(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表裏に貫通する貫通孔を有する基板を多数積層した基板積層体と、
該基板積層体における基板相互の間隔を規定する第１の間隔保持部材及び該第１の間隔保持部材よりも熱膨張係数が大きい第２の間隔保持部材と、を有し、
前記基板相互間の常温時の間隔を少なくとも前記第１の間隔保持部材で規定すると共に加熱時の間隔を熱膨張した前記第２の間隔保持材で規定し、前記基板相互間の隙間で被処理液に含まれる目的成分を捕捉する濾過面を形成することを特徴とする濾過用フィルター。
【請求項２】
前記基板は、厚板部と薄板部を備え、前記第１の間隔保持部材は、前記厚板部相互間に間隔を置いて複数配置され、前記第２の間隔保持部材は、前記薄板部相互間に間隔を置いて複数配置され、前記第２の間隔保持部材の長さを前記第１の間隔保持部材の長さよりも長くしたことを特徴とする請求項１記載の濾過用フィルター。
【請求項３】
前記厚板部は前記基板の外周部を形成し、前記薄板部は前記厚板部で囲まれた前記基板の中央部を形成し、前記薄板部の中心部に前記貫通孔が設けられていることを特徴とする請求項２記載の濾過用フィルター。
【請求項４】
前記厚板部は、前記基板表面に当該厚板部の全長が前記基板の外周部の長さよりも長くなるように、且つ環状に配設され、前記薄板部は、前記厚板部で囲まれ、且つ前記基板の中心部を有し、該基板の中心部に前記貫通孔が設けられていることを特徴とする請求項２記載の濾過用フィルター。
【請求項５】
前記厚板部は、２列のジグザク状線部のそれぞれの端部が連結されたループ状として前記基板表面上に配設されていることを特徴とする請求項４記載の濾過用フィルター。
【請求項６】
前記貫通孔は、前記基板積層体における他の基板の貫通孔と連通して被処理液又は濾液の流路を形成することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の濾過用フィルター。
【請求項７】
前記基板の前記厚板部の表面粗度（Ｒａ）は、前記厚板部互間の隙間の１／１０以下であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の濾過用フィルター。
【請求項８】
前記基板は、シリコン、ガラス、セラミック、金属、炭化珪素をはじめとするシリコン化合物、ポリイミドをはじめとする樹脂、及びカーボンのいずれかからなることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の濾過用フィルター。
【請求項９】
前記基板積層体は、前記第２の間隔保持部材の熱膨張を許容する締め付け部材によって一体化されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の濾過用フィルター。
【請求項１０】
基板の中央部に座ぐり部を形成して前記基板の周囲を構成する厚板部と、該厚板部で囲まれた薄板部を形成する座ぐりステップと、
前記薄板部の中心部に基板の表裏に貫通する貫通孔を形成する貫通孔形成ステップと、
前記厚板部上に所定高さの第１の間隔保持部材を所定間隔で複数形成する第１の間隔保持部材形成ステップと、
前記基板の前記薄板部に前記第１の間隔保持部材よりも熱膨張係数が大きく、且つ長い複数の第２の間隔保持部材を所定間隔で複数形成する第２の間隔保持部材形成ステップと、
少なくとも前記第１の間隔保持部材を介して前記基板を多数積層する積層ステップと、
を有することを特徴とする濾過用フィルターの製造方法。
【請求項１１】
前記座ぐりステップは、プラズマを用いたプラズマエッチングによって前記座ぐり部を形成することを特徴とする請求項１０記載の濾過用フィルターの製造方法。
【請求項１２】
前記座ぐりステップは、化学機械研磨（ＣＭＰ）法によって前記座ぐり部を形成することを特徴とする請求項１０記載の濾過用フィルターの製造方法。
【請求項１３】
前記第１の間隔保持部材形成ステップは、マスク材を用いた成膜法によって、前記厚板部上に第１の間隔保持部材を形成することを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の濾過用フィルターの製造方法。
【請求項１４】
前記第１の間隔保持部材形成ステップは、マスク材を用いた塗布法によって、前記厚板部上にフォトレジストからなる第１の間隔保持部材を形成するステップであることを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の濾過用フィルターの製造方法。
【請求項１５】
基板表面の外周に沿って環状のマスキング材を形成するマスキングステップと、
前記環状のマスキング材が形成された基板をエッチングして前記環状のマスキング材に対応する凸部に囲まれた薄板部を形成する第１のエッチングステップと、
前記第１のエッチングステップ終了後、前記凸部上の前記マスキング材の一部を剥離させる第１のマスキング材剥離ステップと、
前記第１のマスキング材剥離ステップ後の基板をエッチングして前記第１のマスキング材剥離ステップ後に残存するマスキング材が塗布された部分以外の前記凸部で厚板部を形成すると共に、前記残存するマスキング材が塗布された部分の前記凸部で前記厚板部から突出する間隔保持部を形成する第２のエッチングステップと、
前記厚板部で囲まれた前記薄板部の中心部に当該基板を表裏に貫通する貫通孔を形成する貫通孔形成ステップと、
前記貫通孔が形成された基板の前記薄板部に前記間隔保持部よりも熱膨張係数が大きく、且つ高さが高い複数の間隔保持部材を所定間隔で複数形成する間隔保持部材形成ステップと、
前記間隔保持部から前記マスキング材を剥離する第２のマスキング材剥離ステップと、
少なくとも前記間隔保持部を介して前記基板を多数積層する積層ステップと、
を有することを特徴とする濾過用フィルターの製造方法。
【請求項１６】
前記積層ステップで積層した基板積層体を、前記第２の間隔保持部材の熱膨張を許容する締め付け部材によって一体化する一体化ステップを有することを特徴とする請求項１０乃至１４のいずれか１項に記載の濾過用フィルターの製造方法。
【請求項１７】
前記積層ステップで積層した基板積層体を、前記間隔保持部材の熱膨張を許容する締め付け部材によって一体化する一体化ステップを有することを特徴とする請求項１５記載の濾過用フィルターの製造方法。
【請求項１８】
前記基板の前記厚板部の表面粗度（Ｒａ）は、前記厚板部相互間の隙間の１／１０以下であることを特徴とする請求項１０乃至１７のいずれか１項に記載の濾過用フィルターの製造方法。
【請求項１９】
前記基板として、シリコン板、ガラス板、セラミック板、金属板、炭化珪素をはじめとするシリコン化合物板、ポリイミドをはじめとする樹脂板、及びカーボン板のいずれかを使用することを特徴とする請求項１０乃至１８のいずれか１項に記載の濾過用フィルターの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、濾過用フィルター及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
工場排水、生活排水等の下水を処理した下水処理場の放流水等から汚染物質や不純物を除去して上水を精製し、若しくは、海水から塩分等を除去して淡水を精製する際、濾過用フィルターが多用されている。濾過用フィルターとしては、高分子材料から成るもの、例えば、酢酸メチルの高分子膜を用いる逆浸透膜が知られている。逆浸透膜は径が数ｎｍの無数の貫通孔を有し、下水や海水に圧力をかけて逆浸透膜を通過させる際、１個の差し渡しが約０．３８ｎｍの水分子は貫通孔を通過するものの、大きさが数十ｎｍの汚染物質の分子や水和によって周囲に水分子が配位するナトリウムイオンは貫通孔を通過しない。これにより、逆浸透膜は水分子と汚染物質や塩分とを分離して下水や海水から上水や淡水を精製する。
