(57)【要約】【課題】毒性の高い６価クロム酸化合物を用いずに、規則的な配列のマイクロポアを有する構造体を得ることができる構造体の製造方法の提供。【解決手段】アルミニウム基板と、前記アルミニウム基板の表面に存在する、マイクロポアを有する陽極酸化皮膜とを有するアルミニウム部材に、少なくとも、バリウム化合物を含有する酸性水溶液を用いて脱膜させる、脱膜処理と、陽極酸化処理とをこの順に施して、表面にマイクロポアを有する微細構造体を得る、微細構造体の製造方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム基板と、前記アルミニウム基板の表面に存在する、マイクロポアを有する陽極酸化皮膜とを有するアルミニウム部材に、少なくとも、
バリウム化合物を含有する酸性水溶液を用いて脱膜させる、脱膜処理と、
陽極酸化処理と
をこの順に施して、表面にマイクロポアを有する微細構造体を得る、微細構造体の製造方法。
【請求項２】
前記バリウム化合物を含有する酸性水溶液が、バリウム化合物および硝酸の混合水溶液である、請求項１に記載の微細構造体の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の微細構造体の製造方法により得られる微細構造体。
【請求項４】
マイクロポアについて下記式（１）により定義される規則化度が５０％以上である、請求項３に記載の微細構造体。
規則化度（％）＝Ｂ／Ａ×１００    （１）
上記式（１）中、Ａは、測定範囲におけるマイクロポアの全数を表す。Ｂは、一のマイクロポアの重心を中心とし、他のマイクロポアの縁に内接する最も半径が短い円を描いた場合に、その円の内部に前記一のマイクロポア以外のマイクロポアの重心を６個含むことになる前記一のマイクロポアの測定範囲における数を表す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細構造体およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属および半導体の薄膜、細線、ドット等の技術領域では、ある特徴的な長さより小さいサイズにおいて自由電子の動きが閉じ込められることにより、電気的、光学的および化学的に特異な現象が見られることが知られている。このような現象は「量子力学的サイズ効果（量子サイズ効果）」と呼ばれている。このような特異な現象を応用した機能性材料の研究開発が、現在、盛んに行なわれている。具体的には、数百ｎｍより微細な構造を有する材料が、「微細構造体」または「ナノ構造体」と称されており、材料開発の対象の一つとされている。
【０００３】
こうした微細構造体の作製方法としては、例えば、フォトリソグラフィ、電子線露光、Ｘ線露光等の微細パターン形成技術を初めとする半導体加工技術によって直接的にナノ構造体を作製する方法が挙げられる。
【０００４】
中でも、規則的な微細構造を有する微細構造体を作製する方法についての研究が注目され、多く行われている。
例えば、自己規制的に規則的な構造が形成される方法として、電解液中でアルミニウムに陽極酸化処理を施して得られる陽極酸化アルミナ膜（陽極酸化皮膜）が挙げられる。陽極酸化皮膜には、数ｎｍ程度から数百ｎｍ程度の直径を有する複数の微細孔（マイクロポア）が規則的に形成されることが知られている。この陽極酸化皮膜の自己規則化を用い、完全に規則的な配列を得ると、理論的には、マイクロポアを中心に底面が正六角形である六角柱のセルが形成され、隣接するマイクロポアを結ぶ線が正三角形を成すことが知られている。
【０００５】
このようなマイクロポアを有する陽極酸化皮膜の用途例としては、光機能性ナノデバイス、磁気デバイス、発光担体、触媒担持体等が知られている。例えば、特許文献１には、ポアを金属で封孔し局在プラズモン共鳴を発生させてラマン分光分析用装置へ応用する旨が記載されている。
このようなマイクロポアを形成させる陽極酸化処理の前には、陽極酸化処理のマイクロポアの生成の起点となる窪みを形成させておく方法が知られている。このような窪みを形成させることにより、マイクロポアの配列およびポア径のばらつきを所望の範囲に制御することが容易となる。
