(57)【要約】      （修正有）【課題】検査や実験等の用途で使用した際に、開口が他の物質で塞がりにくく、再現性のよいデータを得ることができるフィルタ膜を提供する。【解決手段】処理媒体の供給側である第１表面を有する第１層と、第１表面と反対側の第２表面を有する第３層と、その間の第２層とから構成され、第１層は、第１表面に平行な断面積が次第に小さくなる第１凸部と、第２層と第１層の界面に底部を有する第１凹部とから構成され、第３層は、第２表面に平行な断面積が次第に小さくなる第２凸部と、第２層と第３層の界面に底部を有する第２凹部とから構成され、第２凹部は、第１凹部より広い面積を有し、島状に散在し、第２凹部の周囲に形成された第２凸部は、互いに繋がって形成され、全体的に連続した第２表面を有し、第２層の第２凹部には、第１凹部と第２凹部とを連通する貫通孔が形成され、第２凸部の領域に形成された第１凹部は互いに繋がっているフィルタ膜。【選択図】図１
2019130457.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の貫通孔が形成され、前記貫通孔を利用して処理媒体中の特定の材料を、他の材料から選択的に分離するフィルタ膜であって、
前記フィルタ膜は、前記処理媒体が供給される側である第１表面を有する第1層と、前記第１表面と反対側の第２表面を有する第３層と、前記第１層と前記第３層との間に形成された第２層とから構成され、
前記第１層は、前記第２層と前記第１層との界面から前記第１表面に向かって形成され、前記第１表面に平行な断面積が前記第１表面に近づくに従って次第に小さくなるように設定された第１凸部と、前記第２層と前記第１層の界面に底部を有する第１凹部とから構成され、
前記第３層は、前記第２層と前記第３層の界面から前記第２表面に向かって形成され、前記第２表面に平行な断面積が前記第２表面に近づくに従って次第に小さくなるように設定された第２凸部と、前記第２層と前記第３層の界面に底部を有する第２凹部とから構成され、前記第２凹部は、前記第１凹部より広い面積を有するとともに島状に散在しており、前記第２凹部の周囲に形成された第２凸部は、互いに繋がり合って形成され、全体的に連続した第２表面を有し、
前記第２層の前記第２凹部が形成された領域には、前記第１凹部と前記第２凹部とを連通する貫通孔が形成され、
少なくとも前記第２凸部に対向する領域に形成された前記第１凹部は互いに繋がり合っていることを特徴とするフィルタ膜。
【請求項２】
前記フィルタ膜は、全体的に同一材料からなり、一体的に形成されている請求項１に記載のフィルタ膜。
【請求項３】
前記第２凸部を構成する前記第２表面は、ハニカム形状を構成する所定幅の辺の形状に形成されている請求項１又は２に記載のフィルタ膜。
【請求項４】
前記第２凸部を構成する前記第２表面は、格子形状を構成する所定幅の辺の形状に形成されている請求項１又は２に記載のフィルタ膜。
【請求項５】
前記第１凸部を含む前記第１表面に垂直な断面の形状において、
前記第１凸部の壁面と、前記第１表面とのなす角度は、４３〜８０°である請求項１〜４のいずれか１に記載のフィルタ膜。
【請求項６】
前記第２凸部を含む前記第２表面に垂直な断面の形状において、
前記第２凸部の壁面と、前記第２表面とのなす角度は、４３〜８０°である請求項１〜５のいずれか１に記載のフィルタ膜。
【請求項７】
前記第１凹部と前記第２凹部とを連通する貫通孔の径は、０．１〜１．０μｍである請求項１〜６のいずれか１に記載のフィルタ膜。
【請求項８】
前記第２凸部の厚さは、前記第１層及び前記第２層の合計の厚さより厚い請求項１〜７のいずれか１に記載のフィルタ膜。
【請求項９】
前記第１層、前記第２層及び前記第３層の合計の厚さは、１５μｍ以下である請求項１〜８のいずれか１に記載のフィルタ膜。
【請求項１０】
単位面積当たりの前記第２凸部を構成する前記第２表面の面積に対する単位面積当たりの前記第１凸部を構成する前記第１表面の面積の割合は、５０〜９０％である請求項１〜９のいずれか１に記載のフィルタ膜。
【請求項１１】
平面視した際のフィルタ膜の総面積（Ａ）に対する前記第１凸部を構成する前記第１表面の合計面積（ａ１）の割合は、２０〜５０％である請求項１〜１０のいずれか１に記載のフィルタ膜。
【請求項１２】
平面視した際のフィルタ膜の総面積（Ａ）に対する前記第２凸部を構成する前記第２表面の合計面積（ｂ１）の割合は、５０〜７０％である請求項１〜１１のいずれか１に記載のフィルタ膜。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルタ膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、経済の急激な発展に伴い、人々の経済活動により発生する空気汚染は、徐々に悪化しており、特に、自動車や工場等から発生する排気ガスにより大気が汚染され、人々の健康に悪影響を与えている。このため、汚染した大気から汚染物質を取り除くためのフィルタが種々研究されている（特許文献１参照）。
【０００３】
また、健康に影響を与える空気に含まれているウィルス、細菌等が人体に侵入するのを防止するためのフィルタについても、種々研究が進んでいる。
一方、逆に生体中の細胞の構成成分のなかから特定の成分のみを選択的に濾過し、特定の成分のみを得るフィルタについても研究が進んでおり、特許文献２には、フィルム単独で形状を維持できるように、厚さ方向に貫通する、精密形成された複数のミクロンスケールの細孔を含むポリマーフィルタ層と、精密形成された多孔質支持構造を含むポリマー支持層とからなるフィルタ膜が開示されている。上記のような比較的厚い構造とすることにより、フィルム単独で形状を維持でき、かつ、塊状に不可逆な凝集を起こさないフィルタ膜を作製することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−７８４８１号公報
【特許文献２】特開２００８−８６９９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２に開示されたようなフィルタ膜では、ポリマーフィルタ層とポリマー支持層とを別々に作製し、両者を積層、接着してフィルタ膜を作製する必要がある。しかし、ポリマーフィルタ層とポリマー支持層との間の剥離を防止するとともに、作製したフィルタ膜の破損を防止し、かつ、接着強度を確保するためには、接着工程が煩雑になってしまうという問題点がある。
【０００６】
また、接着の際、ポリマー支持層がポリマーフィルタ層の細孔を一部塞いでしまい、細孔の面積や細孔径にばらつきが発生し易い。このため、検査や実験等の用途で使用した際には、再現性の乏しいデータとなってしまうという問題点がある。
【０００７】
さらに、フォトリソグラフィー法やエッチング法により比較的厚い構造のフィルタ膜を作製しようとすると、露光時の歪みやエッチングの量のばらつき等により細孔の形状が不均一になってしまう。このため、上記と同様、検査や実験等の用途で使用した際には、再現性の乏しいデータとなってしまうという問題点がある。
【０００８】
さらには、平面上に単に細孔が形成されているのみでは、フィルタとして使用した際、細孔より大きい形状の物質が細孔を塞いでしまい、短時間で濾過が困難になり易いという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、検査や実験等の用途で使用した際に、開口が他の物質で塞がりにくく、効率よく濾過工程を進めることができ、再現性のよいデータを得ることができるフィルタ膜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】
上記目的を解決するための本発明のフィルタ膜は、複数の貫通孔が形成され、上記貫通孔を利用して処理媒体中の特定の材料を、他の材料から選択的に分離するフィルタ膜であって、
上記フィルタ膜は、上記処理媒体が供給される側である第１表面を有する第１層と、上記第１表面と反対側の第２表面を有する第３層と、上記第１層と上記第３層との間に形成された第２層とから構成され、
上記第１層は、上記第２層と上記第１層との界面から上記第１表面に向かって形成され、上記第１表面に平行な断面積が上記第１表面に近づくに従って次第に小さくなるように設定された第１凸部と、上記第２層と上記第１層の界面に底部を有する第１凹部とから構成され、
