呼吸用的纳米级滤材结构及其制造方法

摘要

本发明涉及一种用于呼吸用的纳米级滤材结构及其制造方法，其利用半导体制程技术来制作此纳米级滤材结构，其包含：一顶闸门、一底闸门、复数个侧壁闸及复数个支撑体，其中，该些侧壁闸内形成有复数层的过滤栅栏，该些过滤栅栏系由半导体制程技术来精确控制至纳米等级。由此，纳米尺度的过滤栅栏的制作可轻易且快速，多重层叠的过滤栅栏的设计更可提升滤材的开口率，让使用者能轻松地隔着滤材进行吸气或吐气。

权利要求

1.一种呼吸用的纳米级滤材结构，其特征在于，包含：一顶闸门，具有复数个顶部开口；

一底闸门，平行于该顶闸门且具有复数个底部开口，该些底部开口与该些顶部开口互相错开；

复数个侧壁闸，位于该顶闸门与该底闸门之间且相邻于一顶部开口及一底部开口，每一侧壁闸具有平行于该顶闸门及该底闸门的复数个过滤栅栏并形成复数个过滤通道；及复数个支撑体，位于该顶闸门与该底闸门之间且位于二侧壁闸的交会处；

其中，该些过滤通道具有300纳米以下的通道高度。

2.如权利要求1所述的纳米级滤材结构，其特征在于，该些顶部开口及该些底部开口的边长具有微米尺度的长度。

3.如权利要求1所述的纳米级滤材结构，其特征在于，该些侧壁闸位于该些顶部开口及该些底部开口的周围。

4.如权利要求1所述的纳米级滤材结构，其特征在于，该顶闸门的顶面更包含用以分解有机物的一薄膜。

5.如权利要求1所述的纳米级滤材结构，其特征在于，每一支撑体中包含一填充体。

6.如权利要求5所述的纳米级滤材结构，其特征在于，该填充体的材料为聚合物。

7.一种如权利要求1所述的呼吸用的纳米级滤材结构的制造方法，其特征在于，该纳米级滤材结构包含复数个顶部开口区、复数个底部开口区、复数个侧壁闸区及复数个支撑体区，每一侧壁闸区相邻一顶部开口区及一底部开口区，该些支撑体区位于二侧壁闸区的交会处，其包含下列步骤：(A1)于一基底上形成图案化的一提升层；

(A2)于部分的该提升层及部分的该基底上形成图案化的一第一支撑体层，使该些底部开口区不具有该第一支撑体层；

(A3)于该些底部开口区的该提升层上，以及于该些顶部开口区及该些侧壁闸区的该第一支撑体层上形成图案化的一第一牺牲层；

(A4)于该些侧壁闸区及该些支撑体区形成图案化的一第二支撑体层；

(A5)于该些顶部开口区、该些底部开口区及该些侧壁闸区形成图案化的一第二牺牲层；

(A6)于该些底部开口区及该些侧壁闸区的最顶层的牺牲层上，以及于该些支撑体区的最顶层的支撑体层上形成一顶闸门层；

(A7)去除该提升层及所有的牺牲层；及

(A8)移除该基底；

其中，前述每一牺牲层被形成小于或等于300纳米的厚度。

8.如权利要求7所述的制造方法，其特征在于，于步骤(A2)中借由该第一支撑体层的图案化使该些顶部开口区及该些底部开口区的边长具有微米尺度的长度。

9.如权利要求7所述的制造方法，其特征在于，于步骤(A4)中更包含将该些顶部开口区及该些底部开口区的周围皆定义有该些侧壁闸区。

10.如权利要求7所述的制造方法，其特征在于，于步骤(A5)后更包含一步骤(A5-1)：依序重复步骤(A4)及(A5)，以形成复数层的支撑体层及复数层的牺牲层。

11.如权利要求7所述的制造方法，其特征在于，于步骤(A6)后更包含一步骤(A6-1)：于该顶闸门层上形成用以分解有机物的一薄膜。

12.一种如权利要求1所述的呼吸用的纳米级滤材结构的制造方法，其特征在于，该纳米级滤材结构包含复数个顶部开口区、复数个底部开口区、复数个侧壁闸区及复数个支撑体区，每一侧壁闸区相邻一顶部开口区及一底部开口区，该些支撑体区位于二侧壁闸区的交会处，其包含下列步骤：(B1)于一基底上形成图案化的一提升层；

