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JP4824809B2 - Respiratory nano-level filter structure and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description

本発明は、フィルタ構造およびその製造方法に関し、特に、呼吸時に空気を濾過するナノレベルフィルタ構造およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a filter structure and a manufacturing method thereof, and more particularly to a nano-level filter structure that filters air during breathing and a manufacturing method thereof.

経済の急速な発展に伴い、都市の人口が急激に増え、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いる。近年、自動車、オートバイなどから排出される排気ガスや、石化燃料の大量使用による汚染物質により空気が汚染され、人々の健康に悪影響を与えている。そのため、人々は空気の汚染に対して敏感である。   With the rapid development of the economy, the population of the city has increased rapidly, and the air pollution caused by people's economic activities is getting worse gradually. In recent years, air has been polluted by exhaust gases emitted from automobiles, motorcycles, etc., and pollutants resulting from the use of a large amount of petrochemical fuel, which adversely affects people's health. Therefore, people are sensitive to air pollution.

さらに、人々は健康に直接影響を与える空気に含まれるウイルス、細菌および有害粉塵に関しても関心を寄せている。従来、人々はフィルタ材料を用いてウイルスおよび細菌を除去することにより、人体の呼吸系に浸入することを防いでいた。従来のフィルタは、繊維を積層した濾過材料からなるものが大部分であった。例えば、ポリプロピレン(polypropylene:PP)を基材として製造した積層フィルタを、マスク、フェイスマスク、鼻用フィルタ(nose filter)または呼吸器のフィルタ部品として利用していた。   In addition, people are concerned about viruses, bacteria and harmful dust in the air that directly affect health. Traditionally, people used filter materials to remove viruses and bacteria to prevent entry into the human respiratory system. Most of the conventional filters are made of a filtering material in which fibers are laminated. For example, a laminated filter manufactured using polypropylene (PP) as a base material has been used as a mask, a face mask, a nose filter, or a respiratory filter part.

一般にマスクは、防塵マスク、活性炭マスクおよび米国労働安全衛生研究所(National Institute for Occupational Safety and Health:NIOSH)が認可した医療用マスクであるN95マスクに分けられる。N95マスクは、繊維構造の緊密度が高いため、0.3μmの微粒子を95%以上除去でき、防塵マスクおよび活性炭マスクよりも防護機能が高い。   Masks are generally divided into dust masks, activated carbon masks and N95 masks, which are medical masks approved by the National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH). Since the N95 mask has a high tightness in the fiber structure, it can remove 95% or more of fine particles of 0.3 μm and has a higher protection function than the dust mask and the activated carbon mask.

表1に示すように、一般に細菌は、直径が0.3μm以上であるため、N95マスクを利用すると容易に除去することができるが、ウイルスの直径は、細菌のミクロンレベルよりもはるかに小さいナノレベルである。例えば、重症急性呼吸器感染症候群(SARS)ウイルスの直径は僅か100〜120nmであるため、N95マスクではウイルスを有効に除去することができなかった。   As shown in Table 1, since bacteria generally have a diameter of 0.3 μm or more, they can be easily removed using an N95 mask, but the virus diameter is much smaller than the micron level of bacteria. Is a level. For example, since the diameter of Severe Acute Respiratory Syndrome (SARS) virus is only 100-120 nm, the N95 mask could not remove the virus effectively.

Figure 0004824809
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従来の繊維の積層構造からなるフィルタ構造は、ミクロンレベルの防護効果しかなかったため、ナノレベルのウイルスに対する防護効果がほとんど無かった。   Since the conventional filter structure composed of a laminated structure of fibers has only a protective effect at the micron level, it has almost no protective effect against viruses at the nano level.

そのため、通過する粒子サイズを小さくするために、フィルタ構造を精細化したフィルタ構造もあったが、その場合、ユーザは使用する時に息苦しくなる虞があった。即ち、フィルタの開口率が小さい場合、通気性が低いため、ユーザは、フィルタを通した呼吸を正常に行うことが困難であった。   For this reason, there is a filter structure in which the filter structure is refined in order to reduce the size of particles passing therethrough. However, in that case, there is a possibility that the user may feel uncomfortable when using it. That is, when the aperture ratio of the filter is small, the air permeability is low, and it is difficult for the user to normally breathe through the filter.

そのため、上述した従来技術の問題点を解決することができる呼吸用ナノレベルフィルタ構造およびその製造方法が求められていた。   Therefore, there has been a demand for a breathing nano-level filter structure and a manufacturing method thereof that can solve the above-described problems of the prior art.

本発明の第1の目的は、ウイルス、細菌および有害粉塵を有効に濾過する呼吸用ナノレベルフィルタ構造およびその製造方法を提供することにある。   A first object of the present invention is to provide a respirable nano-level filter structure that effectively filters viruses, bacteria, and harmful dust, and a method for producing the same.

本発明の第2の目的は、開口率を高める呼吸用ナノレベルフィルタ構造およびその製造方法を提供することにある。   A second object of the present invention is to provide a breathing nano-level filter structure that increases the aperture ratio and a method for manufacturing the structure.

本発明の第3の目的は、フィルタ構造の使用寿命を延ばす呼吸用ナノレベルフィルタ構造およびその製造方法を提供することにある。   A third object of the present invention is to provide a breathing nano-level filter structure that extends the service life of the filter structure and a method for manufacturing the same.

上記課題を解決するために、本発明の第1の形態によれば、複数の頂部開口を有するトップゲートと、前記トップゲートに対して平行に配置され、複数の底部開口を有し、前記底部開口と前記頂部開口とは位置がずれるように設けられているボトムゲートと、前記トップゲートと前記ボトムゲートとの間で、前記頂部開口および前記底部開口に隣接するように設けられ、前記トップゲートおよび前記ボトムゲートに対して平行に設けられた複数の濾過格子をそれぞれ有し、複数の濾過チャネルが形成された複数の側壁ゲートと、前記トップゲートと前記ボトムゲートとの間に設けられ、2つの前記側壁ゲートが交差する箇所に設けられた複数の支持体と、を備え、前記濾過チャネルのチャネル高さは300nm以下であることを特徴とする呼吸用ナノレベルフィルタ構造が提供される。   In order to solve the above-described problem, according to a first aspect of the present invention, a top gate having a plurality of top openings, a plurality of bottom openings arranged in parallel to the top gate, and having a plurality of bottom openings, An opening and the top opening are provided so as to be displaced from each other, and the top gate is provided between the top gate and the bottom gate so as to be adjacent to the top opening and the bottom opening. And a plurality of side wall gates each having a plurality of filtration grids provided in parallel to the bottom gate and having a plurality of filtration channels, and provided between the top gate and the bottom gate, 2 A plurality of supports provided at locations where the two side wall gates intersect, and the height of the filtration channel is 300 nm or less Use nano-level filter structure is provided.

また、前記頂部開口および前記底部開口の辺長はミクロンレベルであることが好ましい。   The side lengths of the top opening and the bottom opening are preferably in the micron level.

また、前記側壁ゲートは、前記頂部開口および前記底部開口に周設されることが好ましい。   Further, it is preferable that the sidewall gate is provided around the top opening and the bottom opening.

また、前記トップゲートの頂面には、有機物を分解する薄膜が設けられていることが好ましい。   The top surface of the top gate is preferably provided with a thin film for decomposing organic matter.

また、前記支持体のそれぞれは、充填体を有することが好ましい。   Each of the supports preferably has a filler.

また、前記充填体は、ポリマーからなることが好ましい。   The filler is preferably made of a polymer.

本発明の第2の形態によれば、ナノレベルフィルタ構造は、複数の頂部開口エリアと、複数の底部開口エリアと、前記頂部開口エリアおよび前記底部開口エリアにそれぞれ隣接された複数の側壁ゲートエリアと、2つの前記側壁ゲートエリアが交差する箇所に設けられた複数の支持体エリアと、を備え、(A1)基板上にリフト膜をパターン形成するステップと、(A2)前記リフト膜の一部および前記基板の一部の上には、第1の支持体層がパターン形成されるが、前記底部開口エリアの上には、前記第1の支持体層を形成させないステップと、(A3)前記底部開口エリアの前記リフト膜の上と、前記頂部開口エリアおよび前記側壁ゲートエリアの前記第1の支持体層の上と、に第1の犠牲層をパターン形成するステップと、(A4)前記側壁ゲートエリアおよび前記支持体エリアに、第2の支持体層をパターン形成するステップと、(A5)前記頂部開口エリア、前記底部開口エリアおよび前記側壁ゲートエリアに、第2の犠牲層をパターン形成するステップと、(A6)前記底部開口エリアおよび前記側壁ゲートエリアの最上層である前記犠牲層の上と、前記支持体エリアの最上層である前記支持体層の上と、にトップゲート層を形成するステップと、(A7)前記リフト膜および前記犠牲層の全てを除去するステップと、(A8)前記基板を除去するステップと、を含み、前記犠牲層それぞれの厚さは300nm以下であることを特徴とする呼吸用ナノレベルフィルタ構造の製造方法が提供される。   According to the second aspect of the present invention, the nano-level filter structure includes a plurality of top opening areas, a plurality of bottom opening areas, and a plurality of sidewall gate areas adjacent to the top opening area and the bottom opening area, respectively. And (A1) patterning a lift film on a substrate; (A2) a part of the lift film; and a plurality of support areas provided at locations where the two sidewall gate areas intersect. And a first support layer is patterned on a portion of the substrate, but the first support layer is not formed on the bottom opening area; (A3) Patterning a first sacrificial layer on the lift film in the bottom opening area and on the first support layer in the top opening area and the sidewall gate area; (A4) before Patterning a second support layer on the sidewall gate area and the support area; and (A5) patterning a second sacrificial layer on the top opening area, the bottom opening area and the sidewall gate area. (A6) forming a top gate layer on the sacrificial layer that is the top layer of the bottom opening area and the sidewall gate area, and on the support layer that is the top layer of the support area. And (A7) removing all of the lift film and the sacrificial layer, and (A8) removing the substrate, and each sacrificial layer has a thickness of 300 nm or less. A method of manufacturing a respirable nano-level filter structure is provided.

また、ステップA2において、前記第1の支持体層をパターン形成すると、前記頂部開口エリアおよび前記底部開口エリアの辺長はミクロンレベルとなることが好ましい。   In step A2, when the first support layer is patterned, the side lengths of the top opening area and the bottom opening area are preferably in the micron level.

また、ステップA4において、前記頂部開口エリアおよび前記底部開口エリアに、前記側壁ゲートエリアを周設させることが好ましい。   In step A4, it is preferable that the sidewall gate area is provided around the top opening area and the bottom opening area.

また、ステップA5を行った後に、ステップA4およびステップA5を順次繰り返し、前記支持体層および前記犠牲層を複数層に形成するステップA5−1をさらに行うことが好ましい。   In addition, after performing Step A5, it is preferable that Step A4 and Step A5 are sequentially repeated to further perform Step A5-1 in which the support layer and the sacrificial layer are formed in a plurality of layers.

また、ステップA6を行った後に、前記トップゲート層の上に、有機物を分解する薄膜を形成するステップA6−1をさらに行うことが好ましい。   In addition, it is preferable to further perform step A6-1 to form a thin film for decomposing organic matter on the top gate layer after performing step A6.