窪みを形成させる一般的な方法として、陽極酸化皮膜の自己規則性を利用した自己規則化法が知られている。これは陽極酸化皮膜のマイクロポアが規則的に配列する性質を利用し、規則的な配列をかく乱する要因を取り除くことで、規則性を向上させる方法である。
この自己規則化法は、特許文献１に記載されているように、一度陽極酸化処理した後、リン酸および６価クロム酸の混合水溶液への浸せき処理を施し、再度陽極酸化処理を順に行うのが一般的であるが、６価クロム酸は毒性の高い物質であり、より安全性の高い方法が望まれていた。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−３０７３４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明は、毒性の高い６価クロム酸化合物を用いずに、規則的な配列の窪みを有する構造体を得ることができる構造体の製造方法およびそれにより得られる構造体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究した結果、リン酸および６価クロム酸の混合水溶液の代わりに、特定の化合物を含有し、クロム酸化合物を含有せず、かつ、アルミナを溶解し、アルミニウムを溶解しないアルミナ溶解液を用いることにより、毒性の高い６価クロム酸化合物を用いずに、規則的な配列の窪みを有する構造体を得ることができることを見出し、本発明を完成させた。
【０００９】
即ち、本発明は、以下の（ｉ）〜（ｉｖ）を提供する。
（ｉ）アルミニウム基板と、前記アルミニウム基板の表面に存在する、マイクロポアを有する陽極酸化皮膜とを有するアルミニウム部材に、少なくとも、
バリウム化合物を含有する酸性水溶液を用いて脱膜させる、脱膜処理と、
陽極酸化処理と
をこの順に施して、表面にマイクロポアを有する微細構造体を得る、微細構造体の製造方法。
（ｉｉ）前記バリウム化合物を含有する酸性水溶液が、バリウム化合物および硝酸の混合水溶液である、上記（ｉ）に記載の微細構造体の製造方法。
（ｉｉｉ）上記（ｉ）または（ｉｉ）に記載の微細構造体の製造方法により得られる微細構造体。
（ｉｖ）マイクロポアについて下記式（１）により定義される規則化度が５０％以上である、上記（ｉｉｉ）に記載の微細構造体。
規則化度（％）＝Ｂ／Ａ×１００    （１）
上記式（１）中、Ａは、測定範囲におけるマイクロポアの全数を表す。Ｂは、一のマイクロポアの重心を中心とし、他のマイクロポアの縁に内接する最も半径が短い円を描いた場合に、その円の内部に前記一のマイクロポア以外のマイクロポアの重心を６個含むことになる前記一のマイクロポアの測定範囲における数を表す。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の微細構造体の製造方法によれば、毒性の高い６価クロム酸化合物を用いずに、規則的な配列の窪み（マイクロポア）を有する微細構造体を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明を詳細に説明する。
本発明の微細構造体の製造方法は、
アルミニウム基板と、前記アルミニウム基板の表面に存在する、マイクロポアを有する陽極酸化皮膜とを有するアルミニウム部材に、少なくとも、
バリウム化合物を含有する酸性水溶液を用いて脱膜させる、脱膜処理と、
陽極酸化処理と
をこの順に施して、表面にマイクロポアを有する微細構造体を得る、微細構造体の製造方法である。
【００１２】
＜アルミニウム部材＞
本発明に用いられるアルミニウム部材は、アルミニウム基板と、前記アルミニウム基板の表面に存在する、マイクロポアを有する陽極酸化皮膜とを有する。このアルミニウム部材は、アルミニウム基板の少なくとも一方の表面に陽極酸化処理を施して得ることができる。
【００１３】
＜アルミニウム基板＞
アルミニウム基板は、特に限定されず、例えば、純アルミニウム板；アルミニウムを主成分とし微量の異元素を含む合金板；低純度のアルミニウム（例えば、リサイクル材料）に高純度アルミニウムを蒸着させた基板；シリコンウエハー、石英、ガラス等の表面に蒸着、スパッタ等の方法により高純度アルミニウムを被覆させた基板；アルミニウムをラミネートした樹脂基板が挙げられる。
【００１４】