(B2)于部分的该提升层及部分的该基底上形成图案化的一第一支撑体层，使该些底部开口区不具有该第一支撑体层；

(B3)于该些底部开口区、该些顶部开口区及该些侧壁闸区形成图案化的一第一牺牲层；

(B4)于该些侧壁闸区及该些支撑体区形成图案化的一第二支撑体层；

(B5)于该些顶部开口区、该些底部开口区、该些侧壁闸区及该些支撑体区形成一第二牺牲层；

(B6)于该些顶部开口区、该些底部开口区、该些侧壁闸区及该些支撑体区形成一第三支撑体层；

(B7)于该些顶部开口区、该些底部开口区、该些侧壁闸区及该些支撑体区形成一保护层；

(B8)对该些支撑体区进行蚀刻并至少移除该第三支撑体层以各形成一支撑体凹槽；

(B9)于该些支撑体凹槽中进行侧向蚀刻并移除部分的牺牲层以形成复数个支撑体侧翼凹槽；

(B10)于该些支撑体凹槽及该些支撑体侧翼凹槽中进行填充以形成复数个填充体；

(B11)对该些顶部开口区及该些底部开口区进行蚀刻并至少移除该第三支撑体层；

(B12)于该些顶部开口区、该些底部开口区、该些侧壁闸区及部分的该些支撑体区形成图案化的一第一通道牺牲层；

(B13)于该些底部开口区、该些侧壁闸区及该些支撑体区形成一顶闸门层；

(B14)去除该提升层及所有的牺牲层；及

(B15)移除该基底；

其中，前述每一牺牲层被形成小于或等于300纳米的厚度。

13.如权利要求12所述的制造方法，其特征在于，于步骤(B2)中借由该第一支撑体层的图案化使该些顶部开口区及该些底部开口区的边长具有微米尺度的长度。

14.如权利要求12所述的制造方法，其特征在于，于步骤(B4)中更包含将该些顶部开口区及该些底部开口区的周围皆定义有该些侧壁闸区。

15.如权利要求12所述的制造方法，其特征在于，于步骤(B6)后更包含一步骤(B6-1)：依序重复步骤(B5)及(B6)，以形成复数层的支撑体层及复数层的牺牲层。

16.如权利要求15所述的制造方法，其特征在于，于步骤(B6-1)中，最后形成的层为牺牲层。

17.如权利要求12述的制造方法，其特征在于，于步骤(B12)后更包含：(B12-1)于该些侧壁闸区及该些支撑体区形成图案化的一第一通道支撑体层；及(B12-2)依序重复步骤(B12)及(B12-1)，以形成复数层的通道支撑体层及复数层的通道牺牲层，并使最后形成的层为通道牺牲层。

18.如权利要求12所述的制造方法，其特征在于，于步骤(B13)后更包含一步骤(B13-1)：于该顶闸门层上形成用以分解有机物的一薄膜。

说明书

呼吸用的纳米级滤材结构及其制造方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种滤材结构及其制造方法，特别涉及一种于呼吸时用来过滤空气的纳米级滤材结构及其制造方法。

背景技术

[0002] 随着工商业的发达，人口密集的都市日益增加，人为活动所造成的空气污染也逐日恶化。且近年来汽机车的废气排放、石化燃料的大量使用与各种危害性空气污染物的逸散等所产生的空气污染，更是对空气污染的室内外环境中的人员，长时间造成健康上的危害。因此，空气质量的重要性更受到大众的关心与重视。

[0003] 另一方面，直接影响人体健康的病毒、细菌及有毒粉尘更是受到大众的关心与重视，人们利用过滤材料来隔绝病毒与细菌，使之不会进入人体的呼吸系统而造成感染。目前使用的过滤材料多半是采用纤维堆栈而成的过滤网，如：以聚丙烯(Polypropylene，简称PP)为基材制成的多层过滤网，此种过滤网层被应用于口罩、面罩、过滤鼻垫(nose filter)或呼吸器的过滤件上。

[0004] 以应用于口罩的方面来说，口罩一般可分为防尘口罩、活性碳口罩及经由美国国家职业安全及健康协会(National Institute for OccupationalSafety and Health，NIOSH)认可的医疗级口罩-N95口罩。N95规格的口罩其纤维构造十分紧密，可阻隔95％的大小在0.3微米(μm)以上的微粒，因此N95规格的口罩所带来的防护效果优于防尘口罩及活性碳口罩。

[0005] 然而，如表一所示，对于一般细菌来说，其直径皆为0.3微米(μm)以上而容易被N95口罩阻隔；但是对于病毒来说，其直径大小系为纳米等级而远小于细菌的微米等级，如严重急性呼吸道症候群(Severe Acute RespiratorySyndrome，SARS)的病毒直径仅为100-120纳米(nm)，此时，N95口罩即无法有效地阻隔病毒的通过。

[0006] 表一

[0007]

[0008] 因此，利用已知的纤维堆栈技术所制作出的滤材结构仅能达到微米等级的防护效果，对于纳米等级的病毒的防护则几乎无效果。

[0009] 相对地，由于滤材对可传送的粒子大小作出限制，因此随着滤材结构的精细化，就越会对使用者造成不舒服的呼吸压力。亦即，若滤材的开口率越小，透气程度就越差，使用者将难以隔着滤材进行正常的吸气或吐气。

发明内容

[0010] 有鉴于已知滤材的缺点，本发明的一目的在于提出一种呼吸用的纳米级滤材结构及其制造方法，以有效过滤病毒、细菌及有毒粉尘。

[0011] 本发明的另一目的在于提出一种呼吸用的纳米级滤材结构及其制造方法，以利开口率的提高。

[0012] 本发明的再一目的在于提出一种纳米级滤材结构及其制造方法，以增加滤材结构的使用寿命。

[0013] 为达上述目的及其它目的，本发明提出一种呼吸用的纳米级滤材结构，其包含：一顶闸门，具有复数个顶部开口；一底闸门，平行于该顶闸门且具有复数个底部开口，该些底部开口与该些顶部开口互相错开；复数个侧壁闸，位于该顶闸门与该底闸门之间且相邻于一顶部开口及一底部开口，每一侧壁闸具有平行于该顶闸门及该底闸门的复数个过滤栅栏(filterable gratings)并形成复数个过滤通道；及复数个支撑体，位于该顶闸门与该底闸门之间且位于二侧壁闸的交会处；其中，该些过滤通道具有300纳米以下的通道高度。