本発明の第3の形態によれば、ナノレベルフィルタ構造は、複数の頂部開口エリアと、複数の底部開口エリアと、前記頂部開口エリアおよび前記底部開口エリアにそれぞれ隣接された複数の側壁ゲートエリアと、2つの前記側壁ゲートエリアが交差する箇所に設けられた複数の支持体エリアと、を備え、(B1)基板上にリフト膜をパターン形成するステップと、(B2)前記リフト膜の一部および前記基板の一部の上に、第1の支持体層をパターン形成し、前記底部開口エリアに前記第1の支持体層を設けないステップと、(B3)前記底部開口エリア、前記頂部開口エリアおよび前記側壁ゲートエリアに、第1の犠牲層をパターン形成するステップと、(B4)前記側壁ゲートエリアおよび前記支持体エリアに、第2の支持体層をパターン形成するステップと、(B5)前記頂部開口エリア、前記底部開口エリア、前記側壁ゲートエリアおよび前記支持体エリアに、第2の犠牲層を形成するステップと、(B6)前記頂部開口エリア、前記底部開口エリア、前記側壁ゲートエリアおよび前記支持体エリアに、第3の支持体層を形成するステップと、(B7)前記頂部開口エリア、前記底部開口エリア、前記側壁ゲートエリアおよび前記支持体エリアに、保護層を形成するステップと、(B8)前記支持体エリアに対してエッチングを行い、前記第3の支持体層を除去し、支持体凹部をそれぞれ形成するステップと、(B9)前記支持体凹部の中でサイドエッチングを行い、前記犠牲層の一部を除去し、複数の支持体ウイング凹部を形成するステップと、(B10)前記支持体凹部および前記支持体ウイング凹部の中に、複数の充填体を充填させるステップと、(B11)前記頂部開口エリアおよび前記底部開口エリアに対してエッチングを行い、前記第3の支持体層を除去するステップと、(B12)前記頂部開口エリア、前記底部開口エリア、前記側壁ゲートエリアおよび前記支持体エリアの一部をパターニングし、第1のチャネル犠牲層を形成するステップと、(B13)前記底部開口エリア、前記側壁ゲートエリアおよび前記支持体エリアに、トップゲート層を形成するステップと、(B14)前記リフト膜および前記犠牲層の全てを除去するステップと、(B15)前記基板を除去するステップと、を含み、前記犠牲層それぞれの厚さは300nm以下であることを特徴とする呼吸用ナノレベルフィルタ構造の製造方法が提供される。   According to the third aspect of the present invention, the nano-level filter structure includes a plurality of top opening areas, a plurality of bottom opening areas, and a plurality of sidewall gate areas adjacent to the top opening area and the bottom opening area, respectively. And (B1) patterning a lift film on the substrate; (B2) a part of the lift film; and a plurality of support areas provided at locations where the two sidewall gate areas intersect. And patterning a first support layer on a portion of the substrate and not providing the first support layer in the bottom opening area; and (B3) the bottom opening area and the top opening. Patterning a first sacrificial layer in the area and the sidewall gate area; and (B4) patterning a second support layer in the sidewall gate area and the support area. (B5) forming a second sacrificial layer in the top opening area, the bottom opening area, the sidewall gate area and the support area; and (B6) the top opening area and the bottom. Forming a third support layer in the opening area, the sidewall gate area and the support area; and (B7) in the top opening area, the bottom opening area, the sidewall gate area and the support area, Forming a protective layer; (B8) etching the support area; removing the third support layer to form a support recess; and (B9) the support recess. Performing a side etching to remove a part of the sacrificial layer and forming a plurality of support wing recesses, and (B10) the support recesses And a step of filling a plurality of fillers in the support wing recess, and (B11) a step of etching the top opening area and the bottom opening area to remove the third support layer (B12) patterning a part of the top opening area, the bottom opening area, the sidewall gate area, and the support area to form a first channel sacrificial layer; and (B13) the bottom opening area. Forming a top gate layer in the sidewall gate area and the support area; (B14) removing all of the lift film and the sacrificial layer; and (B15) removing the substrate; And a thickness of each of the sacrificial layers is 300 nm or less. A manufacturing method is provided.

また、ステップB2において、前記第1の支持体層をパターン形成すると、前記頂部開口エリアおよび前記底部開口エリアの辺長はミクロンレベルとなることが好ましい。   In step B2, when the first support layer is patterned, the side lengths of the top opening area and the bottom opening area are preferably in the micron level.

また、ステップB4において、前記頂部開口エリアおよび前記底部開口エリアに、前記側壁ゲートエリアを周設させることが好ましい。   In step B4, it is preferable that the sidewall gate area is provided around the top opening area and the bottom opening area.

また、ステップB6を行った後に、ステップB5およびステップB6を順次繰り返し、前記支持体層および前記犠牲層を複数層に形成するステップB6−1をさらに行うことが好ましい。   In addition, after performing Step B6, it is preferable that Step B5 and Step B6 are sequentially repeated to further perform Step B6-1 in which the support layer and the sacrificial layer are formed in a plurality of layers.

また、ステップB6−1において、前記犠牲層を最後に形成することが好ましい。   In step B6-1, the sacrificial layer is preferably formed last.

また、ステップB12を行った後に、前記側壁ゲートエリアおよび前記支持体エリアに、第1のチャネル支持体層をパターン形成するステップB12−1と、ステップB12およびステップB12−1を順次繰り返し、前記チャネル支持体層および前記チャネル犠牲層を複数層に形成し、前記チャネル犠牲層を最後に形成するステップB12−2と、をさらに行うことが好ましい。   In addition, after performing Step B12, Step B12-1 for patterning a first channel support layer on the sidewall gate area and the support area, Step B12, and Step B12-1 are sequentially repeated, and the channel It is preferable to further perform Step B12-2 in which a support layer and the channel sacrificial layer are formed in a plurality of layers, and the channel sacrificial layer is finally formed.

また、ステップB13を行った後に、前記トップゲート層上に、有機物を分解する薄膜を形成するステップB13−1をさらに行うことが好ましい。   Moreover, it is preferable to further perform Step B13-1 of forming a thin film for decomposing organic matter on the top gate layer after performing Step B13.

本発明の呼吸用ナノレベルフィルタ構造およびその製造方法は、半導体製造工程技術を利用してナノレベルフィルタ構造を製造することにより、ナノレベルの濾過格子を簡易に製造し、ナノレベル濾過構造を迅速に製造することができる。マイクロレベルのトップゲートおよびボトムゲートのうちの1つを利用し、空気流に対してマイクロレベルの初期濾過を行うため、フィルタの寿命を延ばすことができる。さらに、多層積層の濾過格子を利用してフィルタの開口率を大きくするため、ユーザはフィルタを用いても楽に呼吸することができる。   The nano-level filter structure for breathing and the manufacturing method thereof according to the present invention can easily manufacture a nano-level filter lattice by rapidly manufacturing the nano-level filter structure by manufacturing the nano-level filter structure using semiconductor manufacturing process technology. Can be manufactured. One of the micro-level top and bottom gates is utilized to perform micro-level initial filtration on the air flow, thus extending the life of the filter. Furthermore, since the aperture ratio of the filter is increased by using a multi-layered filter grid, the user can easily breathe even if the filter is used.

本発明の一実施形態によるナノレベル濾過チャネルを示す断面図である。1 is a cross-sectional view illustrating a nano-level filtration channel according to an embodiment of the present invention. 本発明の他の実施形態によるナノレベル濾過チャネルを示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a nano-level filtration channel according to another embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態によるナノレベルフィルタ構造を示す斜視図である。1 is a perspective view illustrating a nano-level filter structure according to an embodiment of the present invention. 本発明の他の実施形態によるナノレベルフィルタ構造を示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view illustrating a nano-level filter structure according to another embodiment of the present invention. 図3および図4のナノレベルフィルタ構造を示す平面図である。FIG. 5 is a plan view showing the nano-level filter structure of FIGS. 3 and 4. 本発明の第1実施形態によるナノレベルフィルタ構造の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the nano level filter structure by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態によるナノレベルフィルタ構造の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the nano level filter structure by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態によるナノレベルフィルタ構造の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the nano level filter structure by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態によるナノレベルフィルタ構造の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the nano level filter structure by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態によるナノレベルフィルタ構造の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the nano level filter structure by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態によるナノレベルフィルタ構造の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the nano level filter structure by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態によるナノレベルフィルタ構造の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the nano level filter structure by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態によるナノレベルフィルタ構造の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the nano level filter structure by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態によるナノレベルフィルタ構造の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the nano level filter structure by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態によるナノレベルフィルタ構造の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the nano level filter structure by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態によるナノレベルフィルタ構造の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the nano level filter structure by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態によるナノレベルフィルタ構造の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the nano level filter structure by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態によるナノレベルフィルタ構造の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the nano level filter structure by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態によるナノレベルフィルタ構造の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the nano level filter structure by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態によるナノレベルフィルタ構造の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the nano level filter structure by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態によるナノレベルフィルタ構造の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the nano level filter structure by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態によるナノレベルフィルタ構造の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the nano level filter structure by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態によるナノレベルフィルタ構造の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the nano level filter structure by 1st Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による濾過チャネル数が5つのナノレベルフィルタ構造を示す部分断面図である。FIG. 6 is a partial cross-sectional view showing a nano-level filter structure with five filtration channels according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態による濾過チャネル数が5つのナノレベルフィルタ構造を示す部分断面図である。FIG. 6 is a partial cross-sectional view showing a nano-level filter structure with five filtration channels according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態による濾過チャネル数が5つのナノレベルフィルタ構造を示す部分断面図である。FIG. 6 is a partial cross-sectional view showing a nano-level filter structure with five filtration channels according to an embodiment of the present invention. 本発明の第2実施形態によるナノレベルフィルタ構造の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the nano level filter structure by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態によるナノレベルフィルタ構造の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the nano level filter structure by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態によるナノレベルフィルタ構造の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the nano level filter structure by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態によるナノレベルフィルタ構造の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the nano level filter structure by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態によるナノレベルフィルタ構造の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the nano level filter structure by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態によるナノレベルフィルタ構造の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the nano level filter structure by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態によるナノレベルフィルタ構造の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the nano level filter structure by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態によるナノレベルフィルタ構造の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the nano level filter structure by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態によるナノレベルフィルタ構造の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the nano level filter structure by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態によるナノレベルフィルタ構造の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the nano level filter structure by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態によるナノレベルフィルタ構造の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the nano level filter structure by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態によるナノレベルフィルタ構造の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the nano level filter structure by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態によるナノレベルフィルタ構造の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the nano level filter structure by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態によるナノレベルフィルタ構造の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the nano level filter structure by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態によるナノレベルフィルタ構造の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the nano level filter structure by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態によるナノレベルフィルタ構造の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the nano level filter structure by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態によるナノレベルフィルタ構造の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the nano level filter structure by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態によるナノレベルフィルタ構造の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the nano level filter structure by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態によるナノレベルフィルタ構造の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the nano level filter structure by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態によるナノレベルフィルタ構造の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the nano level filter structure by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態によるナノレベルフィルタ構造の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the nano level filter structure by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態によるナノレベルフィルタ構造の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the nano level filter structure by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態によるナノレベルフィルタ構造の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the nano level filter structure by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態によるナノレベルフィルタ構造の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the nano level filter structure by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態によるナノレベルフィルタ構造の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the nano level filter structure by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態によるナノレベルフィルタ構造の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the nano level filter structure by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態によるナノレベルフィルタ構造の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the nano level filter structure by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態によるナノレベルフィルタ構造の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the nano level filter structure by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態によるナノレベルフィルタ構造の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the nano level filter structure by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態によるナノレベルフィルタ構造の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the nano level filter structure by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態によるナノレベルフィルタ構造の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the nano level filter structure by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態によるナノレベルフィルタ構造の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the nano level filter structure by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態によるナノレベルフィルタ構造の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the nano level filter structure by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態によるナノレベルフィルタ構造の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the nano level filter structure by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態によるナノレベルフィルタ構造の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the nano level filter structure by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態によるナノレベルフィルタ構造の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the nano level filter structure by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による濾過チャネル数が5つのナノレベルフィルタ構造を示す部分断面図である。FIG. 6 is a partial cross-sectional view showing a nano-level filter structure with five filtration channels according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態による濾過チャネル数が5つのナノレベルフィルタ構造を示す部分断面図である。FIG. 6 is a partial cross-sectional view showing a nano-level filter structure with five filtration channels according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態による濾過チャネル数が5つのナノレベルフィルタ構造を示す部分断面図である。FIG. 6 is a partial cross-sectional view showing a nano-level filter structure with five filtration channels according to an embodiment of the present invention. 本発明の第2実施形態による底部開口エリアの側部に設けられたチャネル幅を広げるステップを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the step which expands the channel width provided in the side part of the bottom part opening area by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態による底部開口エリアの側部に設けられたチャネル幅を広げるステップを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the step which expands the channel width provided in the side part of the bottom part opening area by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態による底部開口エリアの側部に設けられたチャネル幅を広げるステップを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the step which expands the channel width provided in the side part of the bottom part opening area by 2nd Embodiment of this invention.