アルミニウム基板のうち、陽極酸化処理により陽極酸化皮膜を設ける表面は、アルミニウム純度が、９９．５質量％以上であるのが好ましく、９９．９質量％以上であるのがより好ましく、９９．９９質量％以上であるのが更に好ましい。アルミニウム純度が上記範囲であると、マイクロポア配列の規則性が十分となる。
【００１５】
アルミニウム基板の表面は、あらかじめ脱脂処理および鏡面仕上げ処理を施されるのが好ましい。
【００１６】
また、本発明により得られる微細構造体を、光透過性を利用する用途に用いる場合は、あらかじめアルミニウム基板が熱処理を施されるのが好ましい。熱処理により、ポア配列の規則性が向上する。
【００１７】
＜熱処理＞
熱処理を施す場合は、２００〜３５０℃で３０秒〜２分程度施すのが好ましい。これにより、後述する陽極酸化処理により生成するマイクロポアの配列の規則性が向上する。
熱処理後のアルミニウム基板は、急速に冷却するのが好ましい。冷却する方法としては、例えば、水等に直接投入する方法が挙げられる。
【００１８】
＜脱脂処理＞
脱脂処理は、酸、アルカリ、有機溶剤等を用いて、アルミニウム表面に付着した、ほこり、脂、樹脂等の有機成分等を溶解させて除去し、有機成分を原因とする後述の各処理における欠陥の発生を防止することを目的として行われる。
脱脂処理には、従来公知の脱脂剤を用いることができる。具体的には、例えば、市販されている各種脱脂剤を所定の方法で用いることにより行うことができる。
【００１９】
中でも、以下の各方法が好適に例示される。
アルコール（例えば、メタノール）、ケトン、ベンジン、揮発油等の有機溶剤を常温でアルミニウム表面に接触させる方法（有機溶剤法）；石けん、中性洗剤等の界面活性剤を含有する液を常温から８０℃までの温度でアルミニウム表面に接触させ、その後、水洗する方法（界面活性剤法）；濃度１０〜２００ｇ／Ｌの硫酸水溶液を常温から７０℃までの温度でアルミニウム表面に３０〜８０秒間接触させ、その後、水洗する方法；濃度５〜２０ｇ／Ｌの水酸化ナトリウム水溶液を常温でアルミニウム表面に３０秒間程度接触させつつ、アルミニウム表面を陰極にして電流密度１〜１０Ａ／ｄｍ2の直流電流を流して電解し、その後、濃度１００〜５００ｇ／Ｌの硝酸水溶液を接触させて中和する方法；各種公知の陽極酸化処理用電解液を常温でアルミニウム表面に接触させつつ、アルミニウム表面を陰極にして電流密度１〜１０Ａ／ｄｍ2の直流電流を流して、または、交流電流を流して電解する方法；濃度１０〜２００ｇ／Ｌのアルカリ水溶液を４０〜５０℃でアルミニウム表面に１５〜６０秒間接触させ、その後、濃度１００〜５００ｇ／Ｌの硝酸水溶液を接触させて中和する方法；軽油、灯油等に界面活性剤、水等を混合させた乳化液を常温から５０℃までの温度でアルミニウム表面に接触させ、その後、水洗する方法（乳化脱脂法）；炭酸ナトリウム、リン酸塩類、界面活性剤等の混合液を常温から５０℃までの温度でアルミニウム表面に３０〜１８０秒間接触させ、その後、水洗する方法（リン酸塩法）。
【００２０】
脱脂処理は、アルミニウム表面の脂分を除去しうる一方で、アルミニウムの溶解がほとんど起こらない方法が好ましい。この点で、有機溶剤法、界面活性剤法、乳化脱脂法、リン酸塩法が好ましい。
【００２１】
＜鏡面仕上げ処理＞
鏡面仕上げ処理は、アルミニウム基板の表面の凹凸をなくして、電着法等による粒子形成処理の均一性や再現性を向上させるために行われる。アルミニウム部材の表面の凹凸としては、例えば、アルミニウム部材が圧延を経て製造されたものである場合における、圧延時に発生した圧延筋が挙げられる。
本発明において、鏡面仕上げ処理は、特に限定されず、従来公知の方法を用いることができる。例えば、機械研磨、化学研磨、電解研磨が挙げられる。
機械研磨としては、例えば、各種市販の研磨布で研磨する方法、市販の各種研磨剤（例えば、ダイヤ、アルミナ）とバフとを組み合わせた方法が挙げられる。具体的には、研磨剤を用いる方法を、用いる研磨剤を粗い粒子から細かい粒子へと経時的に変更して行う方法が好適に例示される。この場合、最終的に用いる研磨剤としては、＃１５００のものが好ましい。これにより、光沢度を５０％以上（圧延アルミニウムである場合、その圧延方向および幅方向ともに５０％以上）とすることができる。
【００２２】
