(57)【要約】【課題】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。【解決手段】呼吸用ナノレベルフィルタ構造は、複数の頂部開口１１２を有するトップゲート１１０と、トップゲート１１０に対して平行に配置され、複数の底部開口１２２を有し、底部開口１２２と頂部開口１１２とは位置がずれるように設けられているボトムゲート１２０と、トップゲート１１０とボトムゲート１２０との間で、頂部開口１１２および底部開口１２２に隣接するように設けられ、トップゲート１１０およびボトムゲート１２０に対して平行に設けられた複数の濾過格子１４２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１４０と、トップゲート１１０とボトムゲート１２０との間に設けられ、２つの側壁ゲート１４０が交差する箇所に設けられた複数の支持体１３０とを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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５に記載の呼吸用ナノレベルフィルタ構造。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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を特徴とする請求項７に記載の呼吸用ナノレベルフィルタ構造の製造方法。
【請求項９】
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７に記載の呼吸用ナノレベルフィルタ構造の製造方法。
【請求項１０】
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７に記載の呼吸用ナノレベルフィルタ構造の製造方法。
【請求項１１】
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７に記載の呼吸用ナノレベルフィルタ構造の製造方法。
【請求項１２】
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。
【請求項１３】
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。
【請求項１４】
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１２に記載の呼吸用ナノレベルフィルタ構造の製造方法。
【請求項１５】
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１２に記載の呼吸用ナノレベルフィルタ構造の製造方法。
【請求項１６】
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１５に記載の呼吸用ナノレベルフィルタ構造の製造方法。
【請求項１７】
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１２に記載の呼吸用ナノレベルフィルタ構造の製造方法。
【請求項１８】
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１２に記載の呼吸用ナノレベルフィルタ構造の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
【表１】
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【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
また、前記充填体は、ポリマーからなることが好ましい。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【発明の効果】
【００３１】
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。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】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４】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５】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。
【図６Ａ】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６Ｂ】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６Ｃ】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７Ａ】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７Ｂ】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７Ｃ】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８Ａ】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８Ｂ】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８Ｃ】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９Ａ】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９Ｂ】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９Ｃ】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１０Ａ】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１０Ｂ】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１０Ｃ】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１１Ａ】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１１Ｂ】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１１Ｃ】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１２Ａ】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。
【図１２Ｂ】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。
【図１２Ｃ】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。
【図１３Ａ】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１３Ｂ】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１３Ｃ】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１４Ａ】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１４Ｂ】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１４Ｃ】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１５Ａ】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１５Ｂ】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１５Ｃ】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１６Ａ】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１６Ｂ】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１６Ｃ】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１７Ａ】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１７Ｂ】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１７Ｃ】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１８Ａ】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１８Ｂ】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１８Ｃ】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１９Ａ】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１９Ｂ】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１９Ｃ】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２０Ａ】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２０Ｂ】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２０Ｃ】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２１Ａ】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２１Ｂ】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２１Ｃ】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２２Ａ】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２２Ｂ】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２２Ｃ】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２３Ａ】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２３Ｂ】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２３Ｃ】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２４Ａ】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２４Ｂ】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２４Ｃ】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２５Ａ】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。
【図２５Ｂ】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。
【図２５Ｃ】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。
【図２６Ａ】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。
【図２６Ｂ】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。
【図２６Ｃ】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。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
（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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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（ＴｉＯ２）、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。
【００４９】
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＋ＮＨ４Ｆ）水溶液である。
【００５０】
【表２】
2011078481.tif 000004
【００５１】
【表３】
2011078481.tif 000005
【００５２】
【表４】
2011078481.tif 000006
【００５３】
【表５】
2011078481.tif 000007
【００５４】
【表６】
2011078481.tif 000008
【００５５】
【表７】
2011078481.tif 000009
【００５６】
（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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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（ＴｉＯ２）、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。
【００７３】
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＋ＮＨ４Ｆ）水溶液である。
【００７４】
【表８】
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【００７５】
【表９】
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【００７６】
【表１０】
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【００７７】
【表１１】
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【００７８】
【表１２】
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【００７９】
【表１３】
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【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【符号の説明】
【００８３】
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
2011078481.tif 000028
【図８Ｃ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１７Ｃ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１８Ｃ】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図１９Ｃ】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２０Ｃ】
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【図２１Ａ】
2011078481.tif 000066
【図２１Ｂ】
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【図２１Ｃ】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２２Ｃ】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２３Ｃ】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２４Ｃ】
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【図２５Ａ】
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【図２５Ｂ】
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【図２５Ｃ】
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【図２６Ａ】
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【図２６Ｂ】
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【図２６Ｃ】
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