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、これによって本発明が限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited thereby.

半導体製造工程技術およびパネル製造工程技術を利用すると、薄膜の厚さを正確に制御し、ナノレベルの厚さに容易に製造することができる。そのため、本発明は、非毒性材料を利用し、半導体製造工程技術またはパネル製造工程技術でよく用いられる薄膜堆積工程(例えば、スパッタリング、物理気相成長または化学気相成長)を利用し、厚さがナノレベルの薄膜を形成してから、半導体製造工程技術またはパネル製造工程技術でよく用いられるエッチング技術(例えば、ドライエッチング、ウェットエッチングまたはガスエッチング)を利用し、エッチング率が異なる選択性エッチングを行う。このように、エッチング比率が異なる材料に、エッチング方式とを組み合わせることにより、互いに隣接した材料により様々な積層構造を構成してエッチングを行い、格子状のチャネル構造を形成する。本発明では、半導体製造工程技術またはパネル製造工程技術を利用しているため、積層構造の厚さを正確に制御することができる上、ナノレベルのフィルタ構造を迅速に製造することもできる。さらに、空気流の導入量および排気量を増やすために、積層の層数を増やしてフィルタ構造の開口率を高めている。   When the semiconductor manufacturing process technology and the panel manufacturing process technology are used, the thickness of the thin film can be accurately controlled and easily manufactured to a nano-level thickness. Therefore, the present invention uses a non-toxic material, utilizes a thin film deposition process (eg, sputtering, physical vapor deposition, or chemical vapor deposition) often used in semiconductor manufacturing process technology or panel manufacturing process technology, and has a thickness. After forming a nano-level thin film, selective etching with different etching rates is performed using etching techniques (eg, dry etching, wet etching, or gas etching) often used in semiconductor manufacturing process technology or panel manufacturing process technology. Do. In this manner, by combining an etching method with materials having different etching ratios, various stacked structures are formed by materials adjacent to each other, and etching is performed to form a lattice-like channel structure. In the present invention, since the semiconductor manufacturing process technology or the panel manufacturing process technology is used, the thickness of the laminated structure can be accurately controlled, and a nano-level filter structure can be rapidly manufactured. Furthermore, in order to increase the amount of air flow introduced and the amount of exhaust, the number of layers in the stack is increased to increase the aperture ratio of the filter structure.

まず、図1を参照する。図1は、本発明の一実施形態によるナノレベル濾過チャネルを示す断面図である。このナノレベルフィルタ構造は、トップゲート110、ボトムゲート120および複数の支持体130を含む。空気流AFは、トップゲート110の頂部開口112から導入され、支持体130の間隔d1により形成された濾過チャネルを通り、ボトムゲート120の底部開口122から排出される。支持体130の厚さを調整すると、濾過チャネルの濾過レベルを変えることができる。本実施形態は、上述した構成により、ナノサイズで開口率が高いフィルタ構造を製造する。   First, refer to FIG. FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a nano-level filtration channel according to an embodiment of the present invention. The nano-level filter structure includes a top gate 110, a bottom gate 120, and a plurality of supports 130. The air flow AF is introduced from the top opening 112 of the top gate 110, passes through the filtration channel formed by the distance d1 of the support 130, and is discharged from the bottom opening 122 of the bottom gate 120. Adjusting the thickness of the support 130 can change the filtration level of the filtration channel. In the present embodiment, a filter structure having a nano size and a high aperture ratio is manufactured with the above-described configuration.

図2を参照する。図2は、本発明の他の実施形態によるナノレベル濾過チャネルを示す断面図である。フィルタの開口率を高めるために、製造工程で支持体130の積層の数または厚さを増大させ、トップゲート110とボトムゲート120との間隔d2を大きくし、濾過チャネルの箇所に、複数層の側壁ゲート140を形成させる。この側壁ゲート140は、複数の濾過格子(filter grating)142により形成されている。図2に示すように、本実施形態では濾過チャネルが2つ設けられており、濾過格子142は、トップゲート110またはボトムゲート120との間隔がd1である(図1に示す)。支持体130の積層数を増やしたり、厚さを大きくしたりすると、トップゲート110とボトムゲート120との間隔をd2のように大きくすることができ、側壁ゲート140の中により多くの濾過チャネルを設けることができる。前述の間隔d1,d2は、工程(例えば、スパッタリング、物理気相成長、化学気相成長またはその他等価工程)で調整し、高さを変えることができる。図2の実施形態は、図1の実施形態よりも濾過チャネルが1つ多い(即ち、空気流AFがフローするルートが1つ多い)ため、濾過チャネルの開口率を有効に高めることができる。さらに、トップゲート110の頂部開口112およびボトムゲート120の底部開口122の開口の間隔w2は、フォトマスクおよびフォトリソグラフィの工程で調整し、ミクロンレベルに開口を形成することにより、導入される空気流AF(ミクロンレベルの粒子)に対し初期濾過を行う。   Please refer to FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a nano-level filtration channel according to another embodiment of the present invention. In order to increase the aperture ratio of the filter, the number or thickness of the support 130 is increased in the manufacturing process, the distance d2 between the top gate 110 and the bottom gate 120 is increased, and a plurality of layers are formed at the location of the filtration channel. Sidewall gates 140 are formed. The sidewall gate 140 is formed by a plurality of filter gratings 142. As shown in FIG. 2, two filtration channels are provided in this embodiment, and the distance between the filtration grid 142 and the top gate 110 or the bottom gate 120 is d1 (shown in FIG. 1). When the number of stacked layers of the support 130 is increased or the thickness is increased, the distance between the top gate 110 and the bottom gate 120 can be increased as d2, and more filtering channels can be provided in the sidewall gate 140. Can be provided. The distances d1 and d2 can be adjusted and changed in height in the process (for example, sputtering, physical vapor deposition, chemical vapor deposition, or other equivalent process). The embodiment of FIG. 2 has one more filtration channel than the embodiment of FIG. 1 (that is, one more route through which the air flow AF flows), so that the aperture ratio of the filtration channel can be effectively increased. Further, the gap w2 between the top opening 112 of the top gate 110 and the bottom opening 122 of the bottom gate 120 is adjusted by a photomask and photolithography process, and the air flow introduced by forming the opening at the micron level. Initial filtration is performed on AF (micron level particles).

図3を参照する。図3は、本発明の一実施形態によるナノレベルフィルタ構造を示す斜視図である。図3は、半導体製造工程技術またはパネル製造工程技術により、図2の構造が製造されている。図3に示すように、トップゲート110には、8つの頂部開口112が設けられている。トップゲート110の反対側(即ち、底部側)には、それぞれ8つの底部開口122が設けられ、頂部開口112の反対側(即ち、底部側)には、ボトムゲート120が設けられている。フィルタ構造の面積および開口数は、図3に示す態様に限定されるわけではなく、実際の必要に応じて変えてもよい。   Please refer to FIG. FIG. 3 is a perspective view illustrating a nano-level filter structure according to an embodiment of the present invention. In FIG. 3, the structure of FIG. 2 is manufactured by a semiconductor manufacturing process technology or a panel manufacturing process technology. As shown in FIG. 3, the top gate 110 is provided with eight top openings 112. Eight bottom openings 122 are provided on the opposite side (ie, bottom side) of the top gate 110, and the bottom gate 120 is provided on the opposite side (ie, bottom side) of the top opening 112. The area and numerical aperture of the filter structure are not limited to those shown in FIG. 3, and may be changed according to actual needs.

図4を参照する。図4は、本発明の他の実施形態によるナノレベルフィルタ構造を示す斜視図である。図4に示すように、他の実施形態によるナノレベルフィルタ構造の周囲には側壁ゲート140が設けられている。図3および図4に示す他の実施形態の構造は、半導体製造工程技術またはパネル製造工程技術により製造されている。   Please refer to FIG. FIG. 4 is a perspective view illustrating a nano-level filter structure according to another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, a sidewall gate 140 is provided around the nano-level filter structure according to another embodiment. The structure of another embodiment shown in FIGS. 3 and 4 is manufactured by a semiconductor manufacturing process technology or a panel manufacturing process technology.

図5を参照する。図5は、図3および図4のナノレベルフィルタ構造を示す平面図である。以下、ボトムゲートの線A−A’、トップゲートのB−B’および側壁ゲートのC−C’に沿った断面図により、頂部開口エリア、底部開口エリア、側壁ゲートエリアおよび支持体エリアの製造工程を説明する。本実施形態の頂部開口112、トップゲート110、支持体130および側壁ゲート140の形状は、単なる一例であり、本発明のフィルタ構造を構成することができる限り他の形状(例えば、円形状)からなってもよい。さらに、頂部開口エリア、底部開口エリア、側壁ゲートエリアおよび支持体エリアの製造工程を詳しく説明するために、図5の側壁ゲートの線C−C’の断面図は、ボトムゲートの線A−A’およびトップゲートの線B−B’の断面図と略同じ大きさに拡大されている。   Please refer to FIG. FIG. 5 is a plan view showing the nano-level filter structure of FIGS. 3 and 4. In the following, the top opening area, the bottom opening area, the sidewall gate area and the support area are manufactured by means of a sectional view along the line AA ′ of the bottom gate, BB ′ of the top gate and CC ′ of the sidewall gate. The process will be described. The shapes of the top opening 112, the top gate 110, the support 130, and the sidewall gate 140 of this embodiment are merely examples, and other shapes (for example, circular shapes) can be used as long as the filter structure of the present invention can be configured. It may be. Further, in order to explain in detail the manufacturing process of the top opening area, the bottom opening area, the sidewall gate area and the support area, the sectional view of the sidewall gate line CC ′ in FIG. 'And the top gate line BB' are enlarged to substantially the same size as the cross-sectional view.