[0014] 为达上述目的及其它目的，本发明于第一实施例中提出一种呼吸用的纳米级滤材结构的制造方法，该纳米级滤材结构包含复数个顶部开口区、复数个底部开口区、复数个侧壁闸区及复数个支撑体区，每一侧壁闸区相邻一顶部开口区及一底部开口区，该些支撑体区位于二侧壁闸区的交会处，其包含下列步骤：(A1)于一基底上形成图案化的一提升层；(A2)于部分的该提升层及部分的该基底上形成图案化的一第一支撑体层，使该些底部开口区不具有该第一支撑体层；(A3)于该些底部开口区的该提升层上，以及于该些顶部开口区及该些侧壁闸区的该第一支撑体层上形成图案化的一第一牺牲层；(A4)于该些侧壁闸区及该些支撑体区形成图案化的一第二支撑体层；(A5)于该些顶部开口区、该些底部开口区及该些侧壁闸区形成图案化的一第二牺牲层；(A6)于该些底部开口区及该些侧壁闸区的最顶层的牺牲层上，以及于该些支撑体区的最顶层的支撑体层上形成一顶闸门层；(A7)去除该提升层及所有的牺牲层；及(A8)移除该基底；其中，前述每一牺牲层被形成小于或等于300纳米的厚度。其中，于步骤(A5)后可更包含一步骤(A5-1)：依序重复步骤(A4)及(A5)，以形成复数层的支撑体层及复数层的牺牲层。

[0015] 为达上述目的及其它目的，本发明于第二实施例中提出一种呼吸用的纳米级滤材结构的制造方法，该纳米级滤材结构包含复数个顶部开口区、复数个底部开口区、复数个侧壁闸区及复数个支撑体区，每一侧壁闸区相邻一顶部开口区及一底部开口区，该些支撑体区位于二侧壁闸区的交会处，其包含下列步骤：(B1)于一基底上形成图案化的一提升层；(B2)于部分的该提升层及部分的该基底上形成图案化的一第一支撑体层，使该些底部开口区不具有该第一支撑体层；(B3)于该些底部开口区、该些顶部开口区及该些侧壁闸区形成图案化的一第一牺牲层；(B4)于该些侧壁闸区及该些支撑体区形成图案化的一第二支撑体层；(B5)于该些顶部开口区、该些底部开口区、该些侧壁闸区及该些支撑体区形成一第二牺牲层；(B6)于该些顶部开口区、该些底部开口区、该些侧壁闸区及该些支撑体区形成一第三支撑体层；(B7)于该些顶部开口区、该些底部开口区、该些侧壁闸区及该些支撑体区形成一保护层；(B8)对该些支撑体区进行蚀刻并至少移除该第三支撑体层以各形成一支撑体凹槽；(B9)于该些支撑体凹槽中进行侧向蚀刻并移除部分的牺牲层以形成复数个支撑体侧翼凹槽；(B10)于该些支撑体凹槽及该些支撑体侧翼凹槽中进行填充以形成复数个填充体；(B11)对该些顶部开口区及该些底部开口区进行蚀刻并至少移除该第三支撑体层；(B12)于该些顶部开口区、该些底部开口区、该些侧壁闸区及部分的该些支撑体区形成图案化的一第一通道牺牲层；(B13)于该些底部开口区、该些侧壁闸区及该些支撑体区形成一顶闸门层；(B14)去除该提升层及所有的牺牲层；及(B15)移除该基底；其中，前述每一牺牲层被形成小于或等于300纳米的厚度。

[0016] 第二实施例中，于步骤(B6)后更可包含一步骤(B6-1)：依序重复步骤(B5)及(B6)，以形成复数层的支撑体层及复数层的牺牲层。以及，于步骤(B6-1)中，最后形成的层可为牺牲层。

[0017] 第二实施例中，于步骤(B12)后更可包含：(B12-1)于该些侧壁闸区及该些支撑体区形成图案化的一第一通道支撑体层；及(B12-2)依序重复步骤(B12)及(B12-1)，以形成复数层的通道支撑体层及复数层的通道牺牲层，并使最后形成的层为通道牺牲层。

[0018] 本发明的实施态样中，该些顶部开口及该些底部开口的边长可形成为具有微米尺度的长度。该些顶部开口及该些底部开口的周围皆可具有该些侧壁闸。每一支撑体中包含一填充体，而该填充体的材料可为聚合物。该顶闸门的顶面更可包含用以分解有机物的一薄膜。

[0019] 由此，本发明利用半导体制程技术来制作此纳米级滤材结构可轻易地达到纳米尺度的过滤栅栏的制作以及快速地制造此纳米级滤材结构；微米尺度的顶闸门与底闸门之一更可对流入的气流做出微米级的初步过滤，而可延长滤材的寿命。多重层叠的过滤栅栏的设计更可提升滤材的开口率，让使用者能轻松地隔着滤材进行吸气或吐气。

附图说明

[0020] 图1为本发明的纳米级过滤通道于一实施例中的剖面示意图。

[0021] 图2为本发明的纳米级过滤通道于另一实施例中的剖面示意图。

[0022] 图3为本发明于一实施例中的纳米级滤材结构的立体示意图。

[0023] 图4为本发明于另一实施例中的纳米级滤材结构的立体示意图。

[0024] 图5为图3及图4所示的纳米级滤材结构的俯视图。

[0025] 图6A、图7A、图8A、图9A、图10A、及图11A为纳米级滤材结构于第一实施例中依图5的底闸门剖面线AA’的制作流程剖面图。

[0026] 图6B、图7B、图8B、图9B、图10B、及图11B为纳米级滤材结构于第一实施例中依图5的顶闸门剖面线BB’的制作流程剖面图。

[0027] 图6C、图7C、图8C、图9C、图10C、及图11C为纳米级滤材结构于第一实施例中依图5的侧壁闸剖面线CC’的制作流程剖面图。

[0028] 图12A为第一实施例中具有五过滤通道数的纳米级滤材结构依图5的底闸门剖面线AA’的剖面图。

[0029] 图12B为第一实施例中具有五过滤通道数的纳米级滤材结构依图5的顶闸门剖面线BB’的剖面图。

[0030] 图12C为第一实施例中具有五过滤通道数的纳米级滤材结构依图5的侧壁闸剖面线CC’的剖面图。

[0031] 图13A、图14A、图15A、图16A、图17A、图18A、图19A、图20A、图21A、图22A、图23A、及图24A为纳米级滤材结构于第二实施例中依图5的底闸门剖面线AA’的制作流程剖面图。