【０００３】
ところが、途上国や自然災害の被災地において汚水から上水を逆浸透膜を用いて精製する際、汚水中のバクテリアが高分子膜を分解するため、逆浸透膜の寿命が極端に短くなるという問題がある。
【０００４】
また、逆浸透膜は高分子膜を主要構成要素とするため、強度が低く、精製効率向上のために下水や海水へ印加する圧力（一次側圧力）を上昇させると破れてしまうという問題がある。
【０００５】
そこで、近年、バクテリアによって分解されることがなく、安定なゼオライト分離膜を用いた濾過用フィルターが用いられている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２００５７２号公報
【特許文献２】特開２０１０−２４７１０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記ゼオライトを用いた濾過用フィルターにおいて、ゼオライトは、確かに数十ｎｍの口径を有するものの、ゼオライトセル相互間にはそれ以上の隙間が存在するので、一定の開口径を得ることができず、高い濾過精度が得られないという問題がある。また、目詰まりした際の再生が困難で繰り返し使用できないという問題がある。
【０００８】
本発明の課題は、濾過処理時に安定した開口が得られ、しかも目詰まりした際に容易に再生して繰り返し使用することができる濾過用フィルター及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、請求項１記載の濾過用フィルターは、表裏に貫通する貫通孔を有する基板を多数積層した基板積層体と、該基板積層体における基板相互の間隔を規定する第１の間隔保持部材及び該第１の間隔保持部材よりも熱膨張係数が大きい第２の間隔保持部材と、を有し、前記基板相互間の常温時の間隔を少なくとも前記第１の間隔保持部材で規定すると共に加熱時の間隔を熱膨張した前記第２の間隔保持材で規定し、前記基板相互間の隙間で被処理液に含まれる目的成分を捕捉する濾過面を形成することを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の濾過用フィルターは、請求項１記載の濾過用フィルターにおいて、前記基板は、厚板部と薄板部を備え、前記第１の間隔保持部材は、前記厚板部相互間に間隔を置いて複数配置され、前記第２の間隔保持部材は、前記薄板部相互間に間隔を置いて複数配置され、前記第２の間隔保持部材の長さを前記第１の間隔保持部材の長さよりも長くしたことを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の濾過用フィルターは、請求項２記載の濾過用フィルターにおいて、前記厚板部は前記基板の外周部を形成し、前記薄板部は前記厚板部で囲まれた前記基板の中央部を形成し、前記薄板部の中心部に前記貫通孔が設けられていることを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の濾過用フィルターは、請求項２記載の濾過用フィルターにおいて、前記厚板部は、前記基板表面に当該厚板部の全長が前記基板の外周部の長さよりも長くなるように、且つ環状に配設され、前記薄板部は、前記厚板部で囲まれ、且つ前記基板の中心部を有し、該基板の中心部に前記貫通孔が設けられていることを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載の濾過用フィルターは、請求項４記載の濾過用フィルターにおいて、前記厚板部は、２列のジグザク状線部のそれぞれの端部が連結されたループ状として前記基板表面上に配設されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項６記載の濾過用フィルターは、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の濾過用フィルターにおいて、前記貫通孔は、前記基板積層体における他の基板の貫通孔と連通して被処理液又は濾液の流路を形成することを特徴とする。
【００１５】
請求項７記載の濾過用フィルターは、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の濾過用フィルターにおいて、前記基板の前記厚板部の表面粗度（Ｒａ）は、前記厚板部互間の隙間の１／１０以下であることを特徴とする。
【００１６】
請求項８記載の濾過用フィルターは、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の濾過用フィルターにおいて、前記基板は、シリコン、ガラス、セラミック、金属、炭化珪素をはじめとするシリコン化合物、ポリイミドをはじめとする樹脂、及びカーボンのいずれかからなることを特徴とする。
【００１７】
請求項９記載の濾過用フィルターは、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の濾過用フィルターにおいて、前記基板積層体は、前記第２の間隔保持部材の熱膨張を許容する締め付け部材によって一体化されていることを特徴とする。
【００１８】
上記課題を解決するために、請求項１０記載の濾過用フィルターの製造方法は、基板の中央部に座ぐり部を形成して前記基板の周囲を構成する厚板部と、該厚板部で囲まれた薄板部を形成する座ぐりステップと、前記薄板部の中心部に基板の表裏に貫通する貫通孔を形成する貫通孔形成ステップと、前記厚板部上に所定高さの第１の間隔保持部材を所定間隔で複数形成する第１の間隔保持部材形成ステップと、前記基板の前記薄板部に前記第１の間隔保持部材よりも熱膨張係数が大きく、且つ長い複数の第２の間隔保持部材を所定間隔で複数形成する第２の間隔保持部材形成ステップと、少なくとも前記第１の間隔保持部材を介して前記基板を多数積層する積層ステップと、を有することを特徴とする。
【００１９】
請求項１１記載の濾過用フィルターの製造方法は、請求項１０記載の濾過用フィルターの製造方法において、前記座ぐりステップは、プラズマを用いたプラズマエッチングによって前記座ぐり部を形成することを特徴とする。
【００２０】
請求項１２記載の濾過用フィルターの製造方法は、請求項１０記載の濾過用フィルターの製造方法において、前記座ぐりステップは、化学機械研磨（ＣＭＰ）法によって前記座ぐり部を形成することを特徴とする。
【００２１】
請求項１３記載の濾過用フィルターの製造方法は、請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の濾過用フィルターの製造方法において、前記第１の間隔保持部材形成ステップは、マスク材を用いた成膜法によって、前記厚板部上に第１の間隔保持部材を形成することを特徴とする。
【００２２】
請求項１４記載の濾過用フィルターの製造方法は、請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の濾過用フィルターの製造方法において、前記第１の間隔保持部材形成ステップは、マスク材を用いた塗布法によって、前記厚板部上にフォトレジストからなる第１の間隔保持部材を形成するステップであることを特徴とする。
【００２３】