上記第３層は、上記第２層と上記第３層の界面から上記第２表面に向かって形成され、上記第２表面に平行な断面積が上記第２表面に近づくに従って次第に小さくなるように設定された第２凸部と、上記第２層と上記第３層の界面に底部を有する第２凹部とから構成され、上記第２凹部は、上記第１凹部より広い面積を有するとともに島状に散在しており、上記第２凹部の周囲に形成された第２凸部は、互いに繋がり合って形成され、全体的に連続した第２表面を有し、
上記第２層の上記第２凹部が形成された領域には、上記第１凹部と上記第２凹部とを連通する貫通孔が形成され、
少なくとも上記第２凸部に対向する領域に形成された上記第１凹部は互いに繋がり合っていることを特徴とする。
【００１１】
本発明のフィルタ膜では、上記第１凸部の上記第１表面に平行な断面の面積は、上記第１表面に近づくに従って次第に小さくなるように形成されているので、逆に、上記第１凹部の上記第１表面に平行な断面の断面積は、第１表面に近づくに従って大きくなっており、その結果、濾過の際、上記第２層に形成された貫通孔よりも大きな濾過対象外物質が第１表面に近づいても、上記貫通孔と濾過対象外物質との間に空隙が形成され易く、貫通孔が塞がりにくく、その結果、フィルタ膜が濾過対象外物質で塞がりにくい。
【００１２】
また、少なくとも上記第２凸部に対向する領域に形成された上記第１凹部は互いに繋がり合っており、その結果、全表面に流入した濾過対象の液体が上記貫通孔に流入可能なように構成されているので、濾過能力が大きく、検査や実験等の用途で使用した際に、効率よく濾過工程を進めることができ、再現性のよいデータを得ることができる。
【００１３】
また、本発明のフィルタ膜では、上記第２層と上記第２凸部を含む厚さの厚い部分（リブ部）がフィルタ膜の全体に渡って連続的に存在するので、柔軟性を有しながら機械的強度も高く、自己支持性を有し、他の支持体等に支持されていなくてもフィルム膜単独で形状を維持でき、かつ、フィルム膜が塊状に不可逆な凝集を起こさない。さらに、上記特性に起因して、温度変化やフィルタ使用時の圧力に起因するフィルタ膜の破損を防止することができる。
【００１４】
なお、本発明のフィルタ膜は、空気や特性成分のガス及び液体中に存在する粉塵やウィルス、細菌等を取り除き、清浄な空気、ガス、液体等を得るためのフィルタ膜として使用することができるとともに、逆に、空気や特性成分のガス及び液体中に存在する特定サイズの粒子、ウィルス、細菌、細胞等のみを選択的に濾過、分離して得るためのフィルタ膜としても使用することができ、特には、体液から細胞や血球等の固形分を分離するフィルタ膜として好適に使用することができる。
【００１５】
本発明のフィルタ膜では、上記フィルタ膜は、全体的に同一材料からなり、一体的に形成されていることが望ましい。
本発明のフィルタ膜が全体的に同一材料からなり、一体的に形成されていると、二つの層を接着した場合のような層分離を起こすことはなく、より機械的特性に優れるとともに、細孔の面積や細孔径にばらつきが発生しにくい。そのため、検査や実験等の用途で使用した際に、再現性のよいデータを得ることができる。
【００１６】
本発明のフィルタ膜では、上記第２凸部を構成する上記第２表面は、ハニカム形状を構成する所定幅の辺の形状に形成されていることが望ましい。
本発明のフィルタ膜において、上記第２凸部を構成する上記第２表面が、ハニカム形状を構成する所定幅の辺の形状に形成されていると、上記第２層と上記第２凸部を含む厚さの厚い連続した部分（リブ部）が全ての方向に均等に広がっているので、機械的強度がより高く、自立性により優れ、フィルム膜単独で充分に形状を維持することができる。従って、検査や実験等を行う際、フィルタ膜の取り扱い性に優れる。
【００１７】
本発明のフィルタ膜では、上記第２凸部を構成する上記第２表面は、格子形状を構成する所定幅の辺の形状に形成されていることが望ましい。
本発明のフィルタ膜において、上記第２凸部を構成する上記第２表面が、格子形状を構成する所定幅の辺の形状に形成されていると、ハニカム形状の場合と同様、上記第２層と上記第２凸部を含む厚さの厚い連続した部分（リブ部）が全ての方向に均等に広がっているので、機械的強度がより高く、自立性により優れ、フィルム膜単独で充分に形状を維持することができる。従って、検査や実験等を行う際、フィルタ膜の取り扱い性に優れる。
【００１８】
本発明のフィルタ膜では、上記第１凸部を含む上記第１表面に垂直な断面の形状において、上記第１凸部の壁面と、上記第１表面とのなす角度は、４３〜８０°であることが望ましい。
本発明のフィルタ膜において、上記第１凸部の壁面と上記第１表面とのなす角度が４３〜８０°であると、上記第１凹部の上記第１表面に平行な断面の面積は、上記第１表面に近づくに従ってより大きくなるように形成されているので、フィルタ膜が濾過対象外物質で塞がりにくく、濾過を長時間に渡って連続的に行うことができ、効率よく濾過工程を終了することができる。
【００１９】
本発明のフィルタ膜で、上記第２凸部を含む上記第２表面に垂直な断面の形状において、上記第２凸部の壁面と、上記第２表面とのなす角度は、４３〜８０°であることが望ましい。
本発明のフィルタ膜において、上記第２凸部を含む上記第２表面に垂直な断面の形状において、上記第２凸部の壁面と、上記第２表面とのなす角度が４３〜８０°であると、上記第２凹部の上記第２表面に平行な断面の面積は、上記第２表面に近づくに従ってより大きくなるように形成されているので、濾過対象に含まれる液体が排出され易く、効率よく濾過工程を進めることができる。
【００２０】
本発明のフィルタ膜では、上記第１凹部と上記第２凹部とを連通する貫通孔の径は、０．１〜１．０μｍであることが望ましい。
本発明のフィルタ膜において、上記第１凹部と上記第２凹部とを連通する貫通孔の径が０．１〜１．０μｍであると、非常に微細な粉塵、ウィルス等を含むガス等から粉塵、ウィルス等を除去することができる。また、細胞を構成するような液中の微細な成分も、濾過により選択的に分離することができる。
【００２１】
本発明のフィルタ膜では、第３層を構成する第２凸部の厚さは、第１層（第１凸部）及び第２層の合計の厚さより厚いことが望ましい。
本発明のフィルタ膜において、第３層を構成する第２凸部の厚さが、第１層及び第２層の合計の厚さより厚いと、フィルタ膜全体を支持するリブ部の機械的強度がより高くなり、自己支持性が高くなる。
【００２２】
本発明のフィルタ膜では、上記第１層、上記第２層及び上記第３層の合計の厚さは、１５μｍ以下であることが好ましい。
フィルタ膜の厚さが１５μｍを超えると、露光時の歪みやエッチングの量のばらつき等により貫通孔の形状が不均一になってしまい、検査や実験等の用途で使用した際には、再現性の乏しいデータとなってしまう。しかしながら、本発明のフィルタ膜において、上記第１層、上記第２層及び上記第３層の合計の厚さが１５μｍ以下と薄いと、貫通孔の形状を均一に保つことができ、再現性に優れたデータを得やすい。また、フィルタ膜が薄いので、濾過対象物が通過しやすくなり、効率的に迅速に濾過を行うことができる。
【００２３】
本発明のフィルタ膜において、単位面積当たりの上記第２凸部を構成する上記第２表面の面積に対する単位面積当たりの上記第１凸部を構成する上記第１表面の面積の割合は、５０〜９０％であることが望ましい。
本発明のフィルタ膜において、単位面積当たりの上記第２凸部を構成する上記第２表面の面積に対する単位面積当たりの上記第１凸部を構成する上記第１表面の面積の割合が５０〜９０％であると、処理媒体が供給される側と反対側となる第２凸部の面積（容積）がより大きくなるので、より機械的強度の高いフィルタ膜となるとともに、広い濾過面積とすることができる。
【００２４】
本発明のフィルタ膜では、平面視した際のフィルタ膜の総面積（Ａ）に対する上記第１凸部を構成する上記第１表面の合計面積（ａ１）の割合は、２０〜５０％であることが望ましい。
本発明のフィルタ膜において、平面視した際のフィルタ膜の総面積（Ａ）に対する上記第１凸部を構成する上記第１表面の合計面積（ａ１）の割合が２０〜５０％と、上記第１凸部の割合が比較的小さいと、単位面積当たりの第１凹部の面積が充分に大きくなり、貫通孔の濾過を行う部分の面積を大きくすることができるので、効率よく濾過を行うことができる。
【００２５】
本発明のフィルタ膜では、平面視した際のフィルタ膜の総面積（Ａ）に対する上記第２凸部を構成する上記第２表面の合計面積（ｂ１）の割合は、５０〜７０％であることが望ましい。