(第1実施形態)
図6A〜図11Cを参照する。図6A〜図11Cは、本発明の第1実施形態によるナノレベルフィルタ構造の製造工程を示す断面図である。図6A、図7A、図8A、図9A、図10Aおよび図11Aは、図5のボトムゲートの線A−A’に沿った断面図である。図6B、図7B、図8B、図9B、図10Bおよび図11Bは、図5のトップゲートの線B−B’に沿った断面図である。図6C、図7C、図8C、図9C、図10Cおよび図11Cは、図5の側壁ゲートの線C−C’に沿った断面図である。第1実施形態では、半導体製造工程技術またはパネル製造工程技術を利用し、ナノレベルの濾過構造を製造する。製造工程で各層を形成する方法には、スパッタリング(sputter)、化学気相成長(CVD)、物理気相成長(PVD)またはその他等価方法が含まれる。ここでパターン形成とは、半導体製造工程技術またはパネル製造工程技術でよく用いるリソグラフィ(lithography)およびエッチング(etching)技術を指す。このエッチング技術には、ドライエッチング、ウェットエッチング、ガスエッチングまたはその他等価エッチング方法が含まれる。
(First embodiment)
Reference is made to FIGS. 6A to 11C are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of the nano-level filter structure according to the first embodiment of the present invention. 6A, FIG. 7A, FIG. 8A, FIG. 9A, FIG. 10A and FIG. 11A are cross-sectional views taken along line AA ′ of the bottom gate of FIG. 6B, FIG. 7B, FIG. 8B, FIG. 9B, FIG. 10B and FIG. 11B are cross-sectional views along the line BB ′ of the top gate of FIG. 6C, FIG. 7C, FIG. 8C, FIG. 9C, FIG. 10C, and FIG. 11C are cross-sectional views along the line CC ′ of the sidewall gate of FIG. In the first embodiment, a nano-level filtration structure is manufactured using semiconductor manufacturing process technology or panel manufacturing process technology. Methods for forming each layer in the manufacturing process include sputtering, chemical vapor deposition (CVD), physical vapor deposition (PVD), or other equivalent methods. Here, the pattern formation refers to a lithography and etching technique often used in a semiconductor manufacturing process technique or a panel manufacturing process technique. This etching technique includes dry etching, wet etching, gas etching or other equivalent etching methods.

図6A〜Cに示すように、本発明の第1実施形態によるナノレベル濾過構造は、支持体エリア200、頂部開口エリア300、底部開口エリア400および側壁ゲートエリア500を含む。まず、ステップA1において、ガラス(glass)基板、ウェーハ(wafer)基板、プラスチック(plastic)基板またはその他等価の基板である基板601を準備し、基板601上にリフト膜(lifter film)603をパターン形成する。次に、ステップA2において、リフト膜603の一部および基板601の一部の上に、第1の支持体層605aをパターン形成する。即ち、支持体エリア200、頂部開口エリア300および側壁ゲートエリア500のリフト膜603の上には、第1の支持体層605aが形成されているが、底部開口エリア400には、第1の支持体層605aが形成されていない。   6A-C, the nano-level filtration structure according to the first embodiment of the present invention includes a support area 200, a top opening area 300, a bottom opening area 400, and a sidewall gate area 500. First, in step A1, a glass substrate, a wafer substrate, a plastic substrate, or another equivalent substrate 601 is prepared, and a lift film 603 is formed on the substrate 601 by patterning. To do. Next, in Step A2, a first support layer 605a is patterned on a part of the lift film 603 and a part of the substrate 601. That is, the first support layer 605 a is formed on the lift film 603 in the support area 200, the top opening area 300, and the sidewall gate area 500, while the first support layer 605 a is formed in the bottom opening area 400. The body layer 605a is not formed.

図7A〜Cに示すように、ステップA3において、スパッタリング、化学気相成長、物理気相成長またはその他等価方法、並びにリソグラフィおよびエッチング技術を利用し、底部開口エリア400のリフト膜603の上と、頂部開口エリア300および側壁ゲートエリア500の第1の支持体層605aの上と、に第1の犠牲層(first sacrificial layer)607aを形成させる。最終的に除去されるこの犠牲層は、厚さを調整することにより、濾過チャネルの濾過レベルを変えることができる。半導体製造工程技術またはパネル製造工程技術を利用すると、膜層の厚さを非常に簡単かつ正確に変えることができる。本実施形態の犠牲層の厚さ(または高さ)は、濾過チャネルをウイルスが濾過できるように300nm以下である。   As shown in FIGS. 7A-C, in step A3, using sputtering, chemical vapor deposition, physical vapor deposition or other equivalent methods, and lithography and etching techniques, over the lift film 603 in the bottom opening area 400; A first sacrificial layer 607 a is formed on the top opening area 300 and the first support layer 605 a in the sidewall gate area 500. This sacrificial layer, which is finally removed, can change the filtration level of the filtration channel by adjusting the thickness. Utilizing semiconductor manufacturing process technology or panel manufacturing process technology, the thickness of the film layer can be changed very easily and accurately. The thickness (or height) of the sacrificial layer in this embodiment is 300 nm or less so that the virus can filter the filtration channel.

図8A〜Cに示すように、ステップA4において、スパッタリング、化学気相成長、物理気相成長またはその他等価方法、並びにリソグラフィおよびエッチング技術を利用し、側壁ゲートエリア500の第1の犠牲層607aの上と、支持体エリア200の第1の支持体層605aの上と、に第2の支持体層605bを形成させる。図8Cに示すように、支持体エリア200および側壁ゲートエリア500の第2の支持体層605bは、連続した層状構造であり、側壁ゲートエリア500の中の支持体層は、図2〜4の濾過格子142のように形成される。図8A〜Cの支持体エリア200、頂部開口エリア300および側壁ゲートエリア500の第1の支持体層605aは、図2〜4のボトムゲート120のように形成される。   As shown in FIGS. 8A-C, in step A4, the first sacrificial layer 607a of the sidewall gate area 500 is formed using sputtering, chemical vapor deposition, physical vapor deposition or other equivalent methods, and lithography and etching techniques. A second support layer 605b is formed on the top and on the first support layer 605a in the support area 200. As shown in FIG. 8C, the support area 200 and the second support layer 605b in the sidewall gate area 500 are a continuous layered structure, and the support layer in the sidewall gate area 500 is shown in FIGS. It is formed like a filtration grid 142. The first support layer 605a of the support area 200, the top opening area 300, and the sidewall gate area 500 of FIGS. 8A-C is formed like the bottom gate 120 of FIGS.

図9A〜Cに示すように、ステップA5において、スパッタリング、化学気相成長、物理気相成長またはその他等価方法、並びにリソグラフィおよびエッチング技術を利用し、頂部開口エリア300および底部開口エリア400の第1の犠牲層607aの上と、側壁ゲートエリア500の第2の支持体層605bの上と、に第2の犠牲層607bを形成させる。   As shown in FIGS. 9A-C, in step A5, a first of the top opening area 300 and the bottom opening area 400 is formed using sputtering, chemical vapor deposition, physical vapor deposition or other equivalent methods, and lithography and etching techniques. The second sacrificial layer 607 b is formed on the sacrificial layer 607 a and on the second support layer 605 b in the sidewall gate area 500.

図10A〜Cに示すように、ステップA6において、スパッタリング、化学気相成長、物理気相成長またはその他等価方法、並びにリソグラフィおよびエッチング技術を利用し、底部開口エリア400および側壁ゲートエリア500の最上層である犠牲層(即ち、第2の犠牲層607b)の上と、支持体エリア200の最上層である支持体層(即ち、第2の支持体層605b)の上とに、トップゲート層(top gate layer)610を形成させる。図10Bに示すように、底部開口エリア400のトップゲート層610は、図2〜4のトップゲート110のように形成されている。   As shown in FIGS. 10A-C, in step A6, the top layer of bottom opening area 400 and sidewall gate area 500 using sputtering, chemical vapor deposition, physical vapor deposition or other equivalent methods, and lithography and etching techniques. On top of the sacrificial layer (ie, the second sacrificial layer 607b) and on the support layer (ie, the second support layer 605b) that is the top layer of the support area 200. top gate layer) 610 is formed. As shown in FIG. 10B, the top gate layer 610 of the bottom opening area 400 is formed like the top gate 110 of FIGS.

図11A〜Cに示すように、ステップA7において、エッチング技術(例えば、ドライエッチング、ウェットエッチング、ガスエッチングまたはその他等価方法)により最後のエッチング(final etching)を行い、リフト膜603および全ての犠牲層607a,607bを除去する。最後に、ステップA8において、基板601を除去し、図3または図4に示すようなナノレベルフィルタ構造を形成する。基板601を除去する方法は、スクライブ(scribe)またはその他等価の切断技術でもよい。さらに、半導体製造工程技術またはパネル製造工程技術の当業者に知られているように、図3および図4に示すような側部に設けられる様々な構造は、フォトマスクを用いる製造工程において形成することができる。最後に、ナノレベル濾過構造は、他の固定部材と組み合わせることにより、フェイスマスクで使用するキャニスタ、マスクの中に設ける濾過層、鼻用フィルタなどの濾過装置として使用してもよい。   As shown in FIGS. 11A to 11C, in step A7, final etching is performed by an etching technique (for example, dry etching, wet etching, gas etching, or other equivalent method), and the lift film 603 and all the sacrificial layers 607a and 607b are removed. Finally, in step A8, the substrate 601 is removed to form a nano-level filter structure as shown in FIG. 3 or FIG. The method for removing the substrate 601 may be a scribe or other equivalent cutting technique. Further, as known to those skilled in the art of semiconductor manufacturing process technology or panel manufacturing process technology, various structures provided on the side portions as shown in FIGS. 3 and 4 are formed in a manufacturing process using a photomask. be able to. Finally, the nano-level filtration structure may be used as a filtration device such as a canister used in a face mask, a filtration layer provided in the mask, or a nasal filter by combining with other fixing members.