[0032] 图13B、图14B、图15B、图16B、图17B、图18B、图19B、图20B、图21B、图22B、图23B、及图24B为纳米级滤材结构于第二实施例中依图5的顶闸门剖面线BB’的制作流程剖面图。

[0033] 图13C、图14C、图15C、图16C、图17C、图18C、图19C、图20C、图21C、图22C、图23C、及图24C为纳米级滤材结构于第二实施例中依图5的侧壁闸剖面线CC’的制作流程剖面图。

[0034] 图25A为第二实施例中具有五过滤通道数的纳米级滤材结构依图5的底闸门剖面线AA’的剖面图。

[0035] 图25B为第二实施例中具有五过滤通道数的纳米级滤材结构依图5的顶闸门剖面线BB’的剖面图。

[0036] 图25C为第二实施例中具有五过滤通道数的纳米级滤材结构依图5的侧壁闸剖面线CC’的剖面图。

[0037] 图26A为第二实施例中底部开口区侧边通道宽度加宽且依图5的底闸门剖面线AA’的剖面图。

[0038] 图26B为第二实施例中底部开口区侧边通道宽度加宽且依图5的顶闸门剖面线BB’的剖面图。

[0039] 图26C为第二实施例中底部开口区侧边通道宽度加宽且依图5的侧壁闸剖面线CC’的剖面图。

[0040] 【主要组件符号说明】

[0041] 110 顶闸门

[0042] 112 顶部开口

[0043] 120 底闸门

[0044] 122 底部开口

[0045] 130 支撑体

[0046] 140 侧壁闸

[0047] 142 过滤栅栏

[0048] 200 支撑体区

[0049] 210 支撑体凹槽

[0050] 211 填充体

[0051] 212 支撑体侧翼凹槽

[0052] 300 顶部开口区

[0053] 400 底部开口区

[0054] 500 侧壁闸区

[0055] 601 基底

[0056] 603 提升层

[0057] 605a 第一支撑体层

[0058] 605b 第二支撑体层

[0059] 605c 第三支撑体层

[0060] 605d 第四支撑体层

[0061] 605e 第五支撑体层

[0062] 607a 第一牺牲层

[0063] 607b 第二牺牲层

[0064] 610 顶闸门层

[0065] 611 薄膜

[0066] 701 基底

[0067] 703 提升层

[0068] 705a 第一支撑体层

[0069] 705b 第二支撑体层

[0070] 705c 第三支撑体层

[0071] 705d 第四支撑体层

[0072] 705e 第五支撑体层

[0073] 707a 第一牺牲层

[0074] 707b 第二牺牲层

[0075] 709 保护层

[0076] 710a 第一通道牺牲层

[0077] 712a 第一通道支撑体层

[0078] 712b 第二通道支撑体层

[0079] 712c 第三通道支撑体层

[0080] 712d 第四通道支撑体层

[0081] 713 顶闸门层

[0082] 714 薄膜

[0083] 720 光阻层

[0084] d1 间距

[0085] d2 间距

[0086] w1 间距

[0087] w2 间距

[0088] AF 气流

[0089] AA’ 底闸门剖面线

[0090] BB’ 顶闸门剖面线

[0091] CC’ 侧壁闸剖面线

[0092] X 部位

具体实施方式

[0093] 为充分了解本发明的目的、特征及功效，现通过下述具体的实施例，并配合所附的图式，对本发明做一详细说明，说明如后：

[0094] 由于半导体制程技术及面板制程技术的进步与成熟，这些技术可对薄膜的厚度做精确的控制且可轻易地形成厚度为纳米等级的薄膜。本发明利用非毒性材料并利用半导体制程技术或面板制程技术中常用的薄膜沉积制程，如：溅镀、物理气相沉积或化学气相沉积，来形成厚度仅纳米等级的薄膜，再通过半导体制程技术或面板制程技术中常用的蚀刻技术，如：干式蚀刻、湿式蚀刻或气体蚀刻，进行不同蚀刻比率的选择性蚀刻。因此，利用具有不同蚀刻比率的材料以及搭配适合的蚀刻方式，即可将相邻材料为不同的层叠结构蚀刻成栅栏状的信道结构。利用半导体制程技术或面板制程技术不但可精确控制层叠结构的厚度更可快速地制造本发明的纳米级滤材结构，并且，层叠数量的增加更可增加气流的进气与出气量而可提高滤材结构的开口率。

[0095] 首先请参阅图1，为本发明的纳米级过滤通道于一实施例中的剖面示意图。该纳米级滤材结构包含一顶闸门110、一底闸门120及复数个支撑体130，气流AF可由顶闸门110的顶部开口112进入，经由该支撑体130的间距d1所形成的过滤通道，再由底闸门120的底部开口122流出。通过该支撑体130的厚度控制即可决定出过滤信道的过滤等级。本发明即以此架构来制作成纳米等级且开口率高的滤材结构。