本発明のフィルタ膜において、平面視した際のフィルタ膜の総面積（Ａ）に対する上記第２凸部を構成する上記第２表面の合計面積（ｂ１）の割合が５０〜７０％と、上記第２凸部の割合が比較的大きいと、リブ部の面積（容積）がより大きいので、より機械的強度の高いフィルタ膜となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１（ａ）は、本発明のフィルタ膜の一例を模式的に示す裏面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すフィルタ膜のＡ−Ａ線断面図であり、図１（ｃ）は、図１（ｂ）に示すフィルタ膜のＢ−Ｂ線断面図である。
【図２】図２は、図１（ｂ）に示した断面図の一部を拡大した拡大断面図である。
【図３】図３（ａ）は、本発明のフィルタ膜の別の一例を模式的に示す裏面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示すフィルタ膜のＣ−Ｃ線断面図であり、図３（ｃ）は、図３（ｂ）に示すフィルタ膜のＤ−Ｄ線断面図である。
【図４】図４（ａ）〜（ｆ）は、本発明のフィルタ膜の製造方法の一例における第１マスターモールド作製工程を模式的に示した断面図である。
【図５】図５（ａ）〜（ｃ）は、本発明のフィルタ膜の製造方法の一例における第２マスターモールド作製工程を模式的に示した断面図である。
【図６】図６（ａ）〜（ｄ）は、本発明のフィルタ膜の製造方法の一例における第１転写モールド作製工程を模式的に示した断面図である。
【図７】図７（ａ）〜（ｄ）は、本発明のフィルタ膜の製造方法の一例における第２転写モールド作製工程を模式的に示した断面図である。
【図８】図８（ａ）〜（ｄ）は、本発明のフィルタ膜の製造方法の一例におけるフィルタ膜作製工程を模式的に示した断面図である。
【図９】図９（ａ）〜（ｆ）は、本発明の別のフィルタ膜の製造方法の一例における第１マスターモールド作製工程を模式的に示した断面図である。
【図１０】図１０（ａ）〜（ｃ）は、実施例２のフィルタ膜の製造方法における第１マスターモールド作製工程を模式的に示した断面図である。
【００２７】
（発明の詳細な説明）
以下、本発明のフィルタ膜について詳述する。
【００２８】
本発明のフィルタ膜は、複数の貫通孔が形成され、上記貫通孔を利用して処理媒体中の特定の材料を、他の材料から選択的に分離するフィルタ膜であって、
上記フィルタ膜は、上記処理媒体が供給される側である第１表面を有する第１層と、上記第１表面と反対側の第２表面を有する第３層と、上記第１層と上記第３層との間に形成された第２層とから構成され、
上記第１層は、上記第２層と上記第１層との界面から上記第１表面に向かって形成され、上記第１表面に平行な断面積が上記第１表面に近づくに従って次第に小さくなるように設定された第１凸部と、上記第２層と上記第１層の界面に底部を有する第１凹部とから構成され、
上記第３層は、上記第２層と上記第３層の界面から上記第２表面に向かって形成され、上記第２表面に平行な断面積が上記第２表面に近づくに従って次第に小さくなるように設定された第２凸部と、上記第２層と上記第３層の界面に底部を有する第２凹部とから構成され、上記第２凹部は、上記第１凹部より広い面積を有するとともに島状に散在しており、上記第２凹部の周囲に形成された第２凸部は、互いに繋がり合って形成され、全体的に連続した第２表面を有し、
上記第２層の上記第２凹部が形成された領域には、上記第１凹部と上記第２凹部とを連通する貫通孔が形成され、
少なくとも上記第２凸部に対向する領域に形成された上記第１凹部は互いに繋がり合っていることを特徴とする。
【００２９】
本発明のフィルタ膜は、空気や特性成分のガス及び液体中に存在する粉塵やウィルス、細菌等を取り除き、清浄な空気、ガス、液体等を得るためのフィルタ膜として使用することができるとともに、逆に、空気や特性成分のガス及び液体中に存在する特定サイズの粒子、ウィルス、細菌、細胞等のみを選択的に濾過、分離して得るためのフィルタ膜としても使用することができ、特には、体液から細胞や血球等の固形分を分離するフィルタ膜として好適に使用することができる。
【００３０】
上記した本発明のフィルタ膜の形状、構造等の一例について、さらに詳述する。
図１（ａ）は、本発明のフィルタ膜の一例を模式的に示す裏面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すフィルタ膜のＡ−Ａ線断面図であり、図１（ｃ）は、図１（ｂ）に示すフィルタ膜のＢ−Ｂ線断面図である。なお、図１（ｃ）は、本発明のフィルタ膜の表側の面を示している。
【００３１】
図１（ａ）〜（ｃ）に示す本発明のフィルタ膜１０は、処理媒体が供給される側である第１表面１１ａｓを有する第１層１１と、第１表面１１ａｓと反対側の第２表面１３ａｓを有する第３層１３と、第１層１１と第３層１３との間に形成された第２層１２とから構成されている。
【００３２】
第１層１１は、第２層１２と第１層１１との界面１２ａｓから第１表面１１ａｓに向かって形成され、第１表面１１ａｓに平行な断面積が第１表面１１ａｓに近づくに従って次第に小さくなるように設定された第１凸部１１ａと、第２層１２と第１層１１との界面１２ａｓに底部を有する第１凹部１１ｂとから構成されている。
【００３３】
第３層１３は、第２層１２と第３層１３との界面１２ｂｓから第２表面１３ａｓに向かって形成され、第２表面１３ａｓに平行な断面積が第２表面１３ａｓに近づくに従って次第に小さくなるように設定された第２凸部１３ａと、第２層１２と第３層１３の界面１２ｂｓに底部を有する第２凹部１３ｂとから構成されている。そして、図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、第２凹部１３ｂは、第１凹部１１ｂより広い面積を有するとともに島状に散在しており、第２凹部１３ｂの周囲に形成された第２凸部１３ａは、互いに繋がり合って形成され、全体的に連続した第２表面１３ａｓを有する。
【００３４】
また、第２層１２の第２凹部１３ｂが形成された領域には、第１凹部１１ｂと第２凹部１３ｂとを連通する貫通孔１２ｂが形成されている。第２層１２の貫通孔１２ｂ以外の部分を第２層膜部１２ａということとする。
【００３５】
図１（ａ）に示す裏面図では、第２凸部１３ａを構成する第２表面１３ａｓは、平面視、ハニカム形状を構成する所定幅の辺の形状に形成され、全体的に繋がり合っており、第２凹部１３ｂは、平面視六角形状に形成され、島状に散在している。
【００３６】
第１凸部１１ａの第１表面１１ａｓに平行な断面の面積は、第１表面１１ａｓに近づくに従って次第に小さくなるように形成されているので、逆に、第１凹部１１ｂの第１表面１１ａｓに平行な断面の断面積は、第１表面１１ａｓに近づくに従って大きくなっており、その結果、濾過の際、第２層１２に形成された貫通孔１２ｂよりも大きな濾過対象外物質が第１表面１１ａｓに近づいても、貫通孔１２ｂと濾過対象外物質との間に空隙が形成され易く、貫通孔１２ｂが塞がりにくく、その結果、フィルタ膜が濾過対象外物質で塞がりにくい。
【００３７】
本発明のフィルタ膜１０では、第２層１２と第３層１３の第２凸部１３ａを含む厚さの厚い部分（リブ部）がフィルタ膜の全体に渡って連続的に存在するので、機械的強度が高く、自己支持性を有し、他の支持体等に支持されていなくてもフィルム膜単独で形状を維持でき、かつ、フィルム膜が塊状に不可逆な凝集を起こさない。さらに、上記特性に起因して、温度変化やフィルタ使用時の圧力に起因するフィルタ膜の破損を防止することができる。
【００３８】
本発明のフィルタ膜１０は、図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、第２層１２の第２凹部１３ｂが形成された領域には、第２層１２に第１凹部１１ｂと第２凹部１３ｂとを連通する貫通孔１２ｂが形成されているので、この貫通孔１２ｂがフィルタとして機能し、処理媒体中の特定の物質を、他の物質から選択的に分離するフィルタ膜として使用することができる。
【００３９】
一方、少なくとも第３層１３の第２凸部１３ａに対向する領域に形成された第１層１１の第１凹部１１ｂは互いに繋がり合っており、第１凸部は孤立した形状に形成されているので、第２凸部１３ａに対向する領域に流入した液体も、第１凹部１１ｂを経由して貫通孔１２ｂに流入する。