上記課題を解決するために、請求項１５記載の濾過用フィルターの製造方法は、基板表面の外周に沿って環状のマスキング材を形成するマスキングステップと、前記環状のマスキング材が形成された基板をエッチングして前記環状のマスキング材に対応する凸部に囲まれた薄板部を形成する第１のエッチングステップと、前記第１のエッチングステップ終了後、前記凸部上の前記マスキング材の一部を剥離させる第１のマスキング材剥離ステップと、前記第１のマスキング材剥離ステップ後の基板をエッチングして前記第１のマスキング材剥離ステップ後に残存するマスキング材が塗布された部分以外の前記凸部で厚板部を形成すると共に、前記残存するマスキング材が塗布された部分の前記凸部で前記厚板部から突出する間隔保持部を形成する第２のエッチングステップと、前記厚板部で囲まれた前記薄板部の中心部に当該基板を表裏に貫通する貫通孔を形成する貫通孔形成ステップと、前記貫通孔が形成された基板の前記薄板部に前記間隔保持部よりも熱膨張係数が大きく、且つ高さが高い複数の間隔保持部材を所定間隔で複数形成する間隔保持部材形成ステップと、前記間隔保持部から前記マスキング材を剥離する第２のマスキング材剥離ステップと、少なくとも前記間隔保持部を介して前記基板を多数積層する積層ステップと、を有することを特徴とする。
【００２４】
請求項１６記載の濾過用フィルターの製造方法は、請求項１０乃至１４のいずれか１項に記載の濾過用フィルターの製造方法において、前記積層ステップで積層した基板積層体を、前記第２の間隔保持部材の熱膨張を許容する締め付け部材によって一体化する一体化ステップを有することを特徴とする。
【００２５】
請求項１７記載の濾過用フィルターの製造方法は、請求項１５記載の濾過用フィルターの製造方法において、前記積層ステップで積層した基板積層体を、前記間隔保持部材の熱膨張を許容する締め付け部材によって一体化する一体化ステップを有することを特徴とする。
【００２６】
請求項１８記載の濾過用フィルターの製造方法は、請求項１０乃至１７のいずれか１項に記載の濾過用フィルターの製造方法において、前記基板の前記厚板部の表面粗度（Ｒａ）は、前記厚板部相互間の隙間の１／１０以下であることを特徴とする。
【００２７】
請求項１９記載の濾過用フィルターの製造方法は、請求項１０乃至１８のいずれか１項に記載の濾過用フィルターの製造方法において、前記基板として、シリコン板、ガラス板、セラミック板、金属板、炭化珪素をはじめとするシリコン化合物板、ポリイミドをはじめとする樹脂板、及びカーボン板のいずれかを使用することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、基板相互間の間隔は、常温時には少なくとも第１の間隔保持部材で安定に規定され、再生時には第２の間隔保持部材を熱膨張させて基板相互間の間隔を広げることができるので、濾過処理時に安定した開口が得られ、しかも目詰まりした際に容易に再生して繰り返し使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る濾過用フィルターの斜視図である。
【図２】本発明に係る濾過用フィルターの製造方法を示す工程図である。
【図３】本発明に係る濾過用フィルターの縦方向に沿った断面図である。
【図４】濾過用フィルターの構成部材である基板の平面図である。
【図５】基板の厚板部の間隔が広がった濾過用フィルターの部分拡大図である。
【図６】本発明に係る濾過用フィルターが適用される浄水場の構成を示すブロック図である。
【図７】締め付け部材によって固定された濾過用フィルターを示す斜視図である。
【図８】濾過用フィルターの別の使用状況を示す説明図である。
【図９】本実施の形態における基板の変形例を示す図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に適用される基板の平面図である。
【図１１】図１０の基板を多数積層した濾過用フィルターの要部を示す断面図である。
【図１２】１枚のシリコンウエハから４枚の基板を切り出す際のシリコンウエハ上に形成された４つの基板を示す平面図である。
【図１３】４つの基板を１単位とする基板集合体を示す平面図である。
【図１４】本発明の第３の実施の形態に係る濾過用フィルターの要部を示す断面図である。
【図１５】本発明の第３の実施の形態に係る濾過用フィルターの製造方法を示す工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。
【００３１】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る濾過用フィルターの斜視図である。
【００３２】
図１において、この濾過用フィルター１０は、円板状の基板１１を所定間隔で多数積層した円筒状の基板積層体として構成されており、基板１１相互の間隔が濾過面における開口幅を規定する。
【００３３】
被処理液Ａは、円筒状の濾過用フィルター１０の外周面の基板１１相互の隙間を経て濾過用フィルター１０に流入し、中心軸に向かって流通し、中心軸に沿って形成された流路１７を、例えば上向流として流れ、濾液として回収される。この場合、濾過用フィルター１０の外周面が濾過面となり、濾過の目的成分である汚染物質は外周面の基板１１相互の隙間で捕捉される。
【００３４】
次に、第１の実施の形態に係る濾過用フィルターの製造方法について説明する。
【００３５】
図２は、第１の実施の形態に係る濾過用フィルターの製造方法を示す工程図である。
【００３６】
図２において、濾過用フィルター１０は、以下のようにして製造される。
【００３７】
すなわち、先ず、構成材料としての基板１１を用意する（図２（Ａ））。基板１１は、例えば平滑な面を有するシリコン基板であり、円形の場合は直径５〜４５０ｍｍの円板状、矩形の場合は１辺が５ｍｍ〜４５０ｍｍ程度の矩形板状を呈しており、厚さは、例えば０．８〜１．２ｍｍである。シリコン基板の表面粗度（Ｒａ）は、基板１１の後述する厚板部相互間の隙間の１／１０以下、例えば約０．１ｎｍである。シリコン基板の他、ガラス板、セラミック板、金属板が好適に適用される。また、基板１１は、円板の他、矩形板や六角形板であってもよい。この場合、濾過用フィルター１０は、四角柱体や六角柱体となる。
【００３８】
次に、基板１１の表面の中央部に座ぐり部を形成する（図２（Ｂ））。座ぐり部を形成する際には半導体製造技術が好適に利用され、すなわち基板１１を、例えばプラズマエッチング装置の処理室内に収納、支持し、基板１１の座ぐり部以外の部分をマスク材料で覆ってプラズマに曝すエッチング処理を施すことによって座ぐり、基板１１の表面に、例えば外周部の土手の幅が０．１〜１０ｍｍで、深さが０．１〜０．６ｍｍの座ぐり部１８を形成する。外周部の土手はマスク材料によって覆われた部分がエッチングされずに残ったことにより形成される。これによって、基板１１には、外周部の土手により構成される厚板部１２と、該板厚部１２で囲まれた薄板部１３が形成される（後述する図３参照）。
【００３９】
続いて、座ぐり部１８の底部を形成する薄板部１３の中心部に基板１１を表裏に貫通する貫通孔１４を形成する（図２（Ｃ））。貫通孔１４についても座ぐり部１３と同様にプラズマエッチング技術が好適に用いられる。貫通孔１４は、他の基板の貫通孔と連通して濾過用フィルター１０の被処理液又は濾液の流路１７を形成する。貫通孔１４の径は、例えば１〜１００ｍｍである。
【００４０】
次に、厚板部１２上に基板１１相互間の間隔を規定する第１の間隔保持部材としてのストッパーを形成する（図２（Ｄ））。先ず、基板１１の厚板部１２上に、例えばポリイミドからなり、円柱状のストッパー１５に相当する径及び数の開口部が設けられたマスク材を置き、化学蒸着（ＣＶＤ）法によって、例えば白金（Ｐｔ）を蒸着して、直径が０．１〜１０ｍｍで、高さが１０〜２０ｎｍの円柱状のストッパー１５を、例えば１〜１００ｍｍ間隔で形成する。ストッパー１５の高さの調整は、蒸着時間によって制御してもよいし、また、厚みを検出するセンサを設けてモニタしてもよく、あるいは適当な厚みを蒸着後にエッチバックにより高さを調整してもよい。（図２（Ｄ））において、ストッパー１５は、基板１１の外周部を構成する厚板部１２上に等間隔に、８個形成されている。ストッパー１５の材料としては、例えば白金の他、ポリイミドなどの樹脂、セラミックス、ガラス、シリコン、ＳｉＣ等が好適に適用され、また、ストッパー１５を形成する方法は、化学蒸着（ＣＶＤ）の他、物理蒸着（ＰＶＤ）、原子層成膜（ＡＬＤ）、分子層成膜（ＭＬＤ）など、すべての成膜方法が適用可能である。また、ストッパー１５の形状、個数及び間隔は、特に限定されるものではい。本実施の形態ではストッパー１５として円柱状の場合について説明したが、角柱やその他任意の形状でもよい。ストッパー１５の形状、個数及び間隔は、マスク材を交換することによって変更させることができる。
