、基材貫通孔１３２ａの形状が変化し得る。例えば、基材貫通孔１３２ａの第１の開口２２６ａは、４．１μｍ～３０．１μｍの範囲に変化し得る。また、第２の開口２２６ｂの最小断面寸法は、例えば、２．１μｍ～１０．１μｍの範囲に変化し得る。

【0108】

また、基材貫通孔１３２ａの断面の形状も、大きく分けて２通りの態様で変化し得る。

【0109】

第１の態様では、テーパー角度θ_１が維持されたまま、基材貫通孔１３２ａの断面寸法が拡張される。

【0110】

第２の態様では、前述の図３に示したような断面形状が得られる。すなわち、基材貫通孔１３２ａは、第１の表面１４２と第２の表面１４４との間に、基材狭窄部１４８を有するような形状となる。

【0111】

図３に示したような断面形態は、基材１４０の厚さが厚い場合、ならびに／または第１の開口２２６ａおよび第２の開口２２６ｂの寸法が小さい場合に生じ易い。

【0112】

すなわち、第１の開口２２６ａおよび第２の開口２２６ｂの寸法が小さい場合、エッチング溶液が基材貫通孔１３２ａの内部に十分に浸透することが難しくなる。その場合、基材貫通孔１３２ａの両表面１４２、１４４に近い部分が選択的にエッチングされ、図３に示したような基材狭窄部１４８を有する基材貫通孔１３２ａが形成される。

【0113】

基材１４０の厚さが厚い場合も、同様である。

【0114】

このように、湿式エッチング処理の前後で、基材貫通孔１３２ａの形状が変化し得る。しかしながら、本願では、湿式エッチング処理後の基材貫通孔１３２ａを、そのまま「基材貫通孔１３２ａ」と称する。

【0115】

また、湿式エッチングにより、基材１４０の第１の表面１４２および第２の表面１４４がエッチングされると、それぞれ別の表面（新生面）が露出される。

【0116】

しかしながら、基材１４０の第１の表面１４２および第２の表面１４４のエッチング量は僅かである。従って、ここでは、湿式エッチング処理以降も、基材１４０のそれぞれの露出表面を、そのまま、「第１の表面１４２」および「第２の表面１４４」と称することにする。

【0117】

（工程Ｓ１３０）
次に、基材１４０の第２の表面１４４に、コーティング層が設置される。

【0118】

この工程は、基材貫通孔１３２ａの先端の寸法および形状を調整するために実施される。

【0119】

コーティング層の設置方法は、特に限られない。

【0120】

コーティング層は、例えば、スパッタ法または蒸着法等により、基材１４０の第２の表面１４４上に設置されてもよい。

【0121】

スパッタ法または蒸着法では、基材貫通孔１３２ａが閉塞される可能性を有意に低減でき、基材貫通孔１３２ａと連通されたコーティング層貫通孔１３２ｂを有するコーティング層を適切に形成することができる。

【0122】

前述のように、コーティング層の種類は、特に限られない。コーティング層は、例えば、シリカ、アルミナ、ＭｇＯ、ＭｇＦ、またはＴａ_２Ｏ_５等で構成されてもよい。

【0123】

コーティング層の厚さは、最大でも１０μｍ以下であり、例えば、０．１μｍ～５μｍの範囲である。

【0124】

図８には、基材１４０の第２の表面１４４に、コーティング層１５０を設置した後の状態を模式的に示す。なお、図８において、破線Ｌ１は、基材１４０とコーティング層１５０の境界、すなわちＤ_ｉを表す。ただし、境界Ｄ_ｉは、しばしば、光学顕微鏡および電子顕微鏡では認識することは難しい場合がある。

【0125】

図８に示すように、コーティング層１５０は、各基材貫通孔１３２ａに対応するコーティング層貫通孔１３２ｂを有するように形成される。換言すれば、コーティング層１５０のコーティング層貫通孔１３２ｂは、基材１４０内に形成された基材貫通孔１３２ａを、コーティング層１５０の表面１５２まで延在させるように形成される。

【0126】

これにより、基材１４０の第１の表面１４２からコーティング層１５０の表面１５２まで貫通する、貫通孔１２２を形成することができる。

【0127】

貫通孔１２２は、コーティング層１５０の表面１５２の側に第３の開口２４０ｃを有する。

【0128】

第３の開口２４０ｃの最小断面寸法φ_２は、０．２μｍ～５μｍの範囲である。

【0129】

このように、第１の方法では、基材１４０の第１の表面１４２から、コーティング層１５０の表面１５２にわたる複数の貫通孔１２２を形成することができる。

【0130】

これらの貫通孔１２２は、前述のように規定される最小断面寸法φ_Ｐおよびφ_Ｑを用いた場合、
φ_Ｑ≦０．６μｍ、および
φ_Ｑ／φ_Ｐ≦０．５
を満たす。

【0131】

ここで、φ_Ｐは、基準深さＤｓの位置（図８には示されていない）での貫通孔１２２の最小断面寸法である。

【0132】

また、貫通孔１２２において、最小断面寸法φ_Ｑが得られる位置は、第３の開口２４０ｃ部分であってもよい。この場合、φ_２＝φ_Ｑである。

【0133】

第１の方法では、一般的なレーザ加工方法では形成することが難しかった、最小断面寸法φ_Ｑ≦０．６μｍを満たす狭窄部１５４を、各貫通孔１２２の内部（またはコーティング層１５０の表面１５２）に形成することができる。

【0134】

従って、第１の方法で製造されたフィルタは、例えば、粒径が０．６μｍ超程度の微細な微粒子を捕捉するフィルタとして、利用することができる。

【0135】

また、第１の方法では、基材貫通孔１３２ａの部分は、一般的なレーザ加工技術を用いて形成することができる。このため、第１の方法では、高品質かつ低コストで微粒子捕捉用フィルタを製造することができる。