[0096] 接着请参阅图2，为本发明的纳米级过滤通道于另一实施例中的剖面示意图。为提高滤材的开口率，可于制程中增加支撑体130的层叠数量或厚度以加大该顶闸门110与该底闸门120的间距d2，并于过滤通道处形成具复数层的一侧壁闸140，该侧壁闸140可由复数个过滤栅栏142来形成。以图2的实施例来说，过滤通道数为二，且过滤栅栏142与该顶闸门110或该底闸门120的间距皆为d1(如图1所示)。因此，随着支撑体130的层叠数量或厚度的增加，使该顶闸门110与该底闸门120的间距d2加大，而可于该侧壁闸140中形成更多的过滤通道。前述的间距d1、d2皆可由制程(如溅镀、物理气相沉积、化学气相沉积或其它等效的制程)上的控制来决定其高度。图2相对于图1来说以多增加一过滤通道为例，使气流AF多一路径可流动，如此可有效增加过滤通道的开口率。此外，顶闸门110的顶部开口112及该底闸门120的底部开口122的开口间距w2亦可利用光罩的设计及黄光制程上的控制使的成为微米等级的开口，而可对进入的气流AF做初步的滤除(微米等级的粒子)。

[0097] 接着请参阅图3，本发明于一实施例中的纳米级滤材结构的立体示意图。图3以半导体制程技术或面板制程技术量化图2所示的结构的实施例，图中显示顶部闸门110具有八个顶部开口112，其中该顶部闸门110的对向侧(即底部)分别为八个底部开口122，而顶部开口112的对向侧(即底部)为底部闸门120。图3所示仅为一种示例，于实际实施时可依实际需要决定该滤材结构的面积与开口数量。

[0098] 接着请参阅图4，为本发明于另一实施例中的纳米级滤材结构的立体示意图。图中所示于纳米级滤材结构的四周同样具有该侧壁闸140。图3及图4所示的实施例皆可利用半导体制程技术或面板制程技术来制作。

[0099] 接着请参阅图5，为图3及图4所示的纳米级滤材结构的俯视图。接下来将以底闸门剖面从’、顶闸门剖面BB’及侧壁闸剖面CC’来说明顶部开口区、底部开口区、侧壁闸区及支撑体区于制程步骤中的制作流程。其中，该些顶部开口112、该些顶闸门110、该些支撑体130及该些侧壁闸140的形状仅为一种示例，任合其它可构成本发明滤材结构的形状，如圆形，皆不离开本发明的范畴。再者，为清楚说明及比较顶部开口区、底部开口区、侧壁闸区及支撑体区于各步骤中的剖面，图5中，侧壁闸剖面CC’放大至与底闸门剖面AA’、顶闸门剖面BB’相同。

[0100] 接着请参阅图6至图11，为纳米级滤材结构的制程步骤于第一实施例中的制作流程剖面图。图6A、图7A、图8A、图9A、图10A、及图11A为图5中底闸门剖面线AA’于制程步骤中的剖面图，图6B、图7B、图8B、图9B、图10B、及图11B为图5中顶闸门剖面线BB’于制程步骤中的剖面图，图6C、图7C、图8C、图9C、图10C、及图11C为图5中侧壁闸剖面线CC’于制程步骤中的剖面图。本发明采用半导体制程技术或面板制程技术来制作纳米级的过滤结构，于制程步骤中形成各层的方法包含溅镀(sputter)、化学气相沉积法(CVD)、物理气相沉积法(PVD)或其它等效的方法，而图案化指半导体制程技术或面板制程技术常用的微影(lithography)及蚀刻(etching)技术，其中蚀刻技术包含干式蚀刻、湿式蚀刻、气体蚀刻或其它等效的蚀刻方法。

[0101] 于此第一实施例中，请参阅图6A、图6B及图6C，该纳米级过滤结构可包含支撑体区200、顶部开口区300、底部开口区400及侧壁闸区500。首先，进行步骤(A1)，提供一基底601，该基底601可使用如：玻璃基底(glass)、晶圆基底(wafer)、塑料基底(plastic)或其它等效的基底。接着于该基底601上形成图案化的一提升层603。接着进行步骤(A2)，于部分的该提升层603及部分的该基底601上形成图案化的一第一支撑体层605a，即，于支撑体区200、顶部开口区300及侧壁闸区500的该提升层603上具有该第一支撑体层605a，而底部开口区400则不具有该第一支撑体层605a。

[0102] 接着请参阅图7A、图7B及图7C，进行步骤(A3)，使用溅镀、化学气相沉积法、物理气相沉积法或其它等效的方法及进行微影与蚀刻技术，于底部开口区400的该提升层603上，以及于顶部开口区300及侧壁闸区500的该第一支撑体层605a上形成一第一牺牲层(first sacrificial layer)607a。其中，此牺牲层最后会被移除，本发明即利用牺牲层的厚度来控制过滤信道的过滤等级。在半导体制程技术或面板制程技术下，膜层的厚度控制是相当容易且精确的。因此，本发明为使过滤信道能对病毒产生过滤效果，牺牲层的厚度(或高度)小于或等于300纳米。

[0103] 接着请参阅图8A、图8B及图8C，进行步骤(A4)，使用溅镀、化学气相沉积法、物理气相沉积法或其它等效的方法及进行微影与蚀刻技术，于侧壁闸区500的该第一牺牲层607a上，及支撑体区200的第一支撑体层605a上形成一第二支撑体层605b。其中于图8C中，支撑体区200及侧壁闸区500的该第二支撑体层605b呈连续的层状结构，于侧壁闸区
500中的支撑体层会形成如图2、图3、图4中所示的过滤栅栏142。于图8A、图8B、图8C中的支撑体区200、顶部开口区300及侧壁闸区500的第一支撑体层605a则会形成如图2、图
3、图4中所示的底闸门120。

[0104] 接着请参阅图9A、图9B、图9C，进行步骤(A5)，使用溅镀、化学气相沉积法、物理气相沉积法或其它等效的方法及进行微影与蚀刻技术，于顶部开口区300及底部开口区400的该第一牺牲层607a上，以及于侧壁闸区500的该第二支撑体层605b上形成一第二牺牲层607b。