【００４１】
次に、ストッパー１５が形成された基板１１を第２の間隔保持部材を介して多数積層する。まず、基板１１の薄板部１３の外周方向に沿って第２の間隔保持部材としてのピラー１６を、例えば１〜１００ｍｍの等間隔に８個配置する（図２（Ｅ））。ピラー１６は、公知の方法によって別途形成される。
【００４２】
ピラー１６の数及び間隔は、特に限定されるものではなく、熱膨張した加熱時に隣接する基板１１相互の間隔を正確に規定できる数及び間隔であればよい。ピラー１６は、ストッパー１５の材質よりも熱膨張係数の大きな材質、例えばアルミニウムからなる円筒体であり、薄板部１３上に配置された時、常温においてその上端面がストッパー１５の上端面と同一平面を形成する高さに調整される。すなわち、ピラー１６の高さは、座ぐり部１８の深さにストッパー１５の高さを加えたものとなる。ピラー１６の材料としては、アルミニウムの他、例えば、金（Ａｕ）、亜鉛、アルミニウム、金、銀、クロム、すず、鉄、銅、鉛、ニッケル、アルミ青銅、黄銅、ジュラルミン、ステンレス等が好適に適用される。また、金属以外にもフォトレジスト、ポリエステル、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリカーボネートも適用可能である。これらは、熱膨張係数が比較的大きいので、加熱された際の膨張代が長く、その分、加熱時の基板１１相互の隙間を広げることができる。なお、ピラー１６の材質としてストッパー１５の材質と同じものを用いた場合でも、それぞれの全体の長さの違いから伸び代に違いが出るため加熱時に基材１１相互間の隙間を広げることは可能であり、ピラー１６及びストッパー１５の材質に制約がある場合には、ピラー１６とストッパー１５に同材質を使用することもできる。
【００４３】
次に、ピラー１６を配置した複数の基板１１を順次積層して基板積層体としての濾過用フィルター１０を形成する（図２（Ｆ））。このとき必要に応じてストッパー１５などの必要箇所に接着剤を塗布してもよい。接着剤は、加熱時に基板１１の相互間の隙間が広げられるよう、ピラー１６の熱膨張を許容するよう弾性であること、特に伸縮可能であることが好ましい。
【００４４】
本実施の形態において、座ぐり部１８を設ける方法、ストッパー１５を形成する方法、貫通孔１４を形成する方法等は、特に限定されるものではなく、必要な表面粗度を有する基板に所定の座ぐり部１８を形成でき、又は所定高さのストッパー１５を所定位置に形成できる方法であればよく、座ぐり部１８や貫通孔１４の形成にはプラズマエッチングの他ＣＭＰ（化学機械研磨）等も可能であり、ストッパー１５の形成にはＣＶＤ法、ＡＬＤ法、スパッタリング、プラズマエッチング等、又はその任意の組合せを適用することができる。
【００４５】
次に、図２に示した方法によって製造された第１の実施の形態に係る濾過用フィルターについて説明する。
【００４６】
図３は、第１の実施の形態に係る濾過用フィルターの縦方向に沿った断面図、図４は、濾過用フィルターの構成部材である基板の平面図である。
【００４７】
図３において、基板１１は、厚板部１２及び該厚板部１２上に設けられた複数のストッパー１５と、中心部に貫通孔１４が設けられた薄板部１３の周囲に配置された複数のピラー１６とを介して多数積層されて濾過用フィルター１０が形成されている。
【００４８】
濾過用フィルター１０の底部を形成する最下部の基板１１としては、貫通孔１４を有しないものが適用され、濾過用フィルター１０の蓋部分を形成する最上部の基板１１としては、座ぐり部１８を有しない基板１１が適用される。
【００４９】
図４において、基板１１は、その周囲を構成する厚板部１２と、該厚板部１２に囲まれた中央部の薄板部１３とを有し、厚板部１２の上面には、複数のストッパー１５が設けられている。ストッパー１５の高さは基板１１相互間の間隔を規定し、常温時、すなわち常温処理における濾過処理時の開口幅を規定する。一態様として、濾過用フィルター１０の外周面が濾過面となり、雑菌等の汚染物質は外周面の基板１１相互間の隙間によって捕捉され、隣接する基板１１相互及び隣接するストッパー１５相互で囲まれた空間部が、被処理液の流路となる。
【００５０】
次に、濾過用フィルター１０の機能について説明する。
【００５１】
濾過用フィルター１０において、ストッパー１５は、熱変化に対して比較的安定な、熱膨張係数が小さい材料で構成され、ピラー１６は、熱変化に対して比較的敏感な熱膨張係数が大きい材質で構成されている。ストッパー１５の材料として好適に使用される白金の熱膨張係数は、９（×１０−６／℃）であり、ピラー１６の材料として好適に使用される金属アルミの熱膨張係数は、２３（×１０−６／℃）である。常温時におけるストッパー１５の上端面とピラー１６の上端面とは同一平面上にあり、常温時の基材１１相互の間隔はストッパー１５とピラー１６とで安定に規定されている。本明細書において、常温とは、２５℃±１５℃であり、特に言及しない限り２５℃である。
【００５２】
濾過用フィルター１０を用いた濾過処理は、通常、常温で行われる。
【００５３】
雑菌等の汚染物質を含む被処理液Ａは、図１に示したように、円筒状の濾過用フィルター１０の外周面における基板１１相互の隙間から流入して中心軸に向かって流れ、貫通孔１４が連通することによって形成された流路１７を、例えば上向流として流通して排出される。このとき、ストッパー１５の高さ、すなわち開口幅を１０ｎｍとすると、被処理液Ａに含まれる外径が１０ｎｍよりも大きな雑菌等が基板１１相互の隙間に捕捉される。
【００５４】
常温における濾過処理を所定時間継続し、濾過面である円筒体の外周面の基板１１相互の隙間に雑菌等の固形物が堆積して濾過速度が遅くなった時点で濾過用フィルター１０を再生する。濾過フィルター１０の再生は、以下のように行われる。
【００５５】
先ず、被処理液Ａの供給を停止し、基板積層体の中心軸に沿った流路１７から、例えば７５℃の逆洗水を濾過処理時とは逆方向に流通させる。逆洗水としては、例えば濾液として回収した処理液の一部が用いられる。
【００５６】
濾過用フィルター１０に７５℃の逆洗水を通水させると、基板１１の厚板部１２相互間に配置されたストッパー１５は熱膨張係数が小さいのでそれほど膨張しない。一方、薄板部１３相互間に配置されたピラー１６は熱膨張係数が大きいので熱膨張する。また、ピラー１６は、ストッパー１５よりも長いので延び代が大きく、これによって基板１１の薄板部１３相互間及び厚板部１２相互間の間隔が広がり、厚板部１２相互の間隔は、例えば１０ｎｍから７００ｎｍに広がる。
【００５７】
基板１１の厚板部１２相互の間隔が広がると、基板１１相互の隙間に捕捉されていた雑菌等の汚染物質の捕捉が解かれ、逆洗水の流れに沿って濾過用フィルター１０から流出し、これによって、濾過用フィルター１０が再生される。
【００５８】
基板１１の厚板部１２の厚さを１ｍｍ、薄板部１３の厚さを０．４ｍｍ、常温における白金からなるストッパー１５の高さ、すなわち、厚板部１２相互の隙間を１０ｎｍ、常温における金属アルミからなるピラー１６の高さを０．６ｍｍ（正確には、０．６ｍｍ＋１０ｎｍ）、逆洗水の温度を７５℃として逆洗時の基板１１におけるピラー１６の延び代を求めると、以下のようになる。