図12A〜Cは、濾過チャネル数が5つのナノレベルフィルタ構造を示す部分断面図である。図12A〜Cのw1、w2、d2は、図1および図2のw1、w2、d2にそれぞれ対応する。図12A〜Cに示すように、第1〜第5の支持体層は、605a〜eにそれぞれ対応し、第1〜第5の犠牲層はすでに除去されているため図示されていない。図6A〜図11Cは、濾過チャネルが2つであるナノレベルフィルタ構造を示す製造方法を示す断面図であるが、濾過チャネルの数をさらに増やして開口率を高めてもよい。そのため、前述の方法に基づき、ステップA5を行った後にステップA5−1を行い、図8A〜図9Cに示すステップA4およびステップA5を繰り返して濾過チャネルの数を増やしてもよい。即ち、支持体層と犠牲層とを交互に積層し、濾過チャネルの数を増やしてもよい。図12のチャネル数が5つのナノレベルフィルタ構造は、空気流が頂部開口エリア300から導入され、側壁ゲートエリア500によりナノレベルの濾過を行ってから、底部開口エリア400から排出される。反対に、空気流が底部開口エリア400から導入されると、側壁ゲートエリア500を通って頂部開口エリア300から排出される。当該技術の当業者に知られているように、呼吸を行って空気流が側壁ゲートエリア500を通る限り、吸気された空気流は、頂部開口エリア300からでなく、底部開口エリア400から導入されてもよい。即ち、ナノレベルフィルタ構造は、使用する方向が特に限定されているわけではなく、上面または底面をガス導入面として用いてもよい。   12A-C are partial cross-sectional views showing nano-level filter structures with five filtration channels. 12A to 12C correspond to w1, w2, and d2 in FIGS. 1 and 2, respectively. As shown in FIGS. 12A to 12C, the first to fifth support layers correspond to 605a to 605e, respectively, and the first to fifth sacrificial layers are not shown because they have already been removed. 6A to 11C are cross-sectional views showing a manufacturing method showing a nano-level filter structure having two filtration channels, but the number of filtration channels may be further increased to increase the aperture ratio. Therefore, based on the above-described method, step A5 may be performed after step A5, and step A4 and step A5 shown in FIGS. 8A to 9C may be repeated to increase the number of filtration channels. That is, the support layer and the sacrificial layer may be alternately stacked to increase the number of filtration channels. In the nano-level filter structure with five channels in FIG. 12, the air flow is introduced from the top opening area 300, nano-level filtration is performed by the sidewall gate area 500, and then discharged from the bottom opening area 400. Conversely, when an air flow is introduced from the bottom opening area 400, it is discharged from the top opening area 300 through the sidewall gate area 500. As known to those skilled in the art, as long as breathing is performed and the air flow passes through the sidewall gate area 500, the inhaled air flow is introduced from the bottom opening area 400, not from the top opening area 300. May be. That is, the direction in which the nano-level filter structure is used is not particularly limited, and the top surface or the bottom surface may be used as the gas introduction surface.

本発明の第1実施形態では、ステップA6を行った後に、リフト膜603および全ての犠牲層607a,707bを除去する前に、ステップA6−1を行ってもよい。このステップA6−1では、有機物を分解するために用いる薄膜612をトップゲート層610上に形成する(図12A〜Cに示す)。この薄膜612は、抗ウイルス性、抗細菌性またはウイルス、細菌を殺すことが可能な材料である、チタン(Ti)、二酸化チタン(TiO)、白金(Pt)などの触媒材料を用い、フィルタ構造上の有機物を分解することができる。薄膜612は、物理気相成長、化学気相成長、スパッタリングまたはこれらと等価な工程により形成してもよい。 In the first embodiment of the present invention, step A6-1 may be performed after performing step A6 and before removing the lift film 603 and all the sacrificial layers 607a and 707b. In Step A6-1, a thin film 612 used for decomposing organic substances is formed on the top gate layer 610 (shown in FIGS. 12A to 12C). The thin film 612 uses a catalyst material such as titanium (Ti), titanium dioxide (TiO 2 ), or platinum (Pt), which is a material capable of killing anti-viral, anti-bacterial, or virus and bacteria. Structural organics can be decomposed. The thin film 612 may be formed by physical vapor deposition, chemical vapor deposition, sputtering, or an equivalent process.

第1実施形態では、リフト膜603、支持体層605a〜e、犠牲層607a〜eおよびトップゲート層610は、リフト膜603および犠牲層607a〜eがエッチングされたときに、支持体層605a〜eおよびトップゲート層610が残存される材料からなる。表2〜7は、本発明の第1実施形態による材料と、各膜層を形成するときのエッチング方式と、最後のエッチングを行う(リフト膜および全ての犠牲層を除去する)ときのエッチング方式とを示している。当該技術の当業者に知られているように、本発明の態様は本実施形態の材料およびエッチング方式だけに限定されるわけではなく、ナノレベルフィルタ構造を形成することができる限り、他の材料およびエッチング方式を利用してもよい。PANウェットエッチングの成分は(リン酸+酢酸+硝酸)水溶液であり、BOEウェットエッチングの成分は(HF+NHF)水溶液である。 In the first embodiment, the lift film 603, the support layers 605 a to e, the sacrificial layers 607 a to e and the top gate layer 610 are formed when the lift film 603 and the sacrificial layers 607 a to e are etched. e and the top gate layer 610 are made of a remaining material. Tables 2-7 show the materials according to the first embodiment of the present invention, the etching method when forming each film layer, and the etching method when performing the last etching (removing the lift film and all the sacrificial layers). It shows. As is known to those skilled in the art, aspects of the present invention are not limited to the materials and etch schemes of the present embodiment, as long as a nano-level filter structure can be formed, other materials may be used. Etching methods may also be used. The component of PAN wet etching is (phosphoric acid + acetic acid + nitric acid) aqueous solution, and the component of BOE wet etching is (HF + NH 4 F) aqueous solution.

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(第2実施形態)
図13A〜図24Cを参照する。図13A〜図24Cは、本発明の第2実施形態によるナノレベルフィルタ構造の製造工程を示す断面図である。図13A、図14A、図15A、図16A、図17A、図18A、図19A、図20A、図21A、図22A、図23Aおよび図24Aは、図5のボトムゲートの線A−A’に沿った断面図である。図13B、図14B、図15B、図16B、図17B、図18B、図19B、図20B、図21B、図22B、図23Bおよび図24Bは、図5のトップゲートの線B−B’に沿った断面図である。図13C、図14C、図15C、図16C、図17C、図18C、図19C、図20C、図21C、図22C、図23Cおよび図24Cは、図5の側壁ゲートの線C−C’に沿った断面図である。本発明の第2実施形態は、第1実施形態と同様に、積層構造に形成し、エッチング方式で各濾過チャネルを製造する。しかし、第2実施形態の濾過チャネルを積層構造に形成する際、一括的に形成してもよく、以下、図13A〜図24Cにより製造工程の各ステップを説明する。
(Second Embodiment)
Reference is made to FIGS. 13A to 24C are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of the nano-level filter structure according to the second embodiment of the present invention. FIGS. 13A, 14A, 15A, 16A, 17A, 18A, 19A, 20A, 21A, 22A, 23A, and 24A are taken along line AA ′ of the bottom gate of FIG. FIG. FIGS. 13B, 14B, 15B, 16B, 17B, 18B, 19B, 20B, 21B, 22B, 23B, and 24B are taken along line BB ′ of the top gate of FIG. FIG. FIGS. 13C, 14C, 15C, 16C, 17C, 18C, 19C, 20C, 21C, 22C, 23C, and 24C are taken along the sidewall gate line CC ′ of FIG. FIG. Similar to the first embodiment, the second embodiment of the present invention is formed in a laminated structure, and each filtration channel is manufactured by an etching method. However, when forming the filtration channel of the second embodiment in a laminated structure, it may be formed in a lump. Hereinafter, each step of the manufacturing process will be described with reference to FIGS.

図13A〜Cに示すように、本発明の第2実施形態によるナノレベル濾過構造は、支持体エリア200、頂部開口エリア300、底部開口エリア400および側壁ゲートエリア500を含む。まず、ステップB1において、ガラス(glass)基板、ウェーハ(wafer)基板、プラスチック(plastic)基板またはその他等価の基板である基板701を準備し、その基板701の上に、リフト膜703をパターン形成する。次に、ステップB2において、リフト膜703の一部および基板701の一部に、第1の支持体層705aをパターン形成する。即ち、支持体エリア200、頂部開口エリア300および側壁ゲートエリア500のリフト膜703の上には、第1の支持体層705aが形成されているが、底部開口エリア400の上には、第1の支持体層705aが形成されていない。   As shown in FIGS. 13A-C, the nano-level filtration structure according to the second embodiment of the present invention includes a support area 200, a top opening area 300, a bottom opening area 400, and a sidewall gate area 500. First, in step B1, a substrate 701 which is a glass substrate, a wafer substrate, a plastic substrate, or other equivalent substrate is prepared, and a lift film 703 is formed on the substrate 701 by patterning. . Next, in Step B2, the first support layer 705a is patterned on part of the lift film 703 and part of the substrate 701. That is, the first support layer 705 a is formed on the lift film 703 in the support area 200, the top opening area 300, and the sidewall gate area 500, but the first opening layer 400 is formed on the bottom opening area 400. The support layer 705a is not formed.

図14A〜Cに示すように、ステップB3において、スパッタリング、化学気相成長、物理気相成長またはその他等価方法、並びにリソグラフィおよびエッチング技術を利用し、底部開口エリア400のリフト膜703の上と、頂部開口エリア300および側壁ゲートエリア500の第1の支持体層705aの上と、に第1の犠牲層(first sacrificial layer)707aを形成させる。この犠牲層の厚さ(または高さ)は、300nm以下である。   As shown in FIGS. 14A-C, in step B3, using sputtering, chemical vapor deposition, physical vapor deposition or other equivalent methods, and lithography and etching techniques, over the lift film 703 in the bottom opening area 400; A first sacrificial layer 707 a is formed on the top opening area 300 and the first support layer 705 a in the sidewall gate area 500. The thickness (or height) of this sacrificial layer is 300 nm or less.

図15A〜Cに示すように、ステップB4において、スパッタリング、化学気相成長、物理気相成長またはその他等価方法、並びにリソグラフィおよびエッチング技術を利用し、側壁ゲートエリア500の第1の犠牲層707aの上と、支持体エリア200の第1の支持体層705aの上と、に第2の支持体層705bを形成させる。図15Cに示すように、支持体エリア200および側壁ゲートエリア500に設けられた第2の支持体層705bは、連続した層状構造であり、側壁ゲートエリア500の中の支持体層は、図2〜4の濾過格子142のように形成される。図15A〜Cの支持体エリア200、頂部開口エリア300および側壁ゲートエリア500の第1の支持体層705aは、図2〜4のボトムゲート120のように形成される。   As shown in FIGS. 15A-C, in step B4, the first sacrificial layer 707a of the sidewall gate area 500 is formed using sputtering, chemical vapor deposition, physical vapor deposition or other equivalent methods, and lithography and etching techniques. A second support layer 705b is formed on the top and on the first support layer 705a in the support area 200. As shown in FIG. 15C, the second support layer 705b provided in the support area 200 and the sidewall gate area 500 is a continuous layered structure, and the support layer in the sidewall gate area 500 is shown in FIG. It is formed like a filtration grid 142 of ~ 4. The first support layer 705a of the support area 200, the top opening area 300, and the sidewall gate area 500 of FIGS. 15A-C is formed like the bottom gate 120 of FIGS.

図16A〜Cに示すように、ステップB5において、スパッタリング、化学気相成長、物理気相成長またはその他等価方法を利用し、頂部開口エリア300、底部開口エリア400、側壁ゲートエリア500および支持体エリア200に、第2の犠牲層707bを形成する。   As shown in FIGS. 16A-C, in step B5, using a sputtering, chemical vapor deposition, physical vapor deposition or other equivalent method, the top opening area 300, the bottom opening area 400, the sidewall gate area 500 and the support area. A second sacrificial layer 707 b is formed on 200.