化学研磨としては、例えば、「アルミニウムハンドブック」，第６版，（社）日本アルミニウム協会編，２００１年，ｐ．１６４−１６５に記載されている各種の方法が挙げられる。
また、リン酸−硝酸法、Ａｌｕｐｏｌ  Ｉ法、Ａｌｕｐｏｌ  Ｖ法、Ａｌｃｏａ  Ｒ５法、Ｈ3ＰＯ4−ＣＨ3ＣＯＯＨ−Ｃｕ法、Ｈ3ＰＯ4−ＨＮＯ3−ＣＨ3ＣＯＯＨ法が好適に挙げられる。中でも、リン酸−硝酸法、Ｈ3ＰＯ4−ＣＨ3ＣＯＯＨ−Ｃｕ法、Ｈ3ＰＯ4−ＨＮＯ3−ＣＨ3ＣＯＯＨ法が好ましい。
化学研磨により、光沢度を７０％以上（圧延アルミニウムである場合、その圧延方向および幅方向ともに７０％以上）とすることができる。
【００２３】
電解研磨としては、例えば、「アルミニウムハンドブック」，第６版，（社）日本アルミニウム協会編，２００１年，ｐ．１６４−１６５に記載されている各種の方法が挙げられる。
また、米国特許第２７０８６５５号明細書に記載されている方法が好適に挙げられる。
また、「実務表面技術」，ｖｏｌ．３３，Ｎｏ．３，１９８６年，ｐ．３２−３８に記載されている方法も好適に挙げられる。
電解研磨により、光沢度を７０％以上（圧延アルミニウムである場合、その圧延方向および幅方向ともに７０％以上）とすることができる。
【００２４】
これらの方法は、適宜組み合わせて用いることができる。例えば、研磨剤を用いる方法を、用いる研磨剤を粗い粒子から細かい粒子へと経時的に変更して行い、その後、電解研磨を施す方法が好適に挙げられる。
【００２５】
鏡面仕上げ処理により、例えば、平均表面粗さＲa０．１μｍ以下、光沢度５０％以上の表面を得ることができる。平均表面粗さＲaは、０．０３μｍ以下であるのが好ましく、０．０２μｍ以下であるのがより好ましい。また、光沢度は７０％以上であるのが好ましく、８０％以上であるのがより好ましい。
なお、光沢度は、圧延方向に垂直な方向において、ＪＩＳ  Ｚ８７４１−１９９７の「方法３  ６０度鏡面光沢」の規定に準じて求められる正反射率である。具体的には、変角光沢度計（例えば、ＶＧ−１Ｄ、日本電色工業社製）を用いて、正反射率７０％以下の場合には入反射角度６０度で、正反射率７０％を超える場合には入反射角度２０度で、測定する。
【００２６】
＜第１陽極酸化処理＞
本発明の陽極酸化皮膜を得るための陽極酸化処理としては、従来公知の方法を用いることができる。具体的には、後述する自己規則化法を用いるのが好ましい。
自己規則化法は、陽極酸化皮膜のマイクロポアが規則的に配列する性質を利用し、規則的な配列をかく乱する要因を取り除くことで、規則性を向上させる方法である。具体的には、高純度のアルミニウムを使用し、電解液の種類に応じた電圧で、長時間（例えば、数時間から十数時間）かけて、低速で陽極酸化皮膜を形成させる。
この方法においては、ポア径は電圧に依存するので、電圧を制御することにより、ある程度所望のポア径を得ることができる。
【００２７】
陽極酸化処理をする際の平均流速は、０．５〜２０．０ｍ／ｍｉｎであるのが好ましく、１．０〜１５．０ｍ／ｍｉｎであるのがより好ましく、２．０〜１０．０ｍ／ｍｉｎであるのが更に好ましい。上記範囲の流速で陽極酸化処理を行うことにより、均一かつ高い規則性を有することができる。
また、電解液を上記条件で流動させる方法は、特に限定されないが、例えば、スターラーのような一般的なかくはん装置を使用する方法が用いられる。かくはん速度をデジタル表示でコントロールできるようなスターラーを用いると、平均流速が制御できるため、好ましい。そのようなかくはん装置としては、例えば、ＡＳ  ＯＮＥ社製のマグネティックスターラーＨＳ−５０Ｄが挙げられる。
【００２８】
陽極酸化処理は、例えば、酸濃度１〜１０質量％の溶液中で、アルミニウム基板を陽極として通電する方法を用いることができる。陽極酸化処理に用いられる溶液としては、酸溶液であることが好ましく、硫酸、リン酸、クロム酸、シュウ酸、スルファミン酸、ベンゼンスルホン酸、アミドスルホン酸等がより好ましく、中でも硫酸、リン酸、シュウ酸が特に好ましい。これらの酸は単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００２９】