【００５９】
金属アルミの熱膨張係数は、２３（×１０−６／℃）であるから、ピラー１６の延び代は、
６００（μｍ）×２３（×１０−６）×（７５−２５）×１０００＝６９０（ｎｍ）
となる。
【００６０】
すなわち、７５℃の逆洗水で逆洗した際のピラー１６の高さは、常温時の高さよりも６９０ｎｍ長くなり、これによって隣接する基板１１の厚板部１２相互の間隔は押し広げられ、常温時の１０ｎｍに比べて大きく広がる。従って、基板１１の厚板部１２相互の隙間に捕捉されていた雑菌等の汚染物質は、容易に離脱する。
【００６１】
図５は、基板１１の厚板部１２の間隔が広がった濾過用フィルター１０の部分拡大図である。図５において、ピラー１６が熱膨張し、これによって基板１１の厚板部１２相互の間隔が広がっている。従って、逆洗による再生が容易となる。
【００６２】
雑菌等の汚染物質が取り除かれた濾過用フィルター１０に常温の水、例えば濾液として回収された処理液を流通させると、ピラー１６は冷却されて常温となり、これによって基板１１相互の間隔を押し広げる作用力が解消され、基板１１の厚板部１２相互の間隔は、濾過処理時の１０ｎｍに復帰する。
【００６３】
なお、本実施の形態による濾過用フィルターでは加熱により隙間は広がるため、洗浄水を逆方向でなく順方向に流して洗浄することも可能である。この場合においても、隙間に捕捉された雑菌類は広がった隙間から解放されて洗浄水により流され洗浄が行われる。ただし汚染物をフィルター内に通すことになるので、逆方向に洗浄水が流せる場合には上述のとおり逆方向に流すことが好ましいが、システムの都合により逆方向に流すことが難しい場合には、上記のように順方向に洗浄水を流してもよい。
【００６４】
本実施の形態によれば、常温における濾過処理時には、主としてストッパー１５によって基板１１の厚板部１２相互の隙間を、例えば１０ｎｍに規定し、再生時には、加熱水を用いてピラー１６によって基板１１の厚板部１２相互の間隔を約７００ｎｍに広げることができるので、濾過処理時に安定した開口が得られ、かつ再生時には、開口を広げることによって捕捉物を離脱させて容易に再生することができる。
【００６５】
また、本実施の形態によれば、円筒体の外周面が濾過面となり、濾過面積を広くとることができるので、処理能力が向上する。
【００６６】
また、本実施の形態によれば、基板１１に対する加工方法等として半導体製造技術を応用できるので、寸法精度が高い構成材料により精密な濾過用フィルターを製造することが可能となる。
【００６７】
本実施の形態において、ピラー１６の長さを座ぐり部１８の深さにストッパー１５の高さを加えたものとし、これによって常温時における基板１１相互の間隔をストッパー１５とピラー１６とで規定するものとして説明したが、ピラー１６の長さを座ぐり部１８の深さにストッパー１５の高さを加えたものよりも若干短くし、これによって、常温時における基板１１相互の間隔をストッパー１５のみで規定し、加熱時における基板１１相互の間隔を熱膨張したピラー１６で規定するようにしてもよい。
【００６８】
本実施の形態において、基材１１の積層枚数は、特に限定されるものではなく、要求される濾過処理能力に応じて調整されるが、例えば１００枚単位で積層した円筒状のフィルターを数個又は十数個直列に連結することもできる。これによって、高い処理能力を備えた濾過用フィルターを実現することができる。
【００６９】
次に、本実施の形態に係る濾過用フィルターの作用について説明する。本実施の形態に係る濾過用フィルターの用途は特に限定されるものではないが、浄水場における水道水の浄化用フィルターとして好適に適用される。
【００７０】
図６は、本実施の形態に係る濾過用フィルターが適用される浄水場の構成を示すブロック図である。
【００７１】
図６において、この浄水場２０は、例えば、河川等から河川水を取り入れる取水口２１と、取り込んだ河川水に含まれる固形物を取り除く凝集沈殿池２２と、該凝集沈殿池２２の後流に順次設けられた急速濾過池２３、オゾン接触池２４、活性炭吸着池２５、塩素混和池２６及び浄水池２７とから主として構成されている。
【００７２】
取水口２１から取り込まれた河川水は、先ず、沈砂池と呼ばれる沈殿池（図示省略）に流入して砂等の固形物が沈降分離された後、凝集沈殿池２２に送られる。凝集沈殿池２２に流入した水には、例えば凝集剤が添加され、プランクトン等の固形物を凝集して沈殿、分離し、上澄み水だけが後流の急速濾過池２３に送られる。急速濾過池２３に流入した水は、例えば細かな砂を充填した濾過層を通過してより細かい固形物が取り除かれた後、後流のオゾン接触池２４に送られる。
【００７３】
オゾン接触池２４に流入した水は、ここでオゾンと接触して濁りや臭いの原因となる物質が分解され、その後、後流の活性炭吸着池２５に流入する。活性炭吸着池２５に流入した水は、オゾンで十分に取り除くことができなかった微小物質が吸着除去された後、後流の塩素混和池２６に流入し、ここで、所定量の塩素を混和されて消毒される。塩素で消毒された水は、飲料用の水道水として浄水池２７に貯留され、必要に応じて一般家庭等に給水される。
【００７４】
このような浄水場２０において、濾過用フィルター１０は、例えばオゾン接触池２４及び活性炭吸着池２５の代替設備として適用される。
【００７５】
すなわち、急速濾過池２３から流出した水は、被処理液Ａとして濾過用フィルター１０に流入し、急速濾過池２３で除去しきれなかった、例えば１０ｎｍ以上の雑菌等の汚染物質を分離して浄化される。
【００７６】
常温、例えば２５℃の被処理液Ａは、濾過用フィルター１０の外周面に形成される濾過面の基板１１相互間の隙間から濾過用フィルター１０内に流入し、中心軸に向かって流れ、中心軸に沿って形成された流路１７を経て処理液Ｂとして回収され（図１参照）、後流の塩素混和池２６に流入する。塩素混和池２６に流入した濾過用フィルター１０の濾液は、所定量の塩素が添加され滅菌処理がなされた後、浄水池２７に貯留される。一方、雑菌等の汚染物質は、濾過用フィルター１０の外周面である濾過面で捕捉、分離される。
【００７７】
ストッパー１５で規定される基板１１の厚板部１２相互の間隔は、例えば１０ｎｍであり、それよりも大きな汚染物質、例えばインフルエンザウイルス等の雑菌は、濾過面で確実に捕集される。
【００７８】
このようにして雑菌等の濾過処理を継続した後、濾過面が目詰まりして濾過速度が低下した際、濾過用フィルター１０の再生処理が施される。すなわち、目詰まりが発生した濾過用フィルター１０において、被処理液Ａとしての急速濾過池２３の出口液の供給を停止し、被処理液Ａの流通方向とは逆方向から、例えば逆洗水を流通させる。逆洗水としては、例えば、濾過用フィルター１０の濾液である塩素混和池２６への流入水が使用される。このとき逆洗水の温度は、常温よりも高い、例えば７０〜８０℃に加熱される。
【００７９】
高温の逆洗水が流通された濾過用フィルター１０は、上述のように、濾過面を構成する基板１１の厚板部１２相互の隙間が広がり、これによって隙間に捕捉された雑菌等の汚染物質の捕捉が解かれ、濾過用フィルター１０が再生される。濾過面から離脱した雑菌等を含む逆洗水は、例えば凝集沈殿池２２の前流に戻されるか又は別途処理される。
【００８０】
本実施の形態によれば、濾過処理を行う常温時と、再生処理を行う加熱時とで濾過用フィルター１０の濾過面における開口を大幅に変化させることができるので、濾過処理時には所定の開口径で安定に雑菌等の汚染物質を分離することができる上、再生時に捕捉した汚染物質を容易に離脱して容易に再生することができる。
【００８１】
本実施の形態において、濾過用フィルター１０を基板積層体で構成したので、機械的強度が高く、加圧濾過を行うこともできる。従って、処理液量が増大して処理時間を短縮することができる。