図17A〜Cに示すように、ステップB6において、スパッタリング、化学気相成長、物理気相成長またはその他等価方法を利用し、頂部開口エリア300、底部開口エリア400、側壁ゲートエリア500および支持体エリア200に、第3の支持体層705cを形成する。ステップB7において、スパッタリング、化学気相成長、物理気相成長またはその他等価方法を利用し、頂部開口エリア300、底部開口エリア400、側壁ゲートエリア500および支持体エリア200に、保護層709を形成する。   As shown in FIGS. 17A-C, in step B6, a top opening area 300, a bottom opening area 400, a sidewall gate area 500 and a support area are utilized using sputtering, chemical vapor deposition, physical vapor deposition or other equivalent methods. 200, a third support layer 705c is formed. In step B7, a protective layer 709 is formed in the top opening area 300, the bottom opening area 400, the sidewall gate area 500, and the support area 200 using sputtering, chemical vapor deposition, physical vapor deposition, or other equivalent methods. .

図18A〜Cに示すように、ステップB8において、支持体エリア200に対してエッチングを行って第3の支持体層705cを除去し、各支持体エリア200の中に支持体凹部210をそれぞれ形成する。支持体凹部210の形成には、高パワーの異方性エッチング製造工程を利用する。そのため、パターン形成されたレジスト層720は、高パワーの異方性エッチングを行うと、開口縁部に設けられたレジストが除去され、レジスト層720下に形成された膜層がエッチングされる虞があり、線幅を均一に形成されるように制御することが困難であった。特に、濾過チャネルの数が多い場合、高パワーの異方性エッチングの作用時間も長くなり、レジスト層720の開口縁部が除去される可能性が高まった。そのため、保護層709を設けると、その下に形成された膜層を高パワーの異方性エッチングから保護することができる。この保護層709は、高パワーのエッチングを遮断することが可能な材料からなる。例えば、高パワーの異方性エッチングはドライエッチング技術であり、保護層709は、ウェットエッチングに対する反応が大きいため、まず、保護層709に対してウェットエッチングを行って開口を形成してから、高パワーのドライエッチングを利用して支持体凹部210を形成し、レジスト層720と保護層709との組み合わせにより、下に形成した膜層が損傷することを防ぐ。   As shown in FIGS. 18A to 18C, in step B8, the support area 200 is etched to remove the third support layer 705c, and the support recesses 210 are formed in the support areas 200, respectively. To do. For forming the support recess 210, a high-power anisotropic etching manufacturing process is used. Therefore, when the patterned resist layer 720 is subjected to high-power anisotropic etching, the resist provided at the opening edge may be removed and the film layer formed under the resist layer 720 may be etched. It was difficult to control the line width to be formed uniformly. In particular, when the number of filtration channels is large, the working time of high-power anisotropic etching becomes longer, and the possibility that the opening edge of the resist layer 720 is removed increases. Therefore, when the protective layer 709 is provided, the film layer formed thereunder can be protected from high-power anisotropic etching. The protective layer 709 is made of a material that can block high-power etching. For example, anisotropic etching with high power is a dry etching technique, and the protective layer 709 has a large reaction to wet etching. Therefore, after the wet etching is performed on the protective layer 709 to form an opening, The support recess 210 is formed using power dry etching, and the combination of the resist layer 720 and the protective layer 709 prevents damage to the underlying film layer.

さらに、ステップB8において、第3の支持体層705cを除去し、エッチング終点検出器(End Point Detector:EPD)を利用したり、当該技術の当業者に知られた同様のエッチング効果を有するその他制御技術を利用したりすることにより、エッチング深さを制御する。   Further, in Step B8, the third support layer 705c is removed, and an end point detector (EPD) is used, or other control having a similar etching effect known to those skilled in the art. Etching depth is controlled by using a technique.

図19A〜Cを参照する。図19A〜Cに示すように、ステップB9において、支持体凹部210の中でサイドエッチングを行って犠牲層の一部を除去し、支持体エリア200の中に複数の支持体ウイング凹部212を形成した後、レジスト層720を除去する。   Reference is made to FIGS. As shown in FIGS. 19A to 19C, in step B <b> 9, side etching is performed in the support recess 210 to remove a part of the sacrificial layer, and a plurality of support wing recesses 212 are formed in the support area 200. After that, the resist layer 720 is removed.

図20A〜Cを参照する。図20A〜Cに示すように、ステップB10において、支持体凹部210および支持体ウイング凹部212の中には、複数の充填体211が充填されている。図20A〜Cに示すように、充填体211は、支持体エリア200の中で支柱として用いられ、支持体ウイング凹部212を延設させることにより、全体構造の強度を向上させることができる。充填体の材料には、可撓性の材料(例えば、ポリマー(polymer))を用い、フィルタ構造本体の可撓性を高め、構造の安定性を高めることができる。ポリマーは、まず、支持体凹部210および支持体ウイング凹部212の中にポリマーを充填してから、加熱炉によりポリマーを加熱して硬化させる。   Reference is made to FIGS. As shown in FIGS. 20A to 20C, in step B <b> 10, a plurality of fillers 211 are filled in the support recesses 210 and the support wing recesses 212. As shown in FIGS. 20A to 20C, the filling body 211 is used as a support in the support body area 200, and the strength of the entire structure can be improved by extending the support body wing recess 212. A flexible material (for example, a polymer) can be used as the material of the filling body, so that the flexibility of the filter structure body can be increased and the stability of the structure can be increased. First, the polymer is filled in the support recesses 210 and the support wing recesses 212, and then the polymer is cured by heating in a heating furnace.

図21A〜Cを参照する。図21A〜Cに示すように、ステップB11において、頂部開口エリア300および底部開口エリア400に対してエッチングを行い、第3の支持体層705cを除去する。ステップB8と同様に、レジスト層720と、様々なエッチング技術とを組み合わせることにより、保護膜に対してエッチングを行って開口を形成した後、高パワーの異方性エッチングを行う。さらに、エッチング終点検出器により、同様にエッチング深さの調整と、第3の支持体層705cの除去とを行い、エッチングが完了した後にレジスト層720を除去する。   Reference is made to FIGS. As shown in FIGS. 21A to 21C, in step B11, the top opening area 300 and the bottom opening area 400 are etched to remove the third support layer 705c. Similarly to Step B8, by combining the resist layer 720 and various etching techniques, the protective film is etched to form an opening, and then high-power anisotropic etching is performed. Further, the etching end point detector similarly adjusts the etching depth and removes the third support layer 705c. After the etching is completed, the resist layer 720 is removed.

図22A〜Cを参照する。図22A〜Cに示すように、スパッタリング、化学気相成長、物理気相成長またはその他等価方法、並びにリソグラフィおよびエッチング技術を利用してステップB12を行い、頂部開口エリア300、底部開口エリア400、側壁ゲートエリア500および一部の支持体エリア200に、第1のチャネル犠牲層710aをパターン形成する。   Reference is made to FIGS. As shown in FIGS. 22A-C, Step B12 is performed using sputtering, chemical vapor deposition, physical vapor deposition, or other equivalent methods, and lithography and etching techniques to form a top opening area 300, a bottom opening area 400, a sidewall. A first channel sacrificial layer 710 a is patterned in the gate area 500 and a part of the support area 200.

図23A〜Cを参照する。図23A〜Cに示すように、スパッタリング、化学気相成長、物理気相成長またはその他等価方法、並びにリソグラフィおよびエッチング技術を利用してステップB13を行い、底部開口エリア400、側壁ゲートエリア500および支持体エリア200に、トップゲート層713を形成する。図23Bに示すように、底部開口エリア400のトップゲート層713は、図2〜4のトップゲート110のように形成する。   Reference is made to FIGS. As shown in FIGS. 23A-C, Step B13 is performed using sputtering, chemical vapor deposition, physical vapor deposition or other equivalent methods, and lithography and etching techniques to provide a bottom opening area 400, sidewall gate area 500 and support. A top gate layer 713 is formed in the body area 200. As shown in FIG. 23B, the top gate layer 713 of the bottom opening area 400 is formed like the top gate 110 of FIGS.

図24A〜Cを参照する。図24A〜Cに示すように、ステップB14において、エッチング技術(例えば、ドライエッチング、ウェットエッチング、ガスエッチングまたはその他等価方法)により最後のエッチングを行い、リフト膜703および全ての犠牲層707a,707b,710aを除去する。最後に、ステップB15において、基板701を除去し、図3または図4に示すようなナノレベルフィルタ構造を形成する。基板701を除去する方法としては、スクライブ(scribe)またはその他等価の切断技術を利用してもよい。   Reference is made to FIGS. As shown in FIGS. 24A to 24C, in step B14, the final etching is performed by an etching technique (for example, dry etching, wet etching, gas etching or other equivalent method), and the lift film 703 and all the sacrificial layers 707a, 707b, 710a is removed. Finally, in step B15, the substrate 701 is removed to form a nano-level filter structure as shown in FIG. 3 or FIG. As a method of removing the substrate 701, a scribe or other equivalent cutting technique may be used.

図25A〜Cを参照する。図25A〜Cは、濾過チャネル数が5つのナノレベルフィルタ構造を示す部分断面図である。図25A〜Cのw1、w2、d2は、図1および図2のw1、w2、d2にそれぞれ対応する。第1〜第5の支持体層は、705a〜eにそれぞれ対応する。上述したように、図13A〜図24Cでは、濾過チャネルが3つのナノレベルフィルタ構造の製造方法が説明されているが、開口率を上げるために、濾過チャネルの数を4つ以上にしてもよい。そのため、前述の方法に基づき、ステップB6を行った後にステップB6−1を行い、製造工程B5,B6を繰り返して濾過チャネルの数を増設してもよい。即ち、支持体層と犠牲層とを交互に積層し、濾過チャネルの数を増設してもよい。さらに、ステップB6−1において、最後のステップとしてステップB5を行い、最後に形成する層を犠牲層に形成してもよい。この際、保護層709を支持体層として用い、濾過チャネルの数を増やしてもよい。   Reference is made to FIGS. 25A-C are partial cross-sectional views showing nano-level filter structures with five filtration channels. 25A to 25C correspond to w1, w2, and d2 in FIGS. 1 and 2, respectively. The first to fifth support layers correspond to 705a to 705e, respectively. As described above, FIGS. 13A to 24C illustrate a method for manufacturing a nano-level filter structure having three filtration channels. However, in order to increase the aperture ratio, the number of filtration channels may be four or more. . Therefore, based on the above-mentioned method, after performing step B6, step B6-1 may be performed and manufacturing process B5, B6 may be repeated and the number of filtration channels may be increased. That is, the support layer and the sacrificial layer may be alternately stacked to increase the number of filtration channels. Furthermore, in step B6-1, step B5 may be performed as the last step, and the last layer to be formed may be formed as a sacrificial layer. At this time, the protective layer 709 may be used as a support layer to increase the number of filtration channels.