陽極酸化処理の条件は、使用される電解液によって種々変化するので一概に決定され得ないが、一般的には電解液濃度０．１〜２０質量％、液温−１０〜３０℃、電流密度０．０１〜２０Ａ／ｄｍ2、電圧３〜３００Ｖ、電解時間０．５〜３０時間であるのが好ましく、電解液濃度０．５〜１５質量％、液温−５〜２５℃、電流密度０．０５〜１５Ａ／ｄｍ2、電圧５〜２５０Ｖ、電解時間１〜２５時間であるのがより好ましく、電解液濃度１〜１０質量％、液温０〜２０℃、電流密度０．１〜１０Ａ／ｄｍ2、電圧１０〜２００Ｖ、電解時間２〜２０時間であるのが更に好ましい。
【００３０】
陽極酸化処理の処理時間は、０．５分〜１６時間であるのが好ましく、１分〜１２時間であるのがより好ましく、２分〜８時間であるのが更に好ましい。
【００３１】
陽極酸化処理は、一定電圧下で行う以外に、電圧を断続的または連続的に変化させる方法も用いることができる。この場合は電圧を順次低くしていくのが好ましい。これにより、陽極酸化皮膜の抵抗を下げることが可能になり、陽極酸化皮膜に微細なマイクロポアが生成するため、特に電着処理により封孔処理する際に、均一性が向上する点で、好ましい。
【００３２】
陽極酸化皮膜の膜厚は、１〜３００μｍであるのが好ましく、５〜１５０μｍであるのがより好ましく、１０〜１００μｍであるのが更に好ましい。
平均ポア密度は５０〜１５００個／μｍ2であるのが好ましい。
【００３３】
マイクロポアの占める面積率は、２０〜５０％であるのが好ましい。なお、マイクロポアの占める面積率は、アルミニウム表面の面積に対するマイクロポアの開口部の面積の合計の割合で定義される。
【００３４】
＜脱膜処理＞
脱膜処理は、上述したアルミニウム部材を、バリウム化合物を含有し、クロム酸化合物を含有せず、かつ、アルミナを溶解し、アルミニウムを溶解しないアルミナ溶解液を用いる。
【００３５】
アルミニウム部材の陽極酸化皮膜は、アルミニウム基板に近くなるほど規則性が高くなっているので、この脱膜処理により、一度陽極酸化皮膜を除去して、アルミニウム基板の表面に残存した陽極酸化皮膜の底部分を表面に露出させて、規則的な窪みを得る。したがって、脱膜処理は、アルミニウムは溶解させず、アルミナ（酸化アルミニウム）からなる陽極酸化皮膜のみを溶解させる。
【００３６】
アルミナ溶解液は、少なくともバリウム化合物１種を含有し、クロム酸化合物を含有しない。また、バリウム化合物の含有濃度としては、０．０００１〜１．０ｍｏｌ／Ｌが好ましく、０．００１〜０．５ｍｏｌ／Ｌがより好ましく、０．００５〜０．１ｍｏｌ／Ｌが特に好ましい。含有濃度がこの範囲より低いと溶解液に対するアルミニウム耐溶解性が不十分であり、この範囲より高いとアルミナ溶解を妨げてしまう。
【００３７】
具体的なバリウム化合物としては、例えば、酸化バリウム、酢酸バリウム、炭酸バリウム、塩素酸バリウム、塩化バリウム、フッ化バリウム、ヨウ化バリウム、乳酸バリウム、シュウ酸バリウム、過塩素酸バリウム、セレン酸バリウム、亜セレン酸バリウム、ステアリン酸バリウム、亜硫酸バリウム、チタン酸バリウム、水酸化バリウム、硝酸バリウム、あるいはこれらの水和物等が挙げられる。
上記バリウム化合物の中でも、、酸化バリウム、酢酸バリウム、炭酸バリウムが好ましく、酸化バリウムが特に好ましい。
【００３８】
中でも、アルミナ溶解液が、酸を含有する水溶液であるのが好ましく、酸として、硫酸、リン酸、硝酸、塩酸等が挙げられ、２種以上の酸の混合物であってもよい。硝酸、リン酸が好ましく、バリウム化合物と硝酸との混合水溶液であるのがより好ましい。
酸濃度は、０．０１ｍｏｌ／Ｌ以上であるのが好ましく、０．０５ｍｏｌ／Ｌ以上であるのがより好ましく、０．１ｍｏｌ／Ｌ以上であるのが更に好ましい。上限は特にないが、一般的には１０ｍｏｌ／Ｌ以下であるのが好ましく、５ｍｏｌ／Ｌ以下であるのがより好ましい。不要に高い濃度は経済的でないし、より高いとアルミニウムの溶解のおそれがある。
バリウム化合物と酸との混合水溶液の粘度は、通常０．１０Ｐａ・ｓ未満である。
【００３９】
アルミナ溶解液は、−１０℃以上であるのが好ましく、０℃以上であるのがより好ましく、５℃以上であるのが更に好ましい。なお、沸騰したアルミナ溶解液を用いて処理すると、規則化の起点が破壊され、乱れるので、沸騰させないで用いるのが好ましい。
【００４０】