【0136】

さらに、第１の方法では、各貫通孔１２２において、狭窄部１５４の深さ位置を、コーティング層１５０の表面１５２から境界Ｄ_ｉ（ただし、境界Ｄ_ｉの位置は除く）までのいずれかの箇所に揃えることができる。この場合、いずれの貫通孔１２２においても、ほぼ同等の深さ位置で微粒子を捕捉することが可能となり、微粒子の検出が容易となる。

【実施例0137】

次に、本発明の実施例について説明する。なお、以下の記載において、例１～例３は、実施例であり、例１１は、比較例である。

【0138】

（例１）
以下の方法により、評価用サンプルを作製した。

【0139】

まず、相互に対向する第１の表面および第２の表面を有する基材を準備した。基材は、厚さ２００μｍのガラス基板とした。

【0140】

次に、この基材の第１の表面の側にレーザ光を照射して、複数の貫通孔（基材貫通孔）を形成した。レーザ光には、パルス波のレーザを使用した。

【0141】

次に、スパッタリング法により、基材の第２の表面にコーティング層を成膜した。コーティング層は、厚さが３．１μｍのシリカ層とした。成膜後に、基材からコーティング層まで貫通する貫通孔が得られた。

【0142】

これにより、評価用サンプル（以下、「サンプル１」と称する）が作製された。

【0143】

サンプル１の貫通孔において、基材の側の第１の開口の最小断面寸法φ_１、およびコーティングの側の第２の開口の最小断面寸法φ_２を測定した。その結果、φ_１＝８．０μｍ、φ_２＝３．４μｍであった。

【0144】

（例２）
例１と同様の方法により、評価用サンプルを作製した。ただし、この例２では、コーティング層の厚さは、４．３μｍとした。

【0145】

作製された評価用サンプルを「サンプル２」と称する。

【0146】

サンプル２の貫通孔において、基材の側の第１の開口の最小断面寸法φ_１、およびコーティングの側の第２の開口の最小断面寸法φ_２を測定した。その結果、φ_１＝８．０μｍ、φ_２＝２．７μｍであった。

【0147】

（例３）
例１と同様の方法により、評価用サンプルを作製した。ただし、この例３では、コーティング層の厚さは、４．９μｍとした。

【0148】

作製された評価用サンプルを「サンプル３」と称する。

【0149】

サンプル３の貫通孔において、基材の側の第１の開口の最小断面寸法φ_１、およびコーティングの側の第２の開口の最小断面寸法φ_２を測定した。その結果、φ_１＝８．０μｍ、φ_２＝２．８μｍであった。

【0150】

（例１１）
例１と同様の方法により、ガラス基板に基材貫通孔を形成し、これを評価用サンプルとして使用した。すなわち、例１１では、シリカ層のコーティングを実施しなかった。

【0151】

得られた評価用サンプルを「サンプル１１」と称する。

【0152】

サンプル１１の貫通孔において、基材の側の第１の開口の最小断面寸法φ_１、およびコーティングの側の第２の開口の最小断面寸法φ_２を測定した。その結果、φ_１＝８．０μｍ、φ_２＝２．０μｍであった。

【0153】

以下の表１には、各サンプルの作製条件をまとめて示した。

【0154】

【表1】

（断面評価）
作製された各サンプルを、いくつかの貫通孔の長手中心軸を通る断面で切断し、評価用試料を作製した。また、評価用試料を用いて、以下の寸法を測定した：
基準深さＤ_Ｓ（コーティング層の表面から１０μｍの位置）における貫通孔の最小断面寸法φ_Ｐ、および
貫通孔の狭窄部における最小断面寸法φ_Ｑ。

【0155】

ここで、狭窄部は、貫通孔の最小断面寸法が最も小さくなる深さ位置として定められる。

【0156】

なお、サンプル１１を除き、狭窄部の位置は、コーティング層の内部であった。一方、サンプル１１では、狭窄部は、基材の第２の表面であった。

【0157】

図９～図１１には、それぞれ、サンプル１～サンプル３におけるコーティング層側の貫通孔の断面の一例を示す。

【0158】

なお、図９～図１１において、一部が白っぽく見えるのは、光の反射によるものであり、そのような部分は、必ずしも貫通孔の輪郭線に対応していないことに留意する必要がある。特に、コーティング層内の狭窄部近傍には、白く尖って見える領域があるが、これは、貫通孔の先端ではない。いずれの図においても、貫通孔は、コーティング層の表面に開口を有する。

【0159】

以下の表２には、各評価用試料において得られた各寸法をまとめて示す。

【0160】

【表2】

測定の結果から、サンプル１～サンプル３では、コーティング層内に、最小断面寸法φ_Ｑが０．６μｍ以下の狭窄部が形成されていることがわかった。

【0161】

また、サンプル１～サンプル３では、比φ_Ｑ／φ_Ｐが０．５以下であることがわかった。

【符号の説明】

【0162】

１００ 第１のフィルタ
１１０ 本体
１１２ 本体の第１の表面
１１４ 本体の第２の表面
１２０ 検査領域
１２２ 貫通孔
１２５ 第１の開口
１２７ 第２の開口
１３２ａ 基材貫通孔
１３２ｂ コーティング層貫通孔
１４０ 基材
１４２ 基材の第１の表面
１４４ 基材の第２の表面
１４８ 基材狭窄部
１５０ コーティング層
１５２ コーティング層の表面
１５４ 狭窄部
２２０ 吸収材
２２６ａ 第１の開口
２２６ｂ 第２の開口
２４０ｃ 第３の開口

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】