【００８２】
本実施の形態において、濾過用フィルター１０の濾過処理ラインを複数系統設けることが好ましい。これによって、一系統が目詰まりした再生時に、他系統によって濾過処理を継続することができる。
【００８３】
本実施の形態において、濾過用フィルター１０を浄水場における水の浄化装置として適用したが、濾過用フィルター１０は、医療用、例えば血液、タンパク質の成分分離や、人工透析の濾過装置として適用することもできる。また、半導体製造工場におけるウエット洗浄用の洗浄水の浄化装置として適用することもできる。
【００８４】
本実施の形態において、ピラー１６の構成材料としてストッパー１５の構成材料よりも熱膨張係数の大きな材料に代えて、逆圧電効果のある物質、例えば水晶（ＳｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ロッシェル塩（酒石酸カリウム-ナトリウム）（ＫＮａＣ４Ｈ４Ｏ６）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ：Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、リチウムテトラボレート（Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７）、ランガサイト（Ｌａ３Ｇａ５ＳｉＯ１４）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、電気石（トルマリン）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、リン酸ガリウム（ＧａＰＯ４）、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）等を用いることができる。これらの物質は、電圧をかけることによって膨張するので、ピラー材として好適である。これらの物質における電圧をかけることによる延び代は、熱膨張係数の大きい材料における熱膨張代とほぼ同様である。
【００８５】
本実施の形態に係る濾過用フィルター１０は、濾過装置としての寿命が尽きた際に分解し、基板１１に付着したストッパー１５等を除去すれば、基材材料のほぼ１００％を再利用することができる。
【００８６】
本実施の形態において、ストッパー１５とその直上部に位置する基板１１との当接面に接着剤を塗布して一体化することもできる。一方、接着剤の代わりに、基板積層体としての濾過用フィルター１０全体を締め付け部材で締め付けて一体化することもできる。
【００８７】
図７は、締め付け部材によって固定された濾過用フィルターを示す斜視図である。
【００８８】
図７において、円筒状の濾過用フィルター１０は、対向配置された２つの締め付け部材３０によって、図７中、縦方向に締め付けられて一体化されている。
【００８９】
締め付け部材３０は、両端部を構成する鈎状の非弾性部３０ａと、該２つの非弾性部３０ａを接続する弾性部３０ｂとで主として構成されている。非弾性部３０ａは、金属、例えばステンレス鋼で形成されており、弾性部３０ｂは、例えばステンレス鋼を主成分とするばね部材からなる。このような締め付け部材３０を適用することによって、濾過用フィルター１０の構成部材である各基板１１は、図７中、上下方向の移動が一定の範囲内に規制され、且つ、横方向にずれることを防ぎ、円筒状の濾過用フィルターとしての構造が確保される。但し、締め付け部材３０の締め付け力は、弾性部３０ｂの弾性によって基板１１相互間に配置されたピラー１６の熱膨張を許容するように調整されている。また、弾性部３０ｂに使用される材料には、ばね部材の他、交換が容易な構造とすることにより消耗品としてゴムなどの伸縮性を持った有機材料を用いることもできる。
【００９０】
本実施の形態において、被処理液Ａの流通方向を、円筒状の濾過用フィルター１０の外周面から中心軸に沿った流路１７を経て上向流として濾過用フィルター１０から流出するものとして説明したが、本実施の形態に係る濾過用フィルター１０における水の流通方向はこれに限定されるものではなく、円筒状の濾過用フィルター１０の中心軸に沿って形成された流路１７を被処理液Ａの導入路として使用し、該導入路をへて各基板１１相互の隙間を流れて外周面から流出するようにしてもよい。
【００９１】
図８は、濾過用フィルターの別の使用状況を示す説明図である。
【００９２】
図８において、被処理液Ａは、上方向から濾過用フィルター１０に流入し、円筒状の中心軸に沿った流路１７を下向流として流れ、その後、各基板１１相互間の隙間を流れ、外周面の開口部を経て処理液Ｂとして濾過用フィルター１０から流出する。このとき、濾過用フィルター１０における濾過面は、各基板１１の厚板部１２の内側面を結んだ面となり、被処理液Ａに含まれる汚染物質は、厚板部１２の内側面を結んだ濾過面で捕捉される。このとき、基板１１相互の間隔を高さによって変更させ、被処理液に含まれる微細固形物の分別装置として使用することもできる。
【００９３】
なお、被処理液Ａを図８に示した方向に流通させる場合、濾過用フィルター１０にかかる圧力は、基板１１相互の間隔を広げる方向に働く。従って、高圧濾過を行う場合は、被処理液の流通方向を、上述した図１の方向とすることが好ましい。
【００９４】
本実施の形態においては、基板１１の中心部に１つの貫通孔１４を設けた場合について説明したが、貫通孔を複数の小孔の集合体とすることもできる。
【００９５】
図９は、本実施の形態における基板１１の変形例を示す図である。
【００９６】
図９において、基板１１の座ぐり部１８の底部を形成する薄板部１３の中心部に、複数の小孔１４ａが設けられている。この貫通孔１４ａの集合体は、基板１１を積層した濾過用フィルター１０における中心軸に沿った流路１７を形成する。この場合、構造が複雑になり製造コストは高くなるが、基板１１としての強度が向上する。
【００９７】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る濾過用フィルターについて説明する。
【００９８】
この濾過用フィルターは、厚板部と薄板部を有する基板を多数積層した基板積層体における各基板の厚板部相互の間隔が濾過面における開口幅を規定する点をはじめ基本的な構成は、第１の実施の形態に係る濾過用フィルターと同様である。
【００９９】
第２の実施の形態に係る濾過用フィルターが第１の実施の形態に係る濾過用フィルターと異なるところは、基板の厚板部の長さを基板の外周部の長さよりも長くして広い濾過面積を確保した点である。
【０１００】
図１０は、本発明の第２の実施の形態に適用される基板の平面図、図１１は、図１０の基板を多数積層した濾過用フィルターの要部を示す断面図である。
【０１０１】
図１０において、この基板４１は矩形板状体を呈しており、厚板部４２と薄板部４３とを備えている。厚板部４２は、図１０の上下に描かれている基板４１の２つの領域にそれぞれ折り返しが繰り返される２列のジグザグ状に配設されており、且つ２列のジグザグ状の厚板部４２は、それぞれの端部において相互に連結されており、全体として１つのループ状の厚板部を形成している。ループ状の厚板部４２に囲まれるように薄板部４３が形成されており、薄板部４３における基板４１の中心部には、基板４１を厚さ方向に貫通する貫通孔４４が設けられている。
【０１０２】
厚板部４２上には、第１の間隔保持部材としての四角柱状のストッパー４５が間隔を隔てて多数設けられている。ストッパー４５の形状は、四角柱状に限定されるものではなく、円柱状、その他の柱状であってもよい。また、薄板部４３上には、第２の間隔保持部材としてのピラー４６が間隔を隔てて多数設けられている。ピラー４６の形状は、例えば円柱状であるが、これに限定されるものではない。