アルミナ溶解液は、６価クロム酸化合物を含有しない。したがって、本発明の微細構造体の製造方法は、安全性が高い。クロムとバリウムとは電気的陰性度が近いのでクロム酸を含有しなくてもバリウム化合物を含有すれば同様の挙動を示すと考えられる。バリウム化合物を脱膜処理に使用するので得られる本発明の微細構造体からバリウムが検出される場合がある。
【００４１】
アルミナ溶解液は、アルミナを溶解し、アルミニウムを溶解しない。ここで、アルミナ溶解液は、アルミニウムを実質的に溶解させなければよく、わずかに溶解させるものであってもよい。
【００４２】
脱膜処理は、アルミニウム部材を上述したアルミナ溶解液に接触させることにより行う。接触させる方法は、特に限定されず、例えば、浸せき法、スプレー法が挙げられる。中でも、浸せき法が好ましい。
【００４３】
浸せき法は、アルミニウム部材を上述したアルミナ溶解液に浸せきさせる処理である。浸せき処理の際にかくはんを行うと、ムラのない処理が行われるため、好ましい。
浸せき処理の時間は、１０分以上であるのが好ましく、１時間以上であるのがより好ましく、３時間以上であるのが更に好ましい。
【００４４】
＜第２陽極酸化処理＞
この陽極酸化処理は、上述した脱膜処理の後に行われる。これにより、脱膜されたアルミニウム部材に、陽極酸化皮膜を形成させ、本発明の微細構造体を得ることができる。
陽極酸化処理は、従来公知の方法を用いることができるが、上述した自己規則化法と同一の条件で行われるのが好ましい。
また、直流電圧を一定としつつ、断続的に電流のオンおよびオフを繰り返す方法、直流電圧を断続的に変化させつつ、電流のオンおよびオフを繰り返す方法も好適に用いることができる。これらの方法によれば、陽極酸化皮膜に微細なマイクロポアが生成するため、特に電着処理により封孔処理する際に、均一性が向上する点で、好ましい。
上述した電圧を断続的に変化させる方法においては、電圧を順次低くしていくのが好ましい。これにより、陽極酸化皮膜の抵抗を下げることが可能になり、陽極酸化皮膜に微細なマイクロポアが生成するため、後に電着処理により封孔処理する際に、均一化することができる。
【００４５】
陽極酸化皮膜を低温で行うと、マイクロポアの配列が規則的になり、また、ポア径が均一になる。
一方、陽極酸化処理を比較的高温で行うことにより、マイクロポアの配列を乱し、また、ポア径のばらつきを所定の範囲にすることができる。また、処理時間によっても、ポア径のばらつきを制御することができる。
【００４６】
陽極酸化皮膜の膜厚は、５〜１５０μｍであるのが好ましく、０．１〜１μｍであるのが更に好ましい。
マイクロポアのポア径は０．０１〜０．５μｍであるのが好ましい。
平均ポア密度は５０〜１５００個／μｍ2であるのが好ましい。
陽極酸化皮膜の膜厚は、ポア径の０．５〜１０倍であるのが好ましく、１〜８倍であるのがより好ましく、１〜５倍が更に好ましい。
【００４７】
＜微細構造体＞
上述した本発明の微細構造体の製造方法により、本発明の微細構造体が得られる。
本発明の微細構造体は、平均ポア密度が５０〜１５００個／μｍ2であるのが好ましい。
また、本発明の微細構造体は、マイクロポアの占める面積率が２０〜５０％であるのが好ましい。
更に、本発明の微細構造体は、マイクロポアについて下記式（１）により定義される規則化度が５０％以上であるのが好ましい。規則化度は６０％以上であるのがより好ましく、７５％以上であるのがさらに好ましい。
【００４８】
規則化度（％）＝Ｂ／Ａ×１００    （１）
【００４９】
上記式（１）中、Ａは、測定範囲におけるマイクロポアの全数を表す。Ｂは、一のマイクロポアの重心を中心とし、他のマイクロポアの縁に内接する最も半径が短い円を描いた場合に、その円の内部に前記一のマイクロポア以外のマイクロポアの重心を６個含むことになる前記一のマイクロポアの測定範囲における数を表す。
【００５０】
図１は、ポアの規則化度を算出する方法の説明図である。図１を用いて、上記式（１）をより具体的に説明する。
図１（Ａ）に示されるマイクロポア１は、マイクロポア１の重心を中心とし、他のマイクロポアの縁に内接する最も半径が短い円３（マイクロポア２に内接している。）を描いた場合に、円３の内部にマイクロポア１以外のマイクロポアの重心を６個含んでいる。したがって、マイクロポア１は、Ｂに算入される。