【００４０】
このように、全表面に流入した濾過対象の液体が貫通孔１２ｂに向かって流入可能なように構成されているので、濾過能力が大きく、検査や実験等の用途で使用した際に、効率よく濾過工程を進めることができる。
なお、第３層１３の第２凸部１３ａに対向する領域には、第２層１２と第３層１３との界面付近又は上記界面に及ぶ有底孔１２ｃが形成されている。この有底孔１２ｃは、特定の効果を有するものではないが、フィルタ膜の機能には、悪影響を及ぼさない。従って、貫通孔１２ｂの形成工程において、第２凸部１３ａに対向する領域を排除しようとすると、生産効率が低下するため、有底孔１２ｃが形成されている。しかし、技術的には可能であるので、第２凸部１３ａに対向する領域に有底孔１２ｃを形成しなくてもよい。
【００４１】
本発明のフィルタ膜は、概念的には、上記した３つの層に分けて考えることができるが、フィルタ膜自体は、全体的に同一材料からなり、一体的に形成されていることが望ましい。
上記フィルタ膜が全体的に同一材料からなり、一体的に形成されていると、３つ又は２つの層を接着した場合のような層分離を起こすおそれはなく、より機械的特性に優れるとともに、３つの層を積み重ねた際に発生する不都合、すなわち細孔の面積や細孔径にばらつきが発生しにくい。そのため、検査や実験等の用途で使用した際に、再現性のよいデータを得ることができる。
【００４２】
本発明のフィルタ膜を構成する樹脂材料としては、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、シリカハイブリッドコンポジット等が挙げられる。上記樹脂は、高い柔軟性を有するので、機械的特性に優れ、フィルタ膜の自立性を確保し易い。なお、本発明のフィルタ膜の製造方法については、後で詳しく説明することにする。
また、本発明のフィルタ膜を構成する樹脂材料として、ネガ型のシリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂等を使用することができる。これらの樹脂を使用すると、紫外線等の光を照射することにより、照射した部分は硬化し、現像液を用いて光を照射しなかった部分を溶解し、除去することができる。本発明のフィルタ膜を構成する樹脂材料として、ポジ型の感光性樹脂を使用してもよい。ネガ型の樹脂を使用するか、ポジ型の感光性樹脂を使用するかは、形成するフィルタ膜の精度等に応じて決定すればよい。
【００４３】
シリコーン系樹脂は、４官能型のテトラアルコキシシランを主成分に、トリアルコキシシラン等を組み合わせたもので、最終的には、樹脂中にＳｉＯの３次元的な構造が形成される。また、シリコーン系樹脂は、触媒を用いることにより、又は、加熱により硬化させることができる。このように、樹脂フィルムとしてシリコーン系樹脂を用いた場合、ＳｉＯの３次元的な構造を有するので、柔軟性を有し、かつ、耐摩耗性にも優れている。
【００４４】
アクリル系樹脂は、多官能モノマー／単官能モノマー／ポリマー系からなり、多官能モノマーの種類、量によって架橋度を制御したものである。多官能モノマーとしては、ポリオールアクリレート、ポリエステルアクリレート、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート等が挙げられる。このように、樹脂フィルムとしてアクリル系樹脂を用いた場合、紫外線により短時間で硬化させることができという特徴を有している。
【００４５】
シリカハイブリッドコンポジットとは、シリカゾル等の無機微粒子又は上記したシリコーン系樹脂を用いたＳｉＯの３次元的な構造体とハードコート層の形成に用いられるアクリル系樹脂やその他の樹脂を組み合わせたものであり、ラジカル重合性のアクリロイル基（AC）とメタクリロイル基（MAC）、またはカチオン重合性のオキセタニル基（OX）を有していますラジカル重合性のアクリロイル基（ＡＣ）、メタクリロイル基（ＭＡＣ）、又は、カチオン重合性のオキセタニル基（ＯＸ）を有する樹脂を組み合わせることにより、紫外線等の光により硬化させることができる。
【００４６】
図２は、図１（ｂ）に示した断面図の一部を拡大した拡大断面図である。
貫通孔の径（ｒ１）は、図２に示すように、第２層１２と第３層１３との界面１２ｂｓにおける貫通孔１２ｂの径とする。また、図２に示すように、貫通孔間の距離（ｄ）は、第２層１２と第３層１３との界面１２ｂｓにおける貫通孔１２ｂの端部から最も近い他の貫通孔１２ｂの端部までの最短距離とする。
貫通孔１２ｂの径（ｒ１）及び貫通孔１２ｂ間の距離（ｄ）は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用い、フィルタ膜を第２表面１３ａｓの側から撮影することにより得られた写真からその値を測定することができる。
【００４７】
本発明のフィルタ膜１０において、第１層１１と第２層１２との界面１２ａｓが第１表面１１ａｓと平行でない場合には、第１表面１１ａｓに対して垂直な断面において、第１層１１と第２層１２との界面を延長した線と第１凸部１１ａの壁面１１０ａを延長した線とが交わった点ｐ１における第１表面１１ａｓとの最短距離を、第１層１１の厚さ（ｔ１）とする。
また、同様に第２層１２と第３層１３との界面が第２表面１３ａｓと平行でない場合には、第２表面１３ａｓに対して垂直な断面において、第２層１２と第３層１３との界面を延長した線と第２凸部１３ａの壁面１３０ａを延長した線とが交わった点ｐ２における第２表面１３ａｓとの最短距離を、第３層１３の厚さ（ｔ３）とする。
第２層１２の厚さ（ｔ２）は、フィルタ膜の全体の厚さ（Ｔ）から第１層１１の厚さ（ｔ１）及び第３層１３の厚さ（ｔ３）を引いた値とする。
【００４８】
また、図２において、第１表面１１ａｓから続く第１凸部１１ａの壁面１１０ａと第１表面１１ａｓとのなす角度は、αで表示され、図２において、第２表面１３ａｓから続く第２凸部１３ａの壁面１３０ａと第２表面１３ａｓとのなす角度は、βで表示される。
【００４９】
本発明のフィルタ膜において、上記第１凹部と上記第２凹部とを連通する貫通孔の径（ｒ１）は、０．１〜１．０μｍであることが望ましい。
貫通孔の径（ｒ１）は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用い、フィルタ膜の第２表面を撮影することにより得られた写真からその値を測定することができる。
【００５０】
第２表面から見た貫通孔の形状は、特に限定されるものではなく、円形でもよく、楕円形であってもよく、レーストラック形状であってもよく、その他の曲線から構成される形状であってもよい。第２表面から見た貫通孔の形状は、四角形等の多角形であってもよいが、濾過をスムーズに行うためには、円、楕円等の曲線から構成される形状が好ましい。
また、本発明のフィルタ膜において、第２表面から平面視した貫通孔の形状が円でない場合には、最も幅の狭い部分を貫通孔の径（ｒ１）とする。
【００５１】
本発明のフィルタ膜で、上記貫通孔の径（ｒ１）が０．１〜１．０μｍであると、非常に微細な粉塵、ウィルス等を含むガス等から粉塵、ウィルス等を除去することができる。また、細胞を構成するような液中の微細な成分も、濾過により選択的に分離することができる。
【００５２】
本発明のフィルタ膜において、上記貫通孔の径（ｒ１）が０．１μｍ未満であると、貫通孔の径が小さすぎるため、正確な貫通孔を形成しようとすると、貫通孔形成の費用が高くなりすぎる。一方、貫通孔の径（ｒ１）が１．０μｍを超えると、貫通孔の径が大きくなりすぎ、濾過が容易になるので、本発明のような構成の貫通孔を有するフィルタ膜を作製しても、本発明のフィルタ膜の特徴を充分に発揮することができない。
【００５３】
本発明のフィルタ膜において、上記貫通孔同士の間隔（ｄ）と貫通孔の径（ｒ１）との関係は、０．２ｒ１≦ｄ≦１．２ｒ１であることが望ましい。
本発明のフィルタ膜で、上記貫通孔同士の間隔（ｄ）と貫通孔の径（ｒ１）との関係が、０．２ｒ１≦ｄ≦１．２ｒ１であると、貫通孔の単位面積当たりの数が充分に多く、かつ、機械的強度も保つことができ、耐久性に優れたフィルタ膜を用いて効率よく濾過を行うことができる。
【００５４】
貫通孔同士の間隔（ｄ）が貫通孔の径（ｒ１）に対して０．２ｒ１未満であると、間隔（ｄ）が短すぎるため、フィルタ膜の強度が低下し、破壊され易くなる。一方、貫通孔同士の間隔（ｄ）が貫通孔の径（ｒ１）に対して１．２ｒ１を超えると、貫通孔同士の間隔が広すぎるため、貫通孔の単位面積当たりの数が少なくなり、濾過の効率が低下してしまう。