【０１０３】
図１１において、基板４１が、複数のストッパー４５及びピラー４６を介して多数積層されて、四角柱状の濾過用フィルター４０が形成されている。
【０１０４】
次に、本実施の形態に係る濾過用フィルターの製造方法について説明する。
【０１０５】
先ず、基板を製造する際の原料基板として、例えば円形板状体のシリコンウエハを用意する。シリコンウエハは、平滑面を有し、その直径は、例えば５０〜４５０ｍｍで、厚さは、例えば０．１〜３ｍｍである。シリコンウエハの表面粗度（Ｒａ）は、濾過用フィルター４０における基板４１の厚板部４２相互間の隙間の１／１０以下、例えば約０．１ｎｍであることが好ましい。原料基板としては、シリコンウエハの他、ガラス板、セラミック板、金属板を適用することもできる。
【０１０６】
次に、シリコンウエハの表面にジグザグ状の厚板部４２を形成する。厚板部４２の形成には、半導体製造技術が好適に利用される。すなわち、シリコンウエハを、例えばプラズマエッチング装置の処理室内に収納、支持し、その上にジグザグ状の厚板部４２に相当するマスク材を載置し、その後、プラズマエッチング処理を施し、これによって、エッチングされずに残るジグザク状の厚板部４２と、該厚板部４２で囲まれた薄板部４３を形成する。このとき、１枚の円形板状体のシリコンウエハから、例えば、シリコンウエハ表面に、２段２列に配置された４つの基板を形成し、その後、切り出して基板４１を調製する。
【０１０７】
図１２は、１枚のシリコンウエハ５０から４枚の基板４１を切り出す際のシリコン基板５０上に形成された４つの基板４１を示す平面図である。
【０１０８】
図１２において、円形のシリコンウエハ５０上に、ジグザグ状に形成された厚板部４２及び厚板部４２で囲まれた薄板部４３を有する基板４１が２段２列に４つ形成されている。このようにして形成された基板４１は、公知の方法によって、切り出される。なお、図１２において、ストッパー及びピラーは図示省略されている。
【０１０９】
基板４１の１辺は、例えば４０〜４００ｍｍ、厚板部４２の厚さは、例えば０．１〜３ｍｍ、幅は、例えば０．４５〜１０ｍｍ、薄板部４３の厚さは、例えば０．１〜３ｍｍである。また、１枚の基板４１における厚板部４２の全長は、例えば１６００〜１６０００ｍｍであり、基板４１の外周部に沿って厚板部を配設した場合の長さの約１０倍となる。貫通孔４４の口径は、例えば１０ｍｍであり、基板を多数積層した濾過用フィルターにおいて、積層方向に隣接する基板４１の貫通孔４４と連通して被処理液又は濾液が流通する中心流路を形成する。
【０１１０】
次に、得られた基板４１の厚板部４２上に、第１の実施の形態と同様にして、基板４１相互の間隔を規定する第１の間隔保持部材としてのストッパー４５を形成する（図１０，図１１参照）。ストッパー４５は、例えば、白金、ポリイミド、セラミックス、ガラス、シリコン、ＳｉＣ等からなる円柱状の部材であり、例えば化学蒸着（ＣＶＤ）法によって形成される。ストッパー４５の断面四角形における１辺の長さは、例えば０．１〜１０ｍｍ、高さは、濾過目的物に従って、例えば１０〜２０ｎｍに規定され、隣接する基板相互の間隔を維持するのに必要な数だけ、例えば等間隔に形成される。
【０１１１】
次に、厚板部４２上にストッパー４５が形成された基板４１の薄板部４３の任意の場所に、第１の実施の形態と同様にして第２の間隔保持部材としてのピラー４６を、多数、例えば等間隔に配置する。ピラー４６は、公知の方法によって別途形成される。ピラーの数及び間隔は、特に限定されるものではなく、熱膨張した加熱時に隣接する基板４１相互の間隔を所定の値に正確に規定できる数及び間隔であればよい。
【０１１２】
ピラー４６は、ストッパー４５の材質よりも熱膨張係数の大きな材質、例えばアルミニウムからなり、薄板部４３上に配置された時、常温においてその上端面がストッパー４５の上端面と、例えば同一平面を形成する高さに調整される。ピラー４６の材料としては、アルミニウムの他、第１の実施の形態と同様、例えば、金（Ａｕ）、亜鉛、アルミニウム、金、銀、クロム、すず、鉄、銅、鉛、ニッケル、アルミ青銅、黄銅、ジュラルミン、ステンレス等が好適に適用される。また、金属以外にもフォトレジスト、ポリエステル、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリカーボネートも適用可能である。これらは、熱膨張係数が比較的大きいので、加熱時の基板４１相互の隙間を常温時の間隔よりも広げることができる。
【０１１３】
次に、ストッパー４５及びピラー４６を配置した複数の基板４１を順次積層して基板積層体としての濾過用フィルター４０を形成する（図１１参照）。このとき必要に応じてストッパー４５などの必要箇所に接着剤を塗布してもよい。接着剤は、ピラー４６の熱膨張を許容するために弾性を有するものが適用される。
【０１１４】
このようにして形成された濾過用フィルター４０において、被処理液Ａは、四角柱状の濾過用フィルター４０の各基板４１相互の隙間、すなわち、ジグザグ状に配設された厚板部４２相互間の隙間を経て濾過用フィルター４０に流入し、厚板部４２で形成される濾過面で汚染物質が除去された濾液として薄板部４３に流入し、その後、基板４１の中心部に向かって流通し、基板４１の中心部に設けられた貫通孔４４が連通する中心流路を、例えば上向流として流れて回収される。
【０１１５】
本実施の形態によれば、基板４１における厚板部４２をジグザグ状に配設してその長さを、基板４１の外周部の長さよりも長くしたので、濾過面積を著しく増大させることができ、これによって被処理液の濾過効率が向上する。
【０１１６】
また、本実施例においても、ピラー４６の長さをストッパー４５の長さよりも長くし、且つピラー４６の構成材料としてストッパー４５の構成材料よりも熱膨張係数が大きい材質を適用したことによって、第１の実施の形態と同様、基板４１相互間の間隔を、常温時にはストッパー４５で安定に規定し、再生時には、例えば加熱水によってピラー４６を熱膨張させて基板４１相互間の間隔を広げることができるので、濾過処理時に安定した開口が得られ、且つ目詰まりした際には容易に再生することができる。加熱水の通水方向は、通常、濾過処理時の逆方向とされるが、順方向であっても良い。
【０１１７】
本実施の形態において、基板４１における薄板部４３の面積は、基板４１の面積の３０％以下であることが好ましい。これによって、基板の強度を確保し易くなる。また、貫通孔４４の口径は、濾過用フィルター４０内の被処理液の滞留時間を確保する等するため、例えば、１〜１０ｍｍ以下であることが好ましい。貫通孔４４は、例えば、ドライエッチング又は機械加工等によって形成される。
【０１１８】
本実施の形態において、シリコンウエハ５０表面に、２段２列に形成された４つの基板４１を１単位として切り出し、これを多数積層して基板積層体を形成することもできる。
【０１１９】
図１３は、４つの基板４１を１単位とする基板集合体を示す平面図である。
【０１２０】
図１３において、シリコンエウハ５０から切り出された４つの基板からなる基板集合体が示されている。このような基板集合体を、第２の実施の形態と同様にして多数積層して濾過用フィルターを形成することもできる。また、基板集合体を切り出すことなく、シリコンウエハ５０に形成された基板集合体をシリコンウエハ５０ごと多数積層して濾過用フィルターを形成することもできる。このような、濾過用フィルターにおいても第２の実施形態と同様の効果が得られる。なお、図１３においても、図１２と同様、ストッパー及びピラーは図示省略されている。
【０１２１】
本実施の形態において、基板４１の厚板部４２の形状をジグザグ状としたが、厚板部４２の形状は、これに限定されるものではなく、例えば、渦巻き状の薄板部４３を取り囲むようにした２重の渦巻き形状を有するものとすることができる。