[0105] 接着请参阅图10A、图10B、图10C，进行步骤(A6)，使用溅镀、化学气相沉积法、物理气相沉积法或其它等效的方法及微影与蚀刻技术，于底部开口区400及侧壁闸区500的最顶层的牺牲层(即第二牺牲层607b)上，以及于支撑体区200的最顶层的支撑体层(即第二支撑体层605b)上形成一顶闸门层(top gate layer)610。其中于图10B中，底部开口区400的该顶闸门层610会形成如图2、图3、图4中所示的顶闸门110。

[0106] 接着请参阅图11A、图11B、图11C，进行步骤(A7)，进行最后蚀刻(finaletch)，利用蚀刻技术，如干式蚀刻、湿式蚀刻、气体蚀刻或其它等效的方法去除该提升层603及所有的牺牲层607a、607b。最后进行步骤(A8)，移除该基底601，即形成如图3或图4所示的纳米级滤材结构。移除该基底601的方法可为切割(scribe)或其它等效的切裂技术来达成。此外，熟悉半导体制程技术或面板制程技术者应了解的是，图3及图4所示的侧边的不同结构可由制程上的光罩的设计来达成。最后，该纳米级过滤结构即可与其它固定组件组装在一起，而可成为如呼吸面罩中使用的过滤罐、口罩里的过滤层或是鼻垫过滤器...等过滤装置。

[0107] 接着请参阅图12A、图12B、图12C，为第一实施例中具有五过滤通道数的纳米级滤材结构分别依图5的底闸门剖面线AA’、顶闸门剖面线BB’、侧壁闸剖面线CC’的剖面图，图中的w1、w2、d2分别对应于图1及图2中的w1、w2、d2。其中第一至五支撑体层分别对应至605a-e，而第一至五牺牲层则已被去除而未显示于图中。前述图6至图11已说明具备二过滤通道数的纳米级滤材结构的制作方法，然而更多的过滤通道数可增加开口率，因此，根据前述的方法，于步骤(A5)后更进行步骤(A5-1)，即，重复图8及图9所示的制程步骤(A4)及(A5)以增加过滤通道的数量。亦即，支撑体层与牺牲层的交互层叠可形成更多的过滤通道。以图12的五通道数的纳米滤材结构来说，气流从顶部开口区300进入，并流经侧壁闸区500进行纳米级的过滤，再由底部开口区400流出；反之，如吐气时，气流从底部开口区400进入，并流经侧壁闸区500，再由顶部开口区300流出。熟悉该项技术者应了解的是，无论是吸气或吐气皆可使气流流经侧壁闸区500，且吸气时的气流不一定要从顶部开口区300进入，亦可从底部开口区400进入。亦即，该纳米级滤材结构并无使用方向性上的限制，其上下两面皆可作为进气面。

[0108] 于此第一实施例中，更可于步骤(A6)后，即去除该提升层603及所有牺牲层607a、707b之前，更包含一步骤(A6-1)：于该顶闸门层610上形成用以分解有机物的一薄膜
612(请参阅图12A、图12B、图12C)，该薄膜612可为钛(Ti)、二氧化钛(TiO2)、铂(Pt)...等抗病毒、细菌或可杀死病毒、细菌的材料，其为一种触媒，用以将滤材结构上的有机物分解。
该薄膜612的形成方法可采用物理气相沉积法、化学气相沉积法、溅镀或其它等效的制程。

[0109] 于第一实施例中，提升层603、支撑体层605a-e、牺牲层607a-e及顶闸门层610的材料选择主要使提升层603及牺牲层607a-e被蚀刻时，支撑体层605a-e及顶闸门层610皆得以被保留。下述表二至表七为第一实施例中的材料与各膜层形成时的蚀刻方式及最后蚀刻时(移除提升层及所有牺牲层)的蚀刻方式的示例，本领域技术人员应了解的是该些材料与蚀刻方式的选择并不能为一种限制，任何可形成本发明的纳米滤材结构的其它材料与蚀刻方式皆不离本发明的范畴。其中，PAN湿蚀刻成分为(Phosphorus acid+Aceticacid+Nitric acid)aq，BOE湿蚀刻成分为(HF+NH4F)aq。

[0110] 表二

[0111]

[0112] 表三

[0113]

[0114] 表四

[0115]

[0116] 表五

[0117]

[0118] 表六

[0119]

[0120] 表七

[0121]

[0122] 接着请参阅图13至图24，为纳米级滤材结构的制程步骤于第二实施例中的制作流程剖面图，同样地，图13A、图14A、图15A、图16A、图17A、图18A、图19A、图20A、图21A、图22A、图23A、及图24A为图5中底闸门剖面线AA’于制程步骤中的剖面图，图13B、图14B、图15B、图16B、图17B、图18B、图19B、图20B、图21B、图22B、图23B、及图24B图为图5中顶闸门剖面线BB’于制程步骤中的剖面图，图13C、图14C、图15C、图16C、图17C、图18C、图
19C、图20C、图21C、图22C、图23C、及图24C为图5中侧壁闸剖面线CC’于制程步骤中的剖面图。此第二实施例与第一实施例同样形成层叠式结构，再利用蚀刻方式完成各个过滤信道。然此第二实施例于形成层叠式结构时采用一次性的形成方式，接下来将以图13至图24来说明制程中的各个步骤。

[0123] 于此第一实施例中，请参阅图13A、图13B、图13C，该纳米级过滤结构可包含支撑体区200、顶部开口区300、底部开口区400及侧壁闸区500。首先，进行步骤(B1)，提供一基底701，该基底701可使用如：玻璃基底(glass)、晶圆基底(wafer)、塑料基底(plastic)或其它等效的基底。接着于该基底701上形成图案化的一提升层703。接着进行步骤(B2)，于部分的该提升层703及部分的该基底701上形成图案化的一第一支撑体层705a，即，于支撑体区200、顶部开口区300及侧壁闸区500的该提升层703上具有该第一支撑体层705a，而底部开口区400则不具有该第一支撑体层705a。