【００５５】
本発明のフィルタ膜では、上記第１凸部を含む上記第１表面に垂直な断面の形状において、上記第１凸部の壁面と、上記第１表面とのなす角度（α）は、４３〜８０°であることが望ましい。
本発明のフィルタ膜において、上記第１凸部の壁面と上記第１表面とのなす角度が（α）４３〜８０°であると、上記第１凹部の上記第１表面に平行な断面の面積は、上記第１表面に近づくに従ってより大きくなるように形成されているので、フィルタ膜が濾過対象外物質で塞がりにくく、濾過を長時間に渡って連続的に行うことができ、効率よく濾過工程を終了することができる。
【００５６】
本発明のフィルタ膜で、上記第２凸部を含む上記第２表面に垂直な断面の形状において、上記第２凸部の壁面と、上記第２表面とのなす角度（β）は、４３〜８０°であることが望ましい。
本発明のフィルタ膜において、上記第２凸部を含む上記第２表面に垂直な断面の形状において、上記第２凸部の壁面と、上記第２表面とのなす角度（β）が４３〜８０°であると、上記第２凹部の上記第２表面に平行な断面の面積は、上記第２表面に近づくに従ってより大きくなるように形成されているので、濾過対象に含まれる液体が排出され易く、効率よく濾過工程を進めることができる。
【００５７】
本発明のフィルタ膜において、第３層（ｔ３）を構成する第２凸部の厚さは、第１層（ｔ１）及び第２層（ｔ２）の合計の厚さより厚いことが望ましい。
本発明のフィルタ膜において、第３層を構成する第２凸部の厚さが、第１層及び第２層の合計の厚さより厚いと、フィルタ膜全体を支持するリブ部の機械的強度がより高くなり、自己支持性が高くなる。
【００５８】
また、第１層（ｔ１）、第２層（ｔ２）及び第３層（ｔ３）の合計の厚さ（Ｔ）は、１５μｍ以下であることが好ましい。
本発明のフィルタ膜において、上記第１層、上記第２層及び上記第３層の合計の厚さ（Ｔ）が１５μｍ以下と薄いと、貫通孔の形状を均一に保つことができ、再現性に優れたデータを得やすい。また、フィルタ膜が薄いので、濾過対象物が通過しやすくなり、効率的に迅速に濾過を行うことができる。
【００５９】
本発明のフィルタ膜において、単位面積当たりの第２凸部を構成する第２表面の面積に対する単位面積当たりの第１凸部を構成する第１表面の面積の割合は、５０〜９０％であることが望ましい。
本発明のフィルタ膜において、単位面積当たりの第２凸部を構成する第２表面の面積に対する単位面積当たりの第１凸部を構成する第１表面の面積の割合が５０〜９０％であると、処理媒体が供給される側と反対側となる第２凸部の面積（容積）がより大きくなるので、より機械的強度の高いフィルタ膜となるとともに、貫通孔が形成されている部分も広い濾過面積をとることができる。
【００６０】
本発明のフィルタ膜では、平面視した際のフィルタ膜の総面積（Ａ）に対する上記第１凸部を構成する第１表面の合計面積（ａ１）の割合は、２０〜５０％であることが望ましい。
本発明のフィルタ膜において、平面視した際のフィルタ膜の総面積（Ａ）に対する上記第１凸部を構成する第１表面の合計面積（ａ１）の割合が２０〜５０％と、上記第１凸部の割合が比較的小さいと、単位面積当たりの第１凹部の面積が充分に大きくなり、貫通孔の濾過を行う部分の面積を大きくすることができるので、効率よく濾過を行うことができる。
【００６１】
本発明のフィルタ膜では、平面視した際のフィルタ膜の総面積（Ａ）に対する上記第２凸部を構成する上記第２表面の合計面積（ｂ１）の割合は、５０〜７０％であることが望ましい。
本発明のフィルタ膜において、平面視した際のフィルタ膜の総面積（Ａ）に対する上記第２凸部を構成する上記第２表面の合計面積（ｂ１）の割合が５０〜７０％と、上記第２凸部の割合が比較的大きいと、リブ部の面積（容積）がより大きいので、より機械的強度の高いフィルタ膜となる。
【００６２】
次に、本発明のフィルタ膜の具体的な形状について説明する。
本発明のフィルタ膜においては、フィルタ膜の具体的な形状は特に限定されるものではないが、本発明のフィルタ膜を第１表面側から平面視した際、第１凸部を構成する第１表面は、図１（ｃ）に示すように、一つ又は複数の貫通孔を挟んで第１凸部の形状が２次元的に繰り返し、所定のパターンを形成していることが望ましく、貫通孔も第１凸部を挟んで貫通孔の形状が２次元的に繰り返し、所定のパターンを形成していることが望ましい。ただし、第２凸部が形成されている領域に対向する領域には、貫通孔は形成されていない。貫通孔が形成されていると、貫通孔の長さが長くなりすぎ、微小粒子が自由に移動し難くなるからである。第２凸部が形成されている領域に対向する領域の一部には、有底孔が形成されている場合がある。
上記フィルタ膜を第１表面側から平面視した際、第１凸部を構成する第１表面は、互いに繋がり合っておらず、互いに孤立していることが望ましい。第１凸部を構成する第１表面の形状の具体例としては、円形、楕円形、レーストラック形状、その他の曲線から構成される形状等が挙げられる。また、第１凸部を構成する第１表面の形状は、四角形等の多角形であってもよい。ただし、全体的に繋がりあっていなければ、部分的に上記形状の第１凸部同士が繋がり合った形状であってもよい。
【００６３】
また、本発明のフィルタ膜を第２表面側から平面視した際、第２凸部を構成する第２表面は、互いに繋がり合って形成され、全体的に連続した第２表面を形成しており、その形状としては、ハニカム形状を構成する所定幅の辺の形状、格子形状を構成する所定幅の辺の形状等が挙げられるほか、所定幅の帯状体が２次元的に繋がりあった構成であれば、他の形状であってもよく、異なる多角形や円、楕円等の形状を構成する所定幅の辺が組み合わされた構成であってもよい。
さらに、第２凸部を構成する第２表面自体が多角形形状をなし、これらの多角形が所定幅の帯状体で繋がれたような構成であってもよい。
【００６４】
本発明のフィルタ膜の形状、構造等の別の一例について、さらに詳述する。
図３（ａ）は、本発明のフィルタ膜の別の一例を模式的に示す裏面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示すフィルタ膜のＣ−Ｃ線断面図であり、図３（ｃ）は、図３（ｂ）に示すフィルタ膜のＤ−Ｄ線断面図である。
【００６５】
図３（ａ）〜（ｃ）に示す本発明のフィルタ膜２０は、処理媒体が供給される側である第１表面２１ａｓを有する第１層２１と、第１表面２１ａｓと反対側の第２表面２３ａｓを有する第３層２３と、第１層２１と第３層２３との間に形成された第２層２２とから構成されている。
【００６６】
第１層２１は、第２層２２と第１層２１との界面２２ａｓから第１表面２１ａｓに向かって形成され、第１表面２１ａｓに平行な断面積が第１表面２１ａｓに近づくに従って次第に小さくなるように設定された第１凸部２１ａと、第２層２２と第１層２１との界面２２ａｓに底部を有する第１凹部２１ｂとから構成されている。
【００６７】
第３層２３は、第２層２２と第３層２３との界面２２ｂｓから第２表面２３ａｓに向かって形成され、第２表面２３ａｓに平行な断面積が第２表面２３ａｓに近づくに従って次第に小さくなるように設定された第２凸部２３ａと、第２層２２と第３層２３の界面２２ｂｓに底部を有する第２凹部２３ｂとから構成され、図３（ａ）に示すように、第２凹部２３ｂは、第１凹部２１ｂより広い面積を有するとともに島状に散在しており、第２凹部２３ｂの周囲に形成された第２凸部２３ａは、互いに繋がり合って形成され、全体的に連続した第２表面２３ａｓを有する。
【００６８】
また、第２層２２の第２凹部２３ｂが形成された領域には、第１凹部２１ｂと第２凹部２３ｂとを連通する貫通孔２２ｂが形成されている。この場合も、第２層２２の貫通孔２２ｂ以外の部分を第２層膜部２２ａということとする。また、第２層２２の第２凸部２３ａに対向する領域には、有底孔２２ｃが形成されている。
【００６９】
図３（ａ）に示す裏面図では、第２凸部２３ａを構成する第２表面２３ａｓは、平面視、格子形状を構成する所定幅の辺の形状に形成され、全体的に繋がり合っており、第２凹部２３ｂは、平面視四角形状に形成され、互いに島状に散在している。
【００７０】
図３（ａ）〜（ｃ）に示す本発明のフィルタ膜は、第２層と第２凸部を含む厚さの厚い連続した部分（リブ部）が全ての方向に均等に広がっているので、機械的強度がより高く、自立性により優れ、フィルム膜単独で充分に形状を維持することができる。従って、検査や実験等を行う際、フィルタ膜の取り扱い性に優れる。