図26A〜Cを参照する。図26A〜Cに示すように、本発明の第2実施形態では、ステップB12を行った後に、側壁ゲートエリア500および支持体エリア200をパターン形成し、第1のチャネル支持体層712aを形成するステップ(ステップB12−1)と、ステップB12およびステップB12−1を順次繰り返し、複数層のチャネル支持体層712a,712bおよび複数層のチャネル犠牲層を形成し、最後に形成される層をチャネル犠牲層にするステップ(ステップB12−2)と、をさらに行ってもよい。これらステップB12−1およびステップB12−2を行うと、底部開口エリア400の側部のチャネル幅を広げることができる(図26Bに示す)。ステップB6−1で形成する濾過チャネルの数が多いほど、底部開口エリア400の側部に設けられるチャネル幅を広げることができる。例えば、3層〜4層のチャネル犠牲層を用いた場合、底部開口エリア400の側部に設けられたチャネル幅を広げることができる。図26A〜Cの実施形態では、チャネル犠牲層が3層形成されているが(図26BのX部分に示す)、ステップB6−1、B12−2およびB12−2では、積層の数を実際の必要に応じて変えてもよい。   Reference is made to FIGS. As shown in FIGS. 26A to 26C, in the second embodiment of the present invention, after performing Step B12, the sidewall gate area 500 and the support area 200 are patterned to form the first channel support layer 712a. Step (Step B12-1), Step B12 and Step B12-1 are sequentially repeated to form a plurality of channel support layers 712a and 712b and a plurality of channel sacrificial layers, and the last layer formed is channel sacrificial. The step of forming a layer (step B12-2) may be further performed. When Step B12-1 and Step B12-2 are performed, the channel width of the side portion of the bottom opening area 400 can be increased (shown in FIG. 26B). The greater the number of filtration channels formed in step B6-1, the wider the channel width provided at the side of the bottom opening area 400. For example, when three to four channel sacrificial layers are used, the channel width provided on the side of the bottom opening area 400 can be increased. In the embodiment of FIGS. 26A to C, three channel sacrificial layers are formed (shown in the X part of FIG. 26B). However, in steps B6-1, B12-2, and B12-2, the number of stacked layers is changed to It may be changed as necessary.

本発明の第2実施形態では、ステップA13を行った後に、リフト膜703および全ての犠牲層707a,707b,710aを除去する前に、ステップB13−1を行い、有機物を分解するために用いる薄膜714をトップゲート層713上に形成してもよい(図25A〜Cまたは図26A〜Cに示す)。この薄膜714は、抗ウイルス性、抗細菌性またはウイルス、細菌を殺すことが可能な、チタン(Ti)、二酸化チタン(TiO)、白金(Pt)などを触媒材料として用い、フィルタ構造上の有機物を分解することができる。薄膜714は、物理気相成長、化学気相成長、スパッタリングまたはこれらと等価な工程により形成してもよい。 In the second embodiment of the present invention, after performing Step A13, before removing the lift film 703 and all the sacrificial layers 707a, 707b, and 710a, Step B13-1 is performed, and the thin film used for decomposing organic matter. 714 may be formed on top gate layer 713 (shown in FIGS. 25A-C or FIGS. 26A-C). This thin film 714 is made of titanium (Ti), titanium dioxide (TiO 2 ), platinum (Pt), or the like that can kill antiviral, antibacterial, or virus or bacteria as a catalyst material. Organic matter can be decomposed. The thin film 714 may be formed by physical vapor deposition, chemical vapor deposition, sputtering, or an equivalent process.

表8〜13を参照する。表8〜13は、本発明の第2実施形態による材料と、各膜層を形成するときのエッチング方式と、最後のエッチングを行う(リフト膜および全ての犠牲層を除去する)ときのエッチング方式を示している。当該技術の当業者に知られているように、材料およびエッチング方式は本実施形態だけに限定されるわけではなく、ナノレベルフィルタ構造を形成することができる他の材料およびエッチング方式でもよい。PANウェットエッチングの成分は(リン酸+酢酸+硝酸)水溶液であり、BOEウェットエッチングの成分は(HF+NHF)水溶液である。 See Tables 8-13. Tables 8 to 13 show materials according to the second embodiment of the present invention, an etching method when forming each film layer, and an etching method when performing the last etching (removing the lift film and all the sacrificial layers). Is shown. As known to those skilled in the art, the materials and etching schemes are not limited to this embodiment, and other materials and etching schemes capable of forming a nano-level filter structure may be used. The component of PAN wet etching is (phosphoric acid + acetic acid + nitric acid) aqueous solution, and the component of BOE wet etching is (HF + NH 4 F) aqueous solution.

Figure 0004824809
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本発明の第1実施形態および第2実施形態による製造方法では、底部開口エリア400により図2〜4のトップゲート110を形成し、頂部開口エリア300により図2〜4のボトムゲート120を形成し、側壁ゲートエリア500により図2〜4の側壁ゲート140を形成し、支持体エリア200により図2〜4の支持体130を形成する。支持体エリア200は、側壁ゲートエリア500の交差する箇所に設けられている。   In the manufacturing method according to the first and second embodiments of the present invention, the top gate 110 of FIGS. 2 to 4 is formed by the bottom opening area 400, and the bottom gate 120 of FIGS. 2 to 4 is formed by the top opening area 300. The sidewall gate 140 of FIGS. 2 to 4 is formed by the sidewall gate area 500, and the support 130 of FIGS. 2 to 4 is formed by the support area 200. The support area 200 is provided at a location where the sidewall gate area 500 intersects.

さらに、本発明は、半導体製造工程技術によりナノサイズの濾過格子を製造し、ナノレベルフィルタ構造を迅速に製造することができる。さらに、各膜層の厚さを有効に制御し、実際の必要に応じて各膜層の厚さを調整することができる上、犠牲層の厚さを制御することにより、フィルタ構造の濾過レベルを決めることもできる。さらに、ミクロンサイズのトップゲートおよびボトムゲートのうちの1つを用い、導入された空気流に対してミクロンレベルの初期濾過を行うため、フィルタの寿命を延ばすことができる。また、多重積層の濾過格子により、フィルタの開口率を高めることができる上、フィルタを介した呼吸も容易に行うことができる。フィルタ構造の表面には、抗ウイルス性、抗細菌性またはウイルス、細菌を殺すことが可能な材料からなり、有機物を分解することが可能な薄膜が形成されている。   Furthermore, the present invention can manufacture a nano-sized filter lattice by a semiconductor manufacturing process technology, and can quickly manufacture a nano-level filter structure. Furthermore, the thickness of each membrane layer can be controlled effectively, and the thickness of each membrane layer can be adjusted according to actual needs, and the thickness of the sacrificial layer can be controlled to control the filtration level of the filter structure. You can also decide. In addition, one of the micron sized top and bottom gates is used to perform micron-level initial filtration on the introduced air flow, thus extending the life of the filter. In addition, the multi-layered filter grid can increase the aperture ratio of the filter and also facilitate breathing through the filter. A thin film capable of decomposing organic matter is formed on the surface of the filter structure, which is made of a material capable of killing anti-viral, anti-bacterial or virus and bacteria.

当該分野の技術を熟知するものが理解できるように、本発明の好適な実施形態を前述の通り開示したが、これらは決して本発明を限定するものではない。本発明の主旨と領域を脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って、本発明の特許請求の範囲は、このような変更や修正を含めて広く解釈されるべきである。   While the preferred embodiments of the present invention have been disclosed above, as may be appreciated by those skilled in the art, they are not intended to limit the invention in any way. Various changes and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Accordingly, the scope of the claims of the present invention should be construed broadly including such changes and modifications.

110 トップゲート
112 頂部開口
120 ボトムゲート
122 底部開口
130 支持体
140 側壁ゲート
142 濾過格子
200 支持体エリア
210 支持体凹部
211 充填体
212 支持体ウイング凹部
300 頂部開口エリア
400 底部開口エリア
500 側壁ゲートエリア
601 基板
603 リフト膜
605a 第1の支持体層
605b 第2の支持体層
605c 第3の支持体層
605d 第4の支持体層
605e 第5の支持体層
607a 第1の犠牲層
607b 第2の犠牲層
610 トップゲート層
612 薄膜
701 基板
703 リフト膜
705a 第1の支持体層
705b 第2の支持体層
705c 第3の支持体層
705d 第4の支持体層
705e 第5の支持体層
707a 第1の犠牲層
707b 第2の犠牲層
709 保護層
710a 第1のチャネル犠牲層
712a 第1のチャネル支持体層
712b 第2のチャネル支持体層
712c 第3のチャネル支持体層
712d 第4のチャネル支持体層
713 トップゲート層
714 薄膜
720 レジスト層
d1 間隔
d2 間隔
w1 間隔
w2 間隔
AF 空気流
AA’ ボトムゲートの断面線
BB’ トップゲートの断面線
CC’ 側壁ゲートの断面線
X X部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 110 Top gate 112 Top opening 120 Bottom gate 122 Bottom opening 130 Support body 140 Side wall gate 142 Filtration lattice 200 Support body area 210 Support body recessed part 211 Filling body 212 Support body wing recessed part 300 Top opening area 400 Bottom opening area 500 Side wall gate area 601 Substrate 603 Lift film 605a First support layer 605b Second support layer 605c Third support layer 605d Fourth support layer 605e Fifth support layer 607a First sacrificial layer 607b Second sacrificial Layer 610 top gate layer 612 thin film 701 substrate 703 lift film 705a first support layer 705b second support layer 705c third support layer 705d fourth support layer 705e fifth support layer 707a first Sacrificial layer 707b second sacrificial layer 70 Protective layer 710a First channel sacrificial layer 712a First channel support layer 712b Second channel support layer 712c Third channel support layer 712d Fourth channel support layer 713 Top gate layer 714 Thin film 720 Resist layer d1 interval d2 interval w1 interval w2 interval AF air flow AA 'cross-sectional line of bottom gate BB' cross-sectional line of top gate CC 'cross-sectional line of side gate X X part

Claims (15)