図１（Ｂ）に示されるマイクロポア４は、マイクロポア４の重心を中心とし、他のマイクロポアの縁に内接する最も半径が短い円６（マイクロポア５に内接している。）を描いた場合に、円６の内部にマイクロポア４以外のマイクロポアの重心を５個含んでいる。したがって、マイクロポア４は、Ｂに算入されない。また、図４（Ｂ）に示されるマイクロポア７は、マイクロポア７の重心を中心とし、他のマイクロポアの縁に内接する最も半径が短い円９（マイクロポア８に内接している。）を描いた場合に、円９の内部にマイクロポア７以外のマイクロポアの重心を７個含んでいる。したがって、マイクロポア７は、Ｂに算入されない。
【００５１】
＜ポアワイド処理＞
本発明の微細構造体には、用途に応じて、ポアワイド処理を施すことができる。
ポアワイド処理は、本陽極酸化処理後、アルミニウム部材を酸水溶液またはアルカリ水溶液に浸せきさせることにより、陽極酸化皮膜を溶解させ、マイクロポアのポア径を拡大する処理である。
【００５２】
ポアワイド処理に酸水溶液を用いる場合は、硫酸、リン酸、硝酸、塩酸等の無機酸またはこれらの混合物の水溶液を用いることが好ましい。酸水溶液の濃度は１〜１０質量％であるのが好ましい。酸水溶液の温度は、２５〜４０℃であるのが好ましい。
ポアワイド処理にアルカリ水溶液を用いる場合は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムおよび水酸化リチウムからなる群から選ばれる少なくとも一つのアルカリの水溶液を用いることが好ましい。アルカリ水溶液の濃度は０．１〜５質量％であるのが好ましい。アルカリ水溶液の温度は、２０〜３５℃であるのが好ましい。
具体的には、例えば、５０ｇ／Ｌ、４０℃のリン酸水溶液、０．５ｇ／Ｌ、３０℃の水酸化ナトリウム水溶液または０．５ｇ／Ｌ、３０℃の水酸化カリウム水溶液が好適に用いられる。
酸水溶液またはアルカリ水溶液への浸せき時間は、８〜６０分であるのが好ましく、１０〜５０分であるのがより好ましく、１５〜３０分であるのが更に好ましい。
【００５３】
＜その他の処理＞
また、必要に応じて、その他の処理を施すことができる。
例えば、本発明の微細構造体を試料台にして、水溶液を垂らして膜状にしたい場合には、水との接触角を小さくするために、親水化処理を施してもよい。親水化処理は、従来公知の方法により施すことができる。
また、本発明の微細構造体を試料台にして、酸で変性し、または分解されるタンパク質を対象とする場合には、陽極酸化処理またはポアワイド処理に用いられ、アルミニウム表面に残留している酸を中和するために、中和処理を施してもよい。中和処理は、従来公知の方法により施すことができる。
【００５４】
また、本発明の微細構造体は、用途に応じて、アルミニウム基板を除去することもできる。
アルミニウム基板を除去する方法は、特に限定されないが、例えば、アルミナが難溶または不溶であり、アルミニウムが可溶である溶剤に浸せきさせる方法が好ましい。
溶剤の種類としては、臭素、ヨウ素等のハロゲン溶剤；希硫酸、リン酸、シュウ酸、スルファミン酸、ベンゼンスルホン酸、アミドスルホン酸等の酸性溶剤；水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム等のアルカリ性溶剤が好適に例示される。中でも、臭素、ヨウ素が好ましい。
【００５５】
本発明の微細構造体は、用途に応じて、陽極酸化皮膜のマイクロポアに有機化合物や無機化合物、金属微粒子等を担持することもできる。
【００５６】
本発明の微細構造体は、規則的な配列を有するマイクロポアを有するため、種々の用途に応用することができる。
【実施例】
【００５７】
以下に実施例を示して本発明を具体的に説明する。ただし、本発明はこれらに限定されない。
【００５８】
＜微細構造体の作製＞
（実施例１）
１．電解研磨処理
高純度アルミニウム、住友軽金属（株）製、純度９９．９９質量％、厚さ０．４ｍｍを、１０ｃｍ四方の面積で陽極酸化処理できるようカットし、以下組成の電解研磨液を用いて、電圧２５Ｖ、液温度６５℃、液流速３．０ｍ／ｍｉｎの条件で電解研磨処理を行なった。陰極はカーボン電極とし、電源は、ＧＰ０１１０−３０Ｒ（高砂製作所社製）を用いた。また電解液の流速は渦式フローモニターＦＬＭ２２−１０ＰＣＷ（ＡＳ  ＯＮＥ製）を用いて計測した。