[0124] 接着请参阅图14A、图14B、图14C，进行步骤(B3)，使用溅镀、化学气相沉积法、物理气相沉积法或其它等效的方法及进行微影与蚀刻技术，于底部开口区400的该提升层703上，以及于顶部开口区300及侧壁闸区500的该第一支撑体层705a上形成一第一牺牲层(first sacrificial layer)707a。其中，牺牲层的厚度(或高度)小于或等于300纳米。

[0125] 接着请参阅图15A、图15B、图15C，进行步骤(B4)，使用溅镀、化学气相沉积法、物理气相沉积法或其它等效的方法及进行微影与蚀刻技术，于侧壁闸区500的该第一牺牲层707a上，及支撑体区200的第一支撑体层705a上形成一第二支撑体层705b。其中于图15C中，支撑体区200及侧壁闸区500的该第二支撑体层705b呈连续的层状结构，于侧壁闸区
500中的支撑体层会形成如图2、图3、图4中所示的过滤栅栏142。于图15A、图15B、图15C中的支撑体区200、顶部开口区300及侧壁闸区500的第一支撑体层705a则会形成如图2、图3、图4中所示的底闸门120。

[0126] 接着请参阅图16A、图16B、图16C，进行步骤(B5)，使用溅镀、化学气相沉积法、物理气相沉积法或其它等效的方法，于该些顶部开口区300、该些底部开口区400、该些侧壁闸区500及该些支撑体区200形成一第二牺牲层707b。

[0127] 接着请参阅图17A、图17B、图17C，进行步骤(B6)，使用溅镀、化学气相沉积法、物理气相沉积法或其它等效的方法，于该些顶部开口区300、该些底部开口区400、该些侧壁闸区500及该些支撑体区200形成一第三支撑体层705c。进行步骤(B7)，使用溅镀、化学气相沉积法、物理气相沉积法或其它等效的方法，于该些顶部开口区300、该些底部开口区400、该些侧壁闸区500及该些支撑体区200形成一保护层709。

[0128] 接着请参阅图18A、图18B、图18C，进行步骤(B8)，对该些支撑体区200进行蚀刻并至少移除该第三支撑体层705c以于每一支撑体区200中各形成一支撑体凹槽210。由于该些支撑体凹槽210的形成须采用较高功率的非均向性蚀刻制程，图案化的光阻层720容易在高功率的非均向性蚀刻的下于开口边缘发生光阻被去除的情形，而容易使光阻层720下的膜层被蚀刻而导致线宽均一性控制不易，尤其在过滤通道数量越多时，高功率的非均向性蚀刻作用的时间会更长，光阻层720的开口边缘会被去除的更严重。因此，利用该保护层709的设置，可保护其下的膜层不受高功率的非均向性蚀刻的影响，该保护层709的材料可抵抗高功率的蚀刻，举例来说，高功率的非均向性蚀刻可为一干蚀刻技术，而该保护层709对湿蚀刻反应程度较大，因此，可先进行湿蚀刻将保护层709蚀刻出一开口，再利用高功率的干蚀刻进行该些支撑体凹槽210的形成，在光阻层720及保护层709的搭配下可确保其下的膜层不受损伤。

[0129] 此外，步骤(B8)中至少移除该第三支撑体层705c，其可采用蚀刻终点侦测器(End Point Detector，EPD)来进行蚀刻深度的控制。本领域技术人员应了解的是，任何其它可达到相同蚀刻效果的控制技术皆可适用本发明。

[0130] 接着请参阅图19A、图19B、图19C，进行步骤(B9)，于该些支撑体凹槽210中进行侧向蚀刻并移除部分的牺牲层以于该些支撑体区200中形成复数个支撑体侧翼凹槽212，并于形成该些支撑体侧翼凹槽212后，移除该光阻层720。

[0131] 接着请参阅图20A、图20B、图20C，进行步骤(B10)，于该些支撑体凹槽210及该些支撑体侧翼凹槽212中进行填充以形成复数个填充体211。如图所示，该些填充体211系为该些支撑体区200中的主要支柱，并利用该些侧翼凹槽212的延伸让整体的结构更为稳固。填充体的材料可选用可挠性的材料，如：聚合物(polymer)，其可使滤材结构本体具有更高的可挠程度而可增加结构的稳定性。以聚合物来说，先将聚合物填入该些支撑体凹槽210及该些支撑体侧翼凹槽212中，再利用热炉进行加热以固化聚合物。

[0132] 接着请参阅图21A、图21B、图21C，进行步骤(B11)，对该些顶部开口区300及该些底部开口区400进行蚀刻并至少移除该第三支撑体层705c。如同步骤(B8)，利用光阻层720及不同蚀刻技术的搭配，先对保护层蚀刻出一开口，再进行高功率的非均向性蚀刻。以及，同样进行蚀刻深度的控制以至少移除该第三支撑体层705c，其亦可采用前述的蚀刻终点侦测器来达成，并于蚀刻完成后移除光阻层720。

[0133] 接着请参阅图22A、图22B、图22C，使用溅镀、化学气相沉积法、物理气相沉积法或其它等效的方法及微影与蚀刻技术进行步骤(B12)，于该些顶部开口区300、该些底部开口区400、该些侧壁闸区500及部分的该些支撑体区200形成图案化的一第一通道牺牲层710a。