【００７１】
図３（ａ）〜（ｃ）に示す本発明のフィルタ膜のその他の構成は、図１（ａ）〜（ｃ）に示す本発明のフィルタ膜と同様であるので、ここではその詳しい説明は省略することとする。
【００７２】
次に、本発明のフィルタ膜の製造方法について説明する。
本発明のフィルタ膜の製造方法は、特に限定されるものではないが、以下に説明する工程からなることが望ましい。
（１）第１マスターモールド作製工程
最初に、平板状の基体部と、上記基体部上に形成され、上記した本発明のフィルタ膜の第１層及び第２層と同様の形状の表側フィルタ膜部とからなる表側マスターモールドを作製する第１マスターモールド作製工程を行う。
【００７３】
（２）第２マスターモールド作製工程
次に、平板状の基体部と、上記基体部上に形成され、上記した本発明のフィルタ膜の第３層と同様の形状の裏側フィルタ膜部とからなる裏側マスターモールドを作製する第２マスターモールド作製工程を行う。
【００７４】
（３）第１転写モールド作製工程
次に、上記工程により作製された表側マスターモールドに、透明な熱可塑性樹脂フィルムを熱ラミネートし、上記表側マスターモールドの凹凸形状を転写した後剥離し、表側ミラーイメージモールドを作製する第１転写モールド作製工程を行う。
【００７５】
（４）第２転写モールド作製工程
次に、上記工程により作製された裏側マスターモールドに、透明な熱可塑性樹脂フィルムを熱ラミネートし、上記裏側マスターモールドの凹凸形状を転写した後剥離し、裏側ミラーイメージモールドを作製する第２転写モールド作製工程を行う。
【００７６】
（５）フィルタ膜作製工程
このフィルタ膜作製工程では、感光性樹脂からなる平板状の感光性樹脂フィルムを形成した後、該感光性樹脂フィルムを基体部上に固定された裏側ミラーイメージモールドに押し付け、裏側ミラーイメージモールドに形成されたフィルタ膜の第３層の形状を転写する。この後、さらに上から表側ミラーイメージモールドを感光性樹脂フィルムに押し付け、フィルタ膜の第１層及び第２層の形状を転写する。そして、そのままの状態で感光性樹脂層を硬化させ、上記基体部上に上記した本発明のフィルタ膜と同様の形状のフィルタ膜を作製する。
【００７７】
上述のように、本発明の分離膜の製造方法では、第１マスターモールド作製工程及び第２マスターモールド作製工程で作製した表側マスターモールド及び裏側マスターモールドを利用して第１転写モールド作製工程及び第２転写モールド作製工程を行い、第１転写モールド作製工程及び第２転写モールド作製工程で作製した表側ミラーイメージモールド及び裏側ミラーイメージモールドを使用して、最終的な分離膜を製造する。従って、貫通孔の形状等の構成が設計通りの分離膜を多数回に渡って再現性よく製造することができる。
なお、本発明の分離膜の製造方法では、第１マスターモールド作製工程及び第２マスターモールド作製工程と同様の工程を行った後、作製された第１層と第２層とが形成されたフィルムと第３層が形成されたフィルムを貼り合わせることにより、本発明のフィルタ膜を製造してもよい。
【００７８】
次に、本発明のフィルタ膜の製造方法について、さらに詳しく説明する。
（１）第１マスターモールド作製工程
本発明のフィルタ膜の製造方法では、第１マスターモールド作製工程として、平板状の基体部と、上記基体部上に形成され、上記した本発明のフィルタ膜の第１層及び第２層と同様の形状の表側フィルタ膜部とからなる表側マスターモールドを作製する。
【００７９】
マスターモールド作製方法は、特に限定されるものではないが、上記基体部上にフォトリソグラフィー及びエッチングの手法のうち、少なくともいずれか一方の方法を用いて樹脂製のマスターモールドを作製する方法を採用することができる。
【００８０】
図４（ａ）〜（ｆ）は、本発明のフィルタ膜の製造方法の一例における第１マスターモールド作製工程を模式的に示した断面図である。なお、図４及び図５に示す製造方法では、マスターモールドとして樹脂製のものを作製する。
表側マスターモールド及び裏側マスターモールドを構成する樹脂は、特に限定されるものではないが、本発明のフィルタ膜を構成する樹脂材料と同じものを使用することができる。上記樹脂材料としては、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、シリカハイブリッドコンポジット等が挙げられる。上記樹脂は、高い柔軟性を有するので、機械的特性に優れ、ミラーイメージモールドを多数回作製しても、摩耗しにくい。下記の処理では、上記した樹脂でネガ型の感光性樹脂を使用しているが、ポジ型の感光性樹脂を使用してもよい。
すなわち、いずれの感光性樹脂（レジスト）を使用するかは、形成する第１凸部を構成する第１表面の大きさや幅、貫通孔の大きさ等に応じて決定すればよく、例えば、２μｍ以下の幅の第１表面を有する第１凸部や貫通孔を形成する場合には、高性能なポジ型のレジストを使用し、２μｍ以上の幅の第１表面を有する第１凸部や貫通孔を形成する場合には、ネガ型のレジストを使用することが考えられる。
【００８１】
この第１マスターモールド作製工程では、まず、基体部３８上に上記樹脂を溶剤等に溶解させた塗布液を調製した後、該塗布液を塗布し、乾燥させ、塗布層３２´を形成する（図４（ａ）参照）。塗布層３２´の形成後、塗布層３２´を硬化させて硬化樹脂層３２とし、続いて、平面視した際、貫通孔の形状の硬化樹脂層表面３２０ｂ以外の部分が露光するようにパターン形成されたガラス板３６ａをマスクとして設置し、露光する（図４（ｂ）参照）。露光の光源としては、ランプ等が使用される。
基体部の材料は特に限定されるものではなく、例えば、ビスマレイミドトリアジン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン系樹脂等の熱硬化性樹脂、シリコン等の金属、アルミナ、ガラス等のセラミック等が挙げられる。本発明のフィルタ膜の製造方法においては、以下の説明において使用する基材部も上記と同じ材料を使用することができる。
【００８２】
次に、硬化樹脂層３２を所定の時間、現像液と接触させ、硬化樹脂層表面３２０ｂを含む部分を溶解除去し、貫通孔３２ｂ及び第２層膜部３２ａを形成する（図４（ｃ）参照）。
【００８３】
次に、再度、上記塗布液を塗布し、乾燥させ、塗布層３１´を形成する（図４（ｄ）参照）。次に、塗布層３１´を硬化させて硬化樹脂層３１とし、第１凹部の形状の硬化樹脂層表面３１０ｂ以外の部分が露光するようにパターン形成されたガラス板３６ｂをマスクとして設置し、露光する（図４（ｅ）参照）。
【００８４】
次に、硬化樹脂層３１を所定の時間、現像液と接触させ、硬化樹脂層表面３１０ｂを含む部分を溶解除去して第１凹部３１ｂ及び貫通孔３２ｂを形成する。これにより、基体部３８上に第２層膜部３２ａと貫通孔３２ｂと第１凸部３１ａと第１凹部３１ｂとを有する表側マスターモールド３０ａの作製を終了する（図４（ｆ）参照）。なお、第２層膜部３２ａは、２回目の露光で溶解しないように処理されている。また、基体部３８は、上記現像液と接触してもエッチングされない材料である必要がある。
【００８５】
上記工程では、２回塗布層を形成し、２回現像処理することにより、貫通孔と第１凹部とを形成しているが、１回の塗布層形成と１回の現像処理により、貫通孔と第１凹部とを形成してもよい。
【００８６】
（２）第２マスターモールド作製工程
次に、第２マスターモールド作製工程として、平板状の基体部と、上記基体部上に形成され、上記した本発明のフィルタ膜の第３層と同様の形状の裏側フィルタ膜部とからなる裏側マスターモールドを作製する。
【００８７】
図５（ａ）〜（ｃ）は、本発明のフィルタ膜の製造方法の一例における第２マスターモールド作製工程を模式的に示した断面図である。
【００８８】
この第２マスターモールド作製工程では、まず、基体部３９上に上記樹脂を溶剤等に溶解させた塗布液を調製した後、該塗布液を塗布し、乾燥させ、塗布層３３´を形成する（図５（ａ）参照）。塗布層３３´の形成後、塗布層３３´を硬化させて硬化樹脂層３３とし、続いて、平面視した際、第２凹部の形状の硬化樹脂層表面３３０ｂ以外の部分が露光するようにパターン形成されたガラス板３７ａをマスクとして設置し、露光する（図５（ｂ）参照）。
【００８９】