【０１２２】
次に、本発明の第３の実施の形態に係る濾過用フィルターについて説明する。
【０１２３】
この濾過用フィルターは、厚板部と薄板部を有する基板を多数積層した基板積層体における各基板の厚板部相互の間隔が濾過面における開口幅を規定する点をはじめ基本的な構成は第１及び第２の実施の形態と同様である。
【０１２４】
図１４は、本発明の第３の実施の形態に係る濾過用フィルターの要部を示す断面図である。図１４において、厚板部６２及び薄板部６３を有する基板６１が多数積層されて濾過用フィルター６０が形成されている。第３の実施の形態に係る濾過用フィルターは、その製造方法に特徴がある。
【０１２５】
以下に、濾過用フィルター６０の製造方法について説明する。
【０１２６】
図１５は、本発明の第３の実施の形態に係る濾過用フィルターの製造方法を示す工程図である。
【０１２７】
図１５において、濾過用フィルター６０は、以下のようにして製造される。なお、図１５において、（Ａ）〜（Ｅ）は、各製造工程における基板の側面図及び平面図を一組として示したものであり、上側の図が側面図、下側の図が平面図である。
【０１２８】
濾過用フィルター６０を製造する際は、先ず、構成材料としての基板６１を用意する（図１５（Ａ））。基板６１は、例えば、表裏に平滑面を有する矩形平板状のシリコン基板であり、その１辺は、例えば、５ｍｍ〜４５０ｍｍである。厚さは、例えば０．８〜１．２ｍｍである。シリコン基板の表面粗度（Ｒａ）は、基板６１を積層した際の厚板部６２相互間の隙間の１／１０以下、例えば約０．１ｎｍである。
【０１２９】
次に、基板６１の外周部のやや内側、例えば１〜１０ｍｍ内側に、線幅が、例えば０．８ｍｍ〜１．２ｍｍのマスク材６７を外周部に沿って全周に塗布する（図１５（Ｂ））。マスク材６７としては、例えば、超耐熱耐寒性のポリイミド（商品名：カプトン）や、半導体装置の製造の際に用いられるフォトレジスト等が好適に用いられる。
【０１３０】
次に、マスク材６７が塗布された基板６１を基板処理装置のチャンバ内に収納し、チャンバ内圧力を、例えば１〜１０００ｍＴｏｒｒ（０．１３３〜１３３Ｐａ）、エッチングガスとして、例えば、ＨＢｒ、アンモニア（ＮＨ３）、酸素（Ｏ２）の混合ガスを用い、基板６１の厚さ方向に、例えば、約３００μｍの深さまでエッチングし、これによってマスク材６７で覆われた凸部に囲まれた薄板部６３を形成する（図１５（Ｃ））。
【０１３１】
次いで、マスク材６７の一部、すなわち、間隔保持部としてのストッパー６５となる部分以外の部分を剥離させ、上記と同様の条件でプラズマエッチング処理を施し、これによって厚板部６２と、該厚板部６２から突出するストッパー６５を形成する（図１５（Ｄ））。このとき、エッチング条件を調節してストッパー６５の高さを、濾過用フィルター６０で除去しようとする目的成分の大きさに相当する高さ、例えば１〜１０００００ｎｍに調整する。ストッパー６５の数及び間隔は特に規定されるものではなく、基板６１相互間の間隔を所定間隔に安定に維持できるものであればよい。
【０１３２】
次に、ストッパー６５が形成された基板６１の当該ストッパー６５からマスク材６７を剥離し（図１５（Ｅ））、薄板部６３の中心部に貫通孔６４を形成して濾過用フィルター６０の構成部材としての基板６１を完成させる（図１５（Ｆ））。
【０１３３】
次に、得られた基板６１の薄板部６３の任意の位置に、第１及びの第２の実施の形態と同様に、間隔保持部材としてのピラー６６を多数、例えば等間隔に配置し、該ピラー６６及びストッパー６５を介して基板６１を多数、例えば数十〜１００枚積層して濾過用フィルター６０を形成する。
【０１３４】
本実施の形態によれば、厚板部６２及び薄板部６３の形成と、その後のストッパー６５の形成をプラズマエッチング処理によって行うことができるので、製造工程を簡略化することができ、生産性が向上する。
【０１３５】
また、本実施の形態においても、第１及び第２の実施の形態と同様、ピラー６６の構成材料としてストッパー６５、すなわち基板６１の構成材料よりも熱膨張係数が大きい材料を適用し、且つその高さをストッパー６５よりも高く、具体的には、厚板部６２及び薄板部６３の厚さの差と、ストッパー６５の高さの和、又はそれよりも若干長くすることにより、基板６１相互間の間隔を、常温時にはストッパー６５で安定に規定し、例えば加熱水を流通させる再生時にはピラー６６を熱膨張させて基板６１相互間の間隔を広げることができるので、濾過処理時に安定した開口が得られ、且つ目詰まりした際に容易に再生して繰り返し使用することができる。
【０１３６】
本実施の形態において、被処理液Ａは、例えば、濾過用フィルター６０の外周面の基板６１相互の隙間から濾過用フィルター６０の本体内に流入し（図１４参照）、厚板部６２相互の間隔によって目的成分が濾別された濾液となり、中心部に形成された貫通孔６４（図１５（Ｆ）参照）が連通した中心流路を、例えば、上向流として流れて濾過用フィルター６０から流出する。なお、被処理液Ａを、中心流路から、例えば下降流として流入させ、その後、各基板６１相互の隙間を濾過用フィルター６０の外周部に向かって流れるようにすることもできる。
【０１３７】
本実施の形態において、基板６１の形状を矩形板状体としたが、基板６１の形状は、特に限定されるものではなく、矩形板状体の他、円形板状体、楕円形板状体、その他の形状の板状体であってもよく、第１の実施の形態や第２の実施の形態に係るフィルタを形成する際に適用してもよい。
【０１３８】
本実施の形態において、マスキング材として超耐熱耐寒性のポリイミド（商品名：カプトン）やフォトレジストを用いたが、これ以外に、例えば金属、カーボン、石英等を用いることもできる。また、本実施の形態において、濾過用フィルター６０を、図７に示したように、弾性を備えた締め付け部材、又は弾性を有する接着剤等を用いて一体化することもでき、これによって、濾過用フィルター６０としての形態が安定する。
【０１３９】
本実施の形態において、ピラー６６の構成材料として、ストッパー６５の構成材料よりも熱膨張係数の大きな材料に代えて、第１の実施の形態と同様、逆圧電効果のある物質、例えば水晶（ＳｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ロッシェル塩（酒石酸カリウム-ナトリウム）（ＫＮａＣ４Ｈ４Ｏ６）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ：Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）、電気石（トルマリン）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、リン酸ガリウム（ＧａＰＯ４）、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）等を用いることができる。
【０１４０】
以上、本発明を実施の形態を用いて詳細に説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。
【符号の説明】
【０１４１】
１０、６０  濾過用フィルター
１１、４１、６１  基板
１２、４２、６２  厚板部
１３、４３、６３  薄板部
１４、１４ａ、４４、６４  貫通孔
１５、４５、６５  ストッパー
１６、４６、６６  ピラー
１７  流路
１８  座ぐり部
６７  マスク材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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