複数の頂部開口を有するトップゲートと、
前記トップゲートに対して平行に配置され、複数の底部開口を有し、前記底部開口と前記頂部開口とは位置がずれるように設けられているボトムゲートと、
前記トップゲートと前記ボトムゲートとの間で、前記頂部開口および前記底部開口に隣接するように設けられ、前記トップゲートおよび前記ボトムゲートに対して平行に設けられた複数の濾過格子をそれぞれ有し、複数の濾過チャネルが形成された複数の側壁ゲートと、
前記トップゲートと前記ボトムゲートとの間に設けられ、2つの前記側壁ゲートが交差する箇所に設けられた複数の支持体と、を備え、
前記濾過チャネルのチャネル高さは300nm以下であることを特徴とする呼吸用ナノレベルフィルタ構造。
A top gate having a plurality of top openings;
A bottom gate disposed in parallel to the top gate, having a plurality of bottom openings, the bottom opening and the top opening being provided so as to be misaligned;
Between the top gate and the bottom gate, adjacent to the top opening and the bottom opening, each having a plurality of filtration grids provided in parallel to the top gate and the bottom gate A plurality of sidewall gates formed with a plurality of filtration channels;
A plurality of supports provided between the top gate and the bottom gate and provided at a location where the two sidewall gates intersect,
A nano-level filter structure for respiration, wherein a channel height of the filtration channel is 300 nm or less.
前記側壁ゲートは、前記頂部開口および前記底部開口に周設されることを特徴とする請求項1に記載の呼吸用ナノレベルフィルタ構造。   The breathing nano-level filter structure according to claim 1, wherein the sidewall gate is provided around the top opening and the bottom opening. 前記トップゲートの頂面には、有機物を分解する薄膜が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の呼吸用ナノレベルフィルタ構造。   The respiratory nano-level filter structure according to claim 1, wherein a thin film for decomposing organic matter is provided on a top surface of the top gate. 前記支持体のそれぞれは、充填体を有することを特徴とする請求項1に記載の呼吸用ナノレベルフィルタ構造。   The respiratory nano-level filter structure according to claim 1, wherein each of the supports has a filler. 前記充填体は、ポリマーからなることを特徴とする請求項に記載の呼吸用ナノレベルフィルタ構造。 The respiratory nano-level filter structure according to claim 4 , wherein the filler is made of a polymer. ナノレベルフィルタ構造は、複数の頂部開口エリアと、複数の底部開口エリアと、前記頂部開口エリアおよび前記底部開口エリアにそれぞれ隣接された複数の側壁ゲートエリアと、2つの前記側壁ゲートエリアが交差する箇所に設けられた複数の支持体エリアと、を備え、
(A1)基板上にリフト膜をパターン形成するステップと、
(A2)前記リフト膜の一部および前記基板の一部の上には、第1の支持体層がパターン形成されるが、前記底部開口エリアの上には、前記第1の支持体層を形成させないステップと、
(A3)前記底部開口エリアの前記リフト膜の上と、前記頂部開口エリアおよび前記側壁ゲートエリアの前記第1の支持体層の上と、に第1の犠牲層をパターン形成するステップと、
(A4)前記側壁ゲートエリアおよび前記支持体エリアに、第2の支持体層をパターン形成するステップと、
(A5)前記頂部開口エリア、前記底部開口エリアおよび前記側壁ゲートエリアに、第2の犠牲層をパターン形成するステップと、
(A6)前記底部開口エリアおよび前記側壁ゲートエリアの最上層である前記犠牲層の上と、前記支持体エリアの最上層である前記支持体層の上と、にトップゲート層を形成するステップと、
(A7)前記リフト膜および前記犠牲層の全てを除去するステップと、
(A8)前記基板を除去するステップと、を含み、
前記犠牲層それぞれの厚さは300nm以下であることを特徴とする呼吸用ナノレベルフィルタ構造の製造方法。
The nano-level filter structure includes a plurality of top opening areas, a plurality of bottom opening areas, a plurality of sidewall gate areas adjacent to the top opening area and the bottom opening area, respectively, and the two sidewall gate areas. A plurality of support areas provided in places,
(A1) patterning a lift film on the substrate;
(A2) A first support layer is patterned on a part of the lift film and a part of the substrate, and the first support layer is formed on the bottom opening area. Non-forming steps,
(A3) patterning a first sacrificial layer on the lift film in the bottom opening area and on the first support layer in the top opening area and the sidewall gate area;
(A4) patterning a second support layer on the sidewall gate area and the support area;
(A5) patterning a second sacrificial layer on the top opening area, the bottom opening area and the sidewall gate area;
(A6) forming a top gate layer on the sacrificial layer that is the uppermost layer of the bottom opening area and the sidewall gate area, and on the support layer that is the uppermost layer of the support area; ,
(A7) removing all of the lift film and the sacrificial layer;
(A8) removing the substrate,
A thickness of each sacrificial layer is 300 nm or less, The manufacturing method of the nano-level filter structure for respiration characterized by things.
ステップA4において、前記頂部開口エリアおよび前記底部開口エリアに、前記側壁ゲートエリアを周設させることを特徴とする請求項に記載の呼吸用ナノレベルフィルタ構造の製造方法。 7. The method of manufacturing a respiratory nano-level filter structure according to claim 6 , wherein in step A4, the sidewall gate area is provided around the top opening area and the bottom opening area. ステップA5を行った後に、ステップA4およびステップA5を順次繰り返し、前記支持体層および前記犠牲層を複数層に形成するステップA5−1をさらに行うことを特徴とする請求項に記載の呼吸用ナノレベルフィルタ構造の製造方法。 After the step A5, sequentially repeating the steps A4 and step A5, breathing according to claim 6, characterized in that it further performs the step A5-1 to form the support layer and the sacrificial layer in a plurality of layers Manufacturing method of nano-level filter structure. ステップA6を行った後に、前記トップゲート層の上に、有機物を分解する薄膜を形成するステップA6−1をさらに行うことを特徴とする請求項に記載の呼吸用ナノレベルフィルタ構造の製造方法。 The method for producing a respiratory nano-level filter structure according to claim 6 , further comprising performing step A6-1 of forming a thin film for decomposing organic matter on the top gate layer after performing step A6. . ナノレベルフィルタ構造は、複数の頂部開口エリアと、複数の底部開口エリアと、前記頂部開口エリアおよび前記底部開口エリアにそれぞれ隣接された複数の側壁ゲートエリアと、2つの前記側壁ゲートエリアが交差する箇所に設けられた複数の支持体エリアと、を備え、
(B1)基板上にリフト膜をパターン形成するステップと、
(B2)前記リフト膜の一部および前記基板の一部の上に、第1の支持体層をパターン形成し、前記底部開口エリアに前記第1の支持体層を設けないステップと、
(B3)前記底部開口エリア、前記頂部開口エリアおよび前記側壁ゲートエリアに、第1の犠牲層をパターン形成するステップと、
(B4)前記側壁ゲートエリアおよび前記支持体エリアに、第2の支持体層をパターン形成するステップと、
(B5)前記頂部開口エリア、前記底部開口エリア、前記側壁ゲートエリアおよび前記支持体エリアに、第2の犠牲層を形成するステップと、
(B6)前記頂部開口エリア、前記底部開口エリア、前記側壁ゲートエリアおよび前記支持体エリアに、第3の支持体層を形成するステップと、
(B7)前記頂部開口エリア、前記底部開口エリア、前記側壁ゲートエリアおよび前記支持体エリアに、保護層を形成するステップと、
(B8)前記支持体エリアに対してエッチングを行い、前記第3の支持体層を除去し、支持体凹部をそれぞれ形成するステップと、
(B9)前記支持体凹部の中でサイドエッチングを行い、前記犠牲層の一部を除去し、複数の支持体ウイング凹部を形成するステップと、
(B10)前記支持体凹部および前記支持体ウイング凹部の中に、複数の充填体を充填させるステップと、
(B11)前記頂部開口エリアおよび前記底部開口エリアに対してエッチングを行い、前記第3の支持体層を除去するステップと、
(B12)前記頂部開口エリア、前記底部開口エリア、前記側壁ゲートエリアおよび前記支持体エリアの一部をパターニングし、第1のチャネル犠牲層を形成するステップと、
(B13)前記底部開口エリア、前記側壁ゲートエリアおよび前記支持体エリアに、トップゲート層を形成するステップと、
(B14)前記リフト膜および前記犠牲層の全てを除去するステップと、
(B15)前記基板を除去するステップと、を含み、
前記犠牲層それぞれの厚さは300nm以下であることを特徴とする呼吸用ナノレベルフィルタ構造の製造方法。
The nano-level filter structure includes a plurality of top opening areas, a plurality of bottom opening areas, a plurality of sidewall gate areas adjacent to the top opening area and the bottom opening area, respectively, and the two sidewall gate areas. A plurality of support areas provided in places,
(B1) patterning a lift film on the substrate;
(B2) patterning a first support layer on a part of the lift film and a part of the substrate, and not providing the first support layer in the bottom opening area;
(B3) patterning a first sacrificial layer in the bottom opening area, the top opening area and the sidewall gate area;
(B4) patterning a second support layer on the sidewall gate area and the support area;
(B5) forming a second sacrificial layer in the top opening area, the bottom opening area, the sidewall gate area, and the support area;
(B6) forming a third support layer in the top opening area, the bottom opening area, the sidewall gate area and the support area;
(B7) forming a protective layer on the top opening area, the bottom opening area, the sidewall gate area, and the support area;
(B8) etching the support area, removing the third support layer, and forming a support recess, respectively;
(B9) performing side etching in the support recess, removing a part of the sacrificial layer, and forming a plurality of support wing recesses;
(B10) filling a plurality of fillers in the support recess and the support wing recess;
(B11) etching the top opening area and the bottom opening area to remove the third support layer;
(B12) patterning a part of the top opening area, the bottom opening area, the sidewall gate area, and the support area to form a first channel sacrificial layer;
(B13) forming a top gate layer in the bottom opening area, the sidewall gate area and the support area;
(B14) removing all of the lift film and the sacrificial layer;
(B15) removing the substrate,
A thickness of each sacrificial layer is 300 nm or less, The manufacturing method of the nano-level filter structure for respiration characterized by things.
ステップB4において、前記頂部開口エリアおよび前記底部開口エリアに、前記側壁ゲートエリアを周設させることを特徴とする請求項10に記載の呼吸用ナノレベルフィルタ構造の製造方法。 11. The method of manufacturing a respiratory nano-level filter structure according to claim 10 , wherein in step B4, the sidewall gate area is provided around the top opening area and the bottom opening area. ステップB6を行った後に、ステップB5およびステップB6を順次繰り返し、前記支持体層および前記犠牲層を複数層に形成するステップB6−1をさらに行うことを特徴とする請求項10に記載の呼吸用ナノレベルフィルタ構造の製造方法。 After the step B6, sequentially repeating steps B5 and step B6, breathing of claim 10, characterized by further performing steps B6-1 to form the support layer and the sacrificial layer in a plurality of layers Manufacturing method of nano-level filter structure. ステップB6−1において、前記犠牲層を最後に形成することを特徴とする請求項12に記載の呼吸用ナノレベルフィルタ構造の製造方法。 13. The method of manufacturing a respiratory nano-level filter structure according to claim 12 , wherein the sacrificial layer is formed last in step B6-1. ステップB12を行った後に、
前記側壁ゲートエリアおよび前記支持体エリアに、第1のチャネル支持体層をパターン形成するステップB12−1と、
ステップB12およびステップB12−1を順次繰り返し、前記チャネル支持体層および前記チャネル犠牲層を複数層に形成し、前記チャネル犠牲層を最後に形成するステップB12−2と、をさらに行うことを特徴とする請求項10に記載の呼吸用ナノレベルフィルタ構造の製造方法。
After performing Step B12
Patterning a first channel support layer on the sidewall gate area and the support area, step B12-1;
Step B12 and Step B12-1 are sequentially repeated to further form Step B12-2 in which the channel support layer and the channel sacrificial layer are formed in a plurality of layers, and the channel sacrificial layer is finally formed. The manufacturing method of the nano-level filter structure for respiration of Claim 10 .
ステップB13を行った後に、前記トップゲート層上に、有機物を分解する薄膜を形成するステップB13−1をさらに行うことを特徴とする請求項10に記載の呼吸用ナノレベルフィルタ構造の製造方法。 11. The method for producing a respiratory nano-level filter structure according to claim 10 , further comprising performing Step B <b> 13-1 of forming a thin film for decomposing organic matter on the top gate layer after performing Step B <b> 13.
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