次に、硬化樹脂層３３を所定の時間、現像液と接触させ、硬化樹脂層表面３３０ｂを含む部分を溶解除去し、第２凹部３３ｂを形成し（図５（ｃ）参照）、第２凸部３３ａと第２凹部３３ｂとを有する裏側マスターモールド３０ｂの作製を終了する。
【００９０】
上記した第１マスターモールド作製工程及び第２マスターモールド作製工程では、パターン成形されたガラス板をマスクとして用い、露光、現像によりマスターモールドを作製しているが、レーザー光源等の集光された光源を用いて、マスクを用いることなく、貫通孔となる部分等の特定の領域を照射、露光し、現像処理してマスターモールドを作製してもよい。貫通孔と第１凹部等、深さの異なる凹部を形成する場合には、レーザー光等を、照射する場所に応じてその出力を調整することにより、露光の深さを調整することができ、これにより一度に貫通孔と第１凹部とを形成することが可能になる。また、ガラス板をマスクとして用いる場合、例えば、貫通孔と第１凹部とで、濃淡をつけたガラス板を用い、露光することにより、貫通孔と第１凹部とを一度に形成することができる。
【００９１】
（３）第１転写モールド作製工程
図６（ａ）〜（ｄ）は、本発明のフィルタ膜の製造方法の一例における第１転写モールド作製工程を模式的に示した断面図である。
【００９２】
本発明の第１転写モールド作製工程では、上記第１マスターモールド作製工程により作製された基体部３８上に第２層膜部３２ａと貫通孔３２ｂと第１凸部３１ａと第１凹部３１ｂとを有する表側マスターモールド３０ａ（図６（ａ）参照）に、透明な熱可塑性樹脂フィルム４０´を用い（図６（ｂ）参照）、熱可塑性樹脂フィルム４０´を熱ラミネートして表側マスターモールドの凹凸形状を転写し（図６（ｃ）参照）、その後剥離することにより、表側ミラーイメージモールド４０ａを作製する（図６（ｄ）参照）。
【００９３】
第１転写モールド作製工程及び第２転写モールド作製工程で用いる透明な熱可塑性樹脂フィルムの材料としては、シクロオレフィンポリマー、ポリ塩化ビニール（ＰＶＣ）、ポリカーボネート（ＰＣ）系樹脂、ポリアミド樹脂、ポリメチルメタアクリレート樹脂等のアクリル系樹脂、ポリスチレン樹脂等が挙げられる。
上記工程では、透明な熱可塑性樹脂フィルム４０´を熱ラミネートすることにより表側ミラーイメージモールド４０ａを作製していたが、基体部３８上に、液状の樹脂を塗布し、加熱等により硬化させた後、剥離することにより、表側ミラーイメージモールドを作製してもよい。この方法によれば、シリコーン系樹脂等の熱硬化性樹脂を使用して表側ミラーイメージモールドを作製することができる。
【００９４】
熱ラミネートの温度は、８０〜２００℃が好ましく、熱ラミネートの時間は、０．５〜５分が好ましい。
（４）第２転写モールド作製工程
図７（ａ）〜（ｄ）は、本発明のフィルタ膜の製造方法の一例における第２転写モールド作製工程を模式的に示した断面図である。
【００９５】
本発明の第２転写モールド作製工程では、上記第２マスターモールド作製工程により作製された基体部３９上に第２凸部３３ａと第１凹部３３ｂとを有する裏側マスターモールド３０ｂ（図７（ａ）参照）に、透明な熱可塑性樹脂フィルム４０´を用い（図７（ｂ）参照）、熱可塑性樹脂フィルム４０´を熱ラミネートしてマスターモールドの凹凸形状を転写し（図７（ｃ）参照）、その後剥離することにより、裏側ミラーイメージモールド４０ｂを作製する（図７（ｄ）参照）。
【００９６】
（５）フィルタ膜作製工程
図８（ａ）〜（ｄ）は、本発明のフィルタ膜の製造方法の一例におけるフィルタ膜作製工程を模式的に示した断面図である。
【００９７】
本発明のフィルタ膜作製工程では、平坦な表面を有する別の基体部８５上に裏側ミラーイメージモールド４０ｂを貼り付け（図８（ａ）参照）、感光性樹脂からなる感光性樹脂フィルム８０´を、透明な裏側ミラーイメージモールド４０ｂに押し付け、裏側ミラーイメージモールド４０ｂに形成されたフィルタ膜の第３層の形状を転写した後（図８（ｂ）参照）、さらに上から表側ミラーイメージモールド４０ａを感光性樹脂フィルム８０´に押し付け、フィルタ膜の第１層及び第２層の形状を転写する（図８（ｃ）参照）。この後、紫外線等を透明な表側ミラーイメージモールド４０ａを介して照射し、感光性樹脂フィルム８０´を硬化させ、フィルタ膜と同様の形状のフィルタ膜８０を作製し、裏側ミラーイメージモールド４０ｂ及び表側ミラーイメージモールド４０ａを剥離することにより、本発明のフィルタ膜８０の作製を終了する（図８（ｄ）参照）。
【００９８】
感光性樹脂フィルム８０´は、溶剤に溶かした感光性樹脂を平坦な表面を有する平板上に塗布し、乾燥させた後、剥離することにより形成することができる。感光性樹脂としては、例えば、ポリシリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、シリカハイブリッドコンポジット等が挙げられる。
【００９９】
上記フィルタ膜作製工程では、感光性樹脂を使用しているが、熱硬化性のシリコーン系樹脂等を使用し、裏側ミラーイメージモールド４０ｂ及び表側ミラーイメージモールド４０ａで熱硬化性のシリコーン系樹脂等を挟んだ後、加熱等を行うことにより、樹脂を硬化させてもよい。
【０１００】
本発明のフィルタ膜の製造方法においては、第１マスターモールド作製工程や第２マスターモールド作製工程において、フォトリソグラフィー及び／又はエッチングの手法を用いて、上記基体部とその上に形成するフィルタ膜の一部とが一体的に形成されたシリコン製又はガラス製のマスターモールドを作製してもよい。
【０１０１】
図９（ａ）〜（ｆ）は、本発明の別のフィルタ膜の製造方法の一例における第１マスターモールド作製工程を模式的に示した断面図である。図９（ａ）〜（ｆ）に示した製造方法では、マスターモールドとしてシリコン製又はガラス製のものを作製する。
【０１０２】
第１マスターモールド作製工程では、まず、フォトリソグラフィーの手法を用い、シリコン製又はガラス製の基材９１の表面に、平面視した際、貫通孔の形状の基材表面９２０ｂが露出するようにエッチングレジスト層９６を形成する（図９（ａ）参照）。
ガラスの材料は特に限定されるものではなく、例えば、ソーダガラス等の汎用ガラス、石英ガラス、テンパックス等の耐熱ガラスを使用することができる。
【０１０３】
次に、基材表面９２０ｂを所定の時間、エッチングガスと接触させ、基材９１に貫通孔となる貫通孔９２ｂを形成し（図９（ｂ）参照）、エッチンングレジスト層９６を剥離する（図９（ｃ）参照）。
【０１０４】
次に、フォトリソグラフィーの手法を用い、貫通孔用凹部９２ｂを有する基材９１上に、第１凹部の形状の基材表面９１０ｂが露出するように別のエッチングレジスト層９７を形成する（図９（ｄ）参照）。
【０１０５】
次に、エッチングレジスト層９７が形成された基材表面９１０ｂを、所定時間エッチングガスと接触させることにより、基材９１に所定深さの第１凹部９１ｂ及び貫通孔９２ｂを形成し（図９（ｅ））、エッチングレジスト層９７を剥離することにより第２層膜部９２ａと貫通孔９２ｂと第１凸部９１ａと第１凹部９１ｂとを有するシリコン製又はガラス製の表側マスターモールド９０ａを作製する（図９（ｆ））。
作製された表側マスターモールドでは、基体部とフィルタ膜部とが一体的に形成されている。裏側マスターモールドも同様の方法により作製することができる。
【０１０６】
作製された表側マスターモールド９０ａ及び裏側マスターモールドを用いた本発明のフィルタ膜の製造方法は、上述の図６〜８を用いて説明したフィルタ膜の製造方法と同様であるので、ここではその説明を省略する。
【０１０７】
（実施例）
以下、本発明をより具体的に開示した実施例を示す。なお、本発明は、これらの実施例のみに限定されるものではない。
【０１０８】
（実施例１）
（１）第１マスターモールド作製工程
ビスマレイミドトリアジン樹脂からなる基体部３８の表面に、感光性のアクリル系樹脂をジエチレングリコールジメチルエーテルに溶解させて調製した該塗布液を塗布し、乾燥させ、塗布層３２´を形成した（図４（ａ）参照）。塗布層３２´の形成後、塗布層３２´を硬化させて硬化樹脂層３２とし、平面視した際、貫通孔の形状の硬化樹脂表面３２０ｂ以外の部分が露光するようにパターン形成されたガラス板３６ａをマスクとして設置し、露光した（図４（ｂ）参照）。
【０１０９】
次に、硬化樹脂層３２を所定の時間、現像液と接触させ、硬化樹脂層表面３２０ｂを含む部分を溶解除去し、貫通孔３２ｂを形成した（図４（ｃ）参照）。