【００５９】
＜電解研磨液組成＞
・８５質量％リン酸（和光純薬社製試薬）    ６６０ｍＬ
・純水    １６０ｍＬ
・硫酸    １５０ｍＬ
・エチレングリコール    ３０ｍＬ
【００６０】
２．第１陽極酸化処理
上記で得られた研磨処理後のサンプルを、０．３６ｍｏｌ／Ｌ硫酸水溶液の電解液を用いて、電圧２５Ｖ、液温度１５℃、液流速６．０ｍ／ｍｉｎの条件で５時間陽極酸化処理を行なった。なお、陰極はステンレス電極とし、電源は、ＧＰ０１１０−３０Ｒ（高砂製作所社製）を用いた。また、冷却装置としては、ＮｅｏＣｏｏｌ  ＢＤ３６（ヤマト科学社製）、かくはん加温装置としてペアスターラー  ＰＳ−１００（ＥＹＥＬＡ社製）を用いた。電解液の流速は渦式フローモニターＦＬＭ２２−１０ＰＣＷ（ＡＳ  ＯＮＥ製）を用いて計測した。
【００６１】
３．脱膜処理
上記で得られた陽極酸化処理後のサンプルにおいて、形成された陽極酸化皮膜を溶解するため、温度５℃、０．００１ｍｏｌ／Ｌの酸化バリウム、０．２０ｍｏｌ／Ｌの硝酸の混合水溶液中に１２時間浸漬した。
【００６２】
４．第２陽極酸化処理
上記で得られた皮膜溶解処理後のサンプルを、０．３６ｍｏｌ／Ｌ硫酸水溶液の電解液を用いて、電圧２５Ｖ、液温度１５℃、液流速６．０ｍ／ｍｉｎの条件で１時間陽極酸化処理を行なった。なお、陰極はステンレス電極とし、電源、冷却装置、かくはん加温装置は上記「２．第１陽極酸化処理」と同様のものを用いた。電解液の流速は渦式フローモニターＦＬＭ２２−１０ＰＣＷ（ＡＳ  ＯＮＥ製）を用いて計測した。
５．ポアワイド処理
上記で得られた第２陽極酸化処理後のサンプルを、液温３０℃の０．５２ｍｏｌ／Ｌリン酸水溶液中に１５分浸漬し、実施例１の微細構造体を得た。
【００６３】
（実施例２）
上記実施例１において、「３．脱膜処理」の処理液を、温度１℃、０．００５ｍｏｌ／Ｌの酸化バリウム、０．４０ｍｏｌ／Ｌの硝酸とした以外は、実施例１と同様の方法で、実施例２の微細構造体を得た。
【００６４】
（実施例３）
上記実施例１において、「２．第１陽極酸化処理」「４．第２陽極酸化処理」を０．５０ｍｏｌ／Ｌシュウ酸水溶液の電解液を用いて、陽極酸化時間２時間、電圧４０Ｖとしたこと以外は、実施例１と同様の方法で、実施例３の微細構造体を得た。
【００６５】
（実施例４）
上記実施例１において、「３．皮膜溶解処理」の処理液を、温度５℃、０．０５ｍｏｌ／Ｌの酢酸バリウム、０．５０ｍｏｌ／Ｌの硝酸、０．２０ｍｏｌ／Ｌのリン酸、陽極酸化時間３時間とした以外は、実施例１と同様の方法で、実施例４の微細構造体を得た。
【００６６】
（比較例１）
上記実施例１において、「３．脱膜処理」の処理液を、温度５０℃、０．１８ｍｏｌ／Ｌの無水クロム酸（６価クロム酸化合物）、０．６２ｍｏｌ／Ｌのリン酸とした以外は、実施例１と同様の方法で、比較例１の微細構造体を得た。
【００６７】
（比較例２）
上記実施例１において、脱膜処理にバリウム化合物を用いず、温度５０℃、０．６２ｍｏｌ／Ｌのリン酸を用いたた以外は、実施例１と同様の方法で、比較例２の微細構造体を得た。
【００６８】
＜微細構造体の形状評価＞
上記で得られた微細構造体についてＦＥ−ＳＥＭにより表面写真（倍率２万倍）を撮影し、１００ｎｍ×１００ｎｍの視野で、マイクロポアについて上記式（１）により定義される規則化度を測定した。規則化度の測定は、１０箇所において行い、平均値を算出した。結果を第１表に示す。
【００６９】
【表１】
2008057018.tif 000002
【００７０】
第１表から明らかなように、本発明の微細構造体の製造方法（実施例１〜４）は、６価クロム酸を使用しないため安全性に優れ、かつ、６価クロム酸を使用する場合（比較例１）と同じ程度にポアの配列の規則性が高い微細構造体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】ポアの規則化度を算出する方法の説明図である。
【符号の説明】
【００７２】
１、２、４、５、７、８  マイクロポア
３、６、９  円
【図１】
2008057018.tif 000003