[0134] 接着请参阅图23A、图23B、图23C，使用溅镀、化学气相沉积法、物理气相沉积法或其它等效的方法及微影与蚀刻技术进行步骤(B13)，于该些底部开口区400、该些侧壁闸区500及该些支撑体区200形成一顶闸门层713。其中于图23B中，底部开口区400的该顶闸门层713会形成如图2、图3、图4中所示的顶闸门110。

[0135] 接着请参阅图24A、图24B、图24C，进行步骤(B14)，进行最后蚀刻，利用蚀刻技术，如干式蚀刻、湿式蚀刻、气体蚀刻或其它等效的方法去除该提升层703及所有的牺牲层707a、707b、710a。最后进行步骤(B15)，移除该基底701，即形成如图3或图4所示的纳米级滤材结构。移除该基底701的方法可为切割(scribe)或其它等效的切裂技术来达成。

[0136] 接着请参阅图25A、图25B、图25C，为第二实施例中具有五过滤通道数的纳米级滤材结构分别依图5的底闸门剖面线AA’、顶闸门剖面线BB’、侧壁闸剖面线CC’的剖面图，图中的w1、w2、d2分别对应于图1及图2中的w1、w2、d2。其中第一至五支撑体层分别对应至705a-e。前述图13至图24已说明具备三过滤通道数的纳米级滤材结构的制作方法，然而更多的过滤通道数可增加开口率，因此，根据前述的方法，于步骤(B6)后更进行步骤(B6-1)，即，重复制程步骤(B5)及(B6)以增加过滤通道的数量。亦即，支撑体层与牺牲层的交互层叠可形成更多的过滤通道。再者，于步骤(B6-1)中，最后步骤可为步骤(B5)，使最后形成的层为牺牲层，此时，该保护层709可作为支撑体层的功用，而多增加出一过滤通道。

[0137] 接着请参阅图26A、图26B、图26C，为第二实施例中底部开口区侧边通道宽度加宽且分别依图5的底闸门剖面线AA’、顶闸门剖面线BB’、侧壁闸剖面线CC’的剖面图。于此第二实施例中，可于步骤(B12)后更包含两步骤：(B12-1)于该些侧壁闸区500及该些支撑体区200形成图案化的一第一通道支撑体层712a；及(B12-2)依序重复步骤(B12)及(B12-1)，以形成复数层的通道支撑体层712a-712b及复数层的通道牺牲层，并使最后形成的层系为通道牺牲层。此二步骤系使底部开口区400于侧边的通道宽度加宽(请参阅图26B)。于前述步骤(B6-1)中所形成的过滤通道数量越多时，底部开口区400的侧边通道宽度的加宽就越显得有益。举例来说可使用三至四层的通道牺牲层来增加底部开口区400的侧边信道的信道宽度。于图26A、图26B、图26C的例子中采用三层的通道牺牲层(请参阅图26B中的X部位)。

[0138] 前述的步骤(B6-1)、(B12-1)及(B12-2)可依实际需要做层叠数量的控制。

[0139] 于此第二实施例中，更可于步骤(B13)后，即去除该提升层703及所有牺牲层707a、707b、710a之前，更包含一步骤(B13-1)：于该顶闸门层712a上形成用以分解有机物的一薄膜714(请参阅图25或图26)，该薄膜714可为钛(Ti)、二氧化钛(TiO2)、铂(Pt)...等抗病毒、细菌或可杀死病毒、细菌的材料，其为一种触媒，用以将滤材结构上的有机物分解。该薄膜714的形成方法可采用物理气相沉积法、化学气相沉积法、溅镀或其它等效的制程。

[0140] 下述表八至表十三为第二实施例中的材料与各膜层形成时的蚀刻方式及最后蚀刻时(移除提升层及所有牺牲层)的蚀刻方式的示例，熟悉该项技术者应了解的是该些材料与蚀刻方式的选择并不能为一种限制，任何可形成本发明的纳米滤材结构的其它材料与蚀刻方式皆不离本发明的范畴。其中，PAN湿蚀刻成分为(Phosphorus acid+Acetic acid+Nitric acid)aq，BOE湿蚀刻成分为(HF+NH4F)aq。

[0141] 表八

[0142]

[0143] 表九

[0144]

[0145] 表十

[0146]

[0147]

[0148] 表十一

[0149]

[0150]

[0151] 表十二

[0152]

[0153]

[0154] 表十三

[0155]

[0156]

[0157] 前述二实施例所采用的制造方法，该些底部开口区400会形成图2、图3、图4中的该顶闸门110，该些顶部开口区300会形成图2、图3、图4中的该底闸门120，该些侧壁闸区500则会形成图2、图3、图4中的该侧壁闸140，该些支撑体区200则形成图2、图3、图4中的该些支撑体130。此外，该些支撑体区200位于该些侧壁闸区500的交会处。

[0158] 由此，利用半导体制程技术来制作此纳米级滤材结构可轻易地达到纳米尺度的过滤栅栏的制作以及快速地制造此纳米级滤材结构。各膜层的厚度亦可被有效地控制，可依实际需要调整各膜层的厚度，牺牲层的厚度的控制更可决定滤材结构的过滤等级。微米尺度的顶闸门与底闸门之一更可对流入的气流做出微米级的初步过滤，而可延长滤材的寿命。多重层叠的过滤栅栏的设计更可提升滤材的开口率，让使用者能轻松地隔着滤材进行吸气或吐气。于滤材结构表面形成有用以分解有机物的薄膜更可抵抗或杀死病毒、细菌。

[0159] 本发明在上文中已以较佳实施例描述，然本领域技术人员应理解的是，该实施例仅用于描绘本发明，而不应解读为限制本发明的范围。应注意的是，举凡与该实施例等效的变化与置换，均应设为涵盖于本发明的范畴内。因此，本发明的保护范围当以权力要求书所界定的为准。