【０１１０】
次に、再度、上記塗布液を塗布し、乾燥させ、塗布層３１´を形成した（図４（ｄ）参照）。次に、塗布層３１´を硬化させて硬化樹脂層３１とし、第１凹部の形状の硬化樹脂層表面３１０ｂ以外の部分が露光するようにパターン形成されたガラス板３６ｂをマスクとして設置し、露光した（図４（ｅ）参照）。
【０１１１】
次に、硬化樹脂層３１を所定の時間、現像液と接触させ、硬化樹脂層表面３１０ｂを含む部分を溶解除去して第１凹部３１ｂ及び貫通孔３２ｂを形成した。これにより、第２層膜部３２ａと貫通孔３２ｂと第１凸部３１ａと第１凹部３１ｂとを有する表側マスターモールド３０ａの作製を終了した（図４（ｆ））。なお、第２層膜部３２ａは、２回目の露光で溶解しないように処理されている。
【０１１２】
（２）第２マスターモールド作製工程
ビスマレイミドトリアジン樹脂からなる基体部３９の表面に、感光性のアクリル系樹脂をジエチレングリコールジメチルエーテルに溶解させて調製した該塗布液を塗布し、乾燥させ、塗布層３３´を形成した（図５（ａ）参照）。塗布層３３´の形成後、塗布層３３´を硬化させて硬化樹脂層３３とし、続いて、平面視した際、第２凹部の形状の硬化樹脂層表面３３０ｂ以外の部分が露光するようにパターン形成されたガラス板３７ａをマスクとして設置し、露光した（図５（ｂ）参照）。
【０１１３】
次に、硬化樹脂層３３を所定の時間、現像液と接触させ、硬化樹脂層表面３２０ｂを含む部分を溶解除去し、第２凹部３３ｂを形成し（図５（ｃ）参照）、第２凸部３３ａと第２凹部３３ｂとを有する裏側マスターモールド３０ｂの作製を終了した。
【０１１４】
（３）第１転写モールド作製工程
第１マスターモールド作製工程により作製された基体部３８上に第２層膜部３２ａと貫通孔３２ｂと第１凸部３１ａと第１凹部３１ｂとを有する表側マスターモールド３０ａ（図６（ａ）参照）に、シクロオレフィンポリマーからなる透明な熱可塑性樹脂フィルム４０´を用い（図６（ｂ）参照）、熱可塑性樹脂フィルム４０´を熱ラミネートしてマスターモールドの凹凸形状を転写し（図６（ｃ）参照）、その後剥離することにより、表側ミラーイメージモールド４０ａを作製した（図６（ｄ）参照）。
【０１１５】
（４）第２転写モールド作製工程
上記第２マスターモールド作製工程により作製された基体部３９上に第２凸部３３ａと第２凹部３３ｂとを有する裏側マスターモールド３０ｂ（図７（ａ）参照）に、シクロオレフィンポリマーからなる透明な熱可塑性樹脂フィルム４０´を用い（図７（ｂ）参照）、熱可塑性樹脂フィルム４０´を熱ラミネートしてマスターモールドの凹凸形状を転写し（図７（ｃ）参照）、その後剥離することにより、裏側ミラーイメージモールド４０ｂを作製した（図７（ｄ）参照）。
【０１１６】
（５）フィルタ膜作製工程
平坦な表面を有する別の基体部８５上に裏側ミラーイメージモールド４０ｂを貼り付け（図８（ａ）参照）、感光性のポリイミド樹脂からなる感光性樹脂フィルム８０´を、透明な裏側ミラーイメージモールド４０ｂに押し付け、裏側ミラーイメージモールド４０ｂに形成されたフィルタ膜の第３層の形状を転写した後（図８（ｂ）参照）、さらに上から表側ミラーイメージモールド４０ａを感光性樹脂フィルム８０´に押し付け、フィルタ膜の第１層及び第２層の形状を転写した（図８（ｃ）参照）。この後、紫外線等を透明なミラーイメージモールド４０ａを介して照射し、感光性樹脂フィルム８０´を硬化させ、フィルタ膜と同様の形状のフィルタ膜８０を作製し、裏側ミラーイメージモールド４０ｂ及び表側ミラーイメージモールド４０ａを剥離することにより、本発明のフィルタ膜８０の作製を終了した（図８（ｄ）参照）。
形成されたフィルタ膜８０において、貫通孔３２ｂの第２層と第３層との界面における径は、０．５μｍであった。
この実施例１では、ネガ型の感光性樹脂を使用してフィルタ膜を製造したが、ポジ型の感光性樹脂を使用しても同様の構成からなるフィルタ膜を製造することができる。すなわち、ポジ型の感光性樹脂を使用して、第１マスターモールド及び第２マスターモールドを作製し、フィルタ膜作製工程では、ネガ型の感光性樹脂を使用してフィルタ膜を製造してもよい。
【０１１７】
（実施例２）
（１）第１マスターモールド作製工程
図１０（ａ）〜（ｃ）は、実施例２のフィルタ膜の製造方法における第１マスターモールド作製工程を模式的に示した断面図である。
まず、基体部１０１上に上記樹脂を溶剤等に溶解させた塗布液を調製した後、該塗布液を塗布し、乾燥させ、第１層及び第２層用の塗布層１０６´を形成した（図１０（ａ）参照）。
塗布層１０６´の形成後、塗布層１０６´を硬化させて硬化樹脂層１０６とし、第１凹部及び貫通孔形状の硬化樹脂表面１０８が露光するようにパターン形成されたガラス板１０７をマスクとして設置し、露光するが、その際、ガラス板１０７のパターンとして、第１凹部となる部分と貫通孔となる部分で濃淡を付けたパターンを形成しており、露光することにより、第１凹部及び貫通孔となる部分を一括して露光することができる（図１０（ｂ）参照）。
【０１１８】
この後、硬化樹脂層１０６を所定の時間、現像液と接触させ、硬化樹脂層表面１０８を含む部分を溶解除去し、第１凹部１０１ｂ及び貫通孔１０２ｂを形成した。これにより、第２層膜部１０２ａと貫通孔１０２ｂと第１凸部１０１ａと第１凹部１０１ｂとを有する表側マスターモールド１００ａの作製を終了した（図１０（ｃ））。
【０１１９】
この後、実施例１と同様に（２）第２マスターモールド作製工程、（３）第１転写モールド作製工程、（４）第２転写モールド作製工程及び（５）フィルタ膜作製工程を行い、本発明のフィルタ膜を作製した。
形成されたフィルタ膜において、貫通孔１０２ｂの第２層と第３層との界面における径は、０．５μｍであった。
（実施例３）
【０１２０】
（１）第１マスターモールド作製工程
まず、シリコン製の基材９１の表面に、フォトリソグラフィーの手法を用い、平面視した際、貫通孔の形状の基材表面９２０ｂが露出するようにエッチングレジスト層９６を形成した（図９（ａ）参照）。
【０１２１】
次に、基材表面９２０ｂを所定の時間、エッチングガスと接触させ、基材９１に貫通孔９２ｂを形成し（図９（ｂ）参照）、エッチンングレジスト層９６を剥離した（図９（ｃ）参照）。
【０１２２】
次に、フォトリソグラフィーの手法を用い、貫通孔９２ｂを有する基材９１上に、第１凹部の形状の基材表面９１０ｂが露出するように別のエッチングレジスト層９７を形成した（図９（ｄ）参照）。
【０１２３】
次に、エッチングレジスト層９７が形成された基材表面９１０ｂを、所定時間エッチングガスと接触させることにより、基材９１に所定深さの第１凹部９１ｂ及び貫通孔９２ｂを形成し（図９（ｅ））、エッチングレジスト層９７を剥離することにより第２層膜部９２ａと貫通孔９２ｂと第１凸部９１ａと第１凹部９１ｂとを有するシリコン製の表側マスターモールド９０ａを作製した（図９（ｆ））。
【０１２４】
この後、実施例１と同様に（２）第２マスターモールド作製工程、（３）第１転写モールド作製工程、（４）第２転写モールド作製工程及び（５）フィルタ膜作製工程を行い、本発明のフィルタ膜を作製した。
形成されたフィルタ膜において、貫通孔９２ｂの第２層と第３層との界面における径は、０．５μｍであった。
【符号の説明】
【０１２５】
１０、２０  フィルタ膜
１１、２１  第１層
１１ａ、２１ａ  第１凸部
１１ａｓ、２１ａｓ  第１表面
１１ｂ、２１ｂ  第１凹部
１２、２２  第２層
１２ａ、２２ａ  第２層膜部
１２ａｓ、２２ａｓ  第１層と第２層との界面
１２ｂ、２２ｂ  貫通孔
１２ｃ、２２ｃ  有底孔
１２ｂｓ、２２ｂｓ  第２層と第３層との界面
１３、２３  第３層
１３ａ、２３ａ  第２凸部
１３ａｓ、２３ａｓ  第２表面
１３ｂ、２３ｂ  第２凹部
【図１】
2019130457.tif 000003
【図２】
2019130457.tif 000004
【図３】
2019130457.tif 000005
【図４】
2019130457.tif 000006
【図５】
2019130457.tif 000007
【図６】
2019130457.tif 000008
【図７】
2019130457.tif 000009
【図８】
2019130457.tif 000010
【図９】
2019130457.tif 000011
【図１０】
2019130457.tif 000012