(57)【要約】    【課題】  細孔を規則的に配列させつつも、細孔の配列周期が可及的に小さい陽極酸化アルミナを製造しうる、陽極酸化アルミナの製造方法を提供することにある。    【解決手段】  アルミニウムを電圧ｖで陽極酸化して三角格子配列の細孔を形成する第１の陽極酸化工程と、該陽極酸化で生成されたアルミナ膜を除去する第１のアルミナ膜除去工程と、該第１の陽極酸化工程で生成されたアルミナ膜が除去されたアルミニウムを電圧ｖ／√３で陽極酸化して細孔を形成する第２の陽極酸化工程とを備えることを特徴とする陽極酸化アルミナの製造方法を提供する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウムを電圧ｖで陽極酸化して三角格子配列の細孔を形成する第１の陽極酸化工程と、該陽極酸化で生成されたアルミナ膜を除去する第１のアルミナ膜除去工程と、該第１の陽極酸化工程で生成されたアルミナ膜が除去されたアルミニウムを電圧ｖ／√３で陽極酸化して細孔を形成する第２の陽極酸化工程とを備えることを特徴とする陽極酸化アルミナの製造方法。
【請求項２】
前記第２の陽極酸化工程で生成されたアルミナ膜を除去する第２のアルミナ膜除去工程と、該アルミナ膜が除去されたアルミニウムを電圧ｖ／３で陽極酸化して細孔を形成する第３の陽極酸化工程とを備えることを特徴とする請求項１記載の陽極酸化アルミナの製造方法。
【請求項３】
アルミニウムを電圧ｖで陽極酸化して四角格子配列の細孔を形成する第１の陽極酸化工程と、該陽極酸化で生成されたアルミナ膜を除去する第１のアルミナ膜除去工程と、該第１の陽極酸化工程で生成されたアルミナ膜が除去されたアルミニウムを電圧ｖ／√２で陽極酸化して細孔を形成する第２の陽極酸化工程とを備えることを特徴とする陽極酸化アルミナの製造方法。
【請求項４】
前記第２の陽極酸化工程で生成されたアルミナ膜を除去する第２のアルミナ膜除去工程と、該アルミナ膜が除去されたアルミニウムを電圧ｖ／２で陽極酸化して細孔を形成する第３の陽極酸化工程とを備えることを特徴とする請求項３記載の陽極酸化アルミナの製造方法。
【請求項５】
前記第２のアルミナ膜除去工程と前記第３の陽極酸化工程との間に、前記第２のアルミナ膜除去工程でアルミニウム上に形成された窪みと窪みとの間に形成される凸部を削り平坦部を形成する平坦部形成工程を備えることを特徴とする請求項２又は４記載の陽極酸化アルミナの製造方法。
【請求項６】
前記第１のアルミナ膜除去工程と前記第２の陽極酸化工程との間に、前記第１のアルミナ膜除去工程でアルミニウム上に形成された窪みと窪みとの間に形成される凸部を削り平坦部を形成する平坦部形成工程を備えることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の陽極酸化アルミナの製造方法。
【請求項７】
前記平坦部形成工程を化学物理研磨、又はドライエッチングの少なくとも一方で行うことを特徴とする請求項５又は６記載の陽極酸化アルミナの製造方法。
【請求項８】
前記第１の陽極酸化工程前に、突起を有するインプリントモールドを用いて、前記アルミニウムの表面に窪みを形成するインプリント工程を備えることを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の陽極酸化アルミナの製造方法。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れかに記載の陽極酸化アルミナの製造方法により製造され、細孔が、格子間距離１〜２００ｎｍで形成されてなる陽極酸化アルミナ。
【請求項１０】
請求項９に記載の陽極酸化アルミナにおける前記細孔内に、機能性物質が埋設されてなる高密度構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周期的に配列されたナノオーダーの細孔を備えた陽極酸化アルミナの製造方法に関する。また、本発明は、陽極酸化アルミナ、及び高密度構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウムを陽極酸化することによって、周期的に配列された細孔を含むアルミナ膜（以下「陽極酸化アルミナ」ともいう。）を形成することができる。
この細孔に、例えば、金属、半導体、磁性体、有機物等の種々の機能性物質を埋め込むことによって、陽極酸化膜上に周期的に配列された高密度構造体を形成し得る。該高密度構造体は、高密度記録媒体、電子素子（超高速トランジスタ等）、光素子（高輝度発光素子、半導体レーザー、高速光スイッチング素子等）、精密濾過膜、ナノバイオロジー等への応用が活発に検討されている。
【０００３】
従来、アルミニウムは酸化電解液（硫酸、シュウ酸、リン酸）中で陽極酸化されることにより、該アルミニウムの表面において細孔が自己組織化的に成形されることで製造されることが知られている（非特許文献１）。
【０００４】
この細孔の格子間距離は、一般に、アルミニウムの陽極酸化反応を起こすためにかける電圧（以下、「陽極酸化電圧」ともいう。）に比例する。例えば、特許文献１及び非特許文献１には、酸化電解液としてシュウ酸を用いた場合に於いては、陽極酸化電圧をｖ（Ｖ）とすると、細孔の格子間距離ａ（ｎｍ）は、
ａ≒ｖ／０．４
となることが記載されている。
【０００５】
ところで、例えば、陽極酸化アルミナが高密度記録媒体として応用される場合、磁気記録媒体の記録単位となる細孔に関して、格子間距離が小さく、且つ格子配列の規則性が良いものが求められている。
【０００６】
しかるに、上記のような自己組織化的に陽極酸化アルミナを製造する方法では、細孔の格子間距離が小さくなるように細孔を作製しようとすると、格子配列の規則性の良いものが得られ難いという問題がある。
【０００７】
上記観点から、陽極酸化アルミナの製造方法に於いて、インプリント法を用いる方法が提案されている。
例えば、特許文献１や非特許文献２には、突起を有するインプリントの型（以下「インプリントモールド」ともいう。）をアルミニウムの表面に押しつけて、該表面に窪みを形成し、その後、該インプリントモールドの突起間の距離に合った電圧、即ち、該窪み間の距離に合った電圧で陽極酸化することにより、該突起間と同じ距離の格子間距離の細孔を形成する方法が記載されている。
すなわち、該方法によれば、形成された窪みが細孔を形成する開始点となるため、格子間距離が小さい細孔を形成した場合でも、開始点のないまま自己組織化のみで形成される細孔に比して、配列周期の規則性の良い細孔を形成し得る。
【０００８】
また、非特許文献３には、三角格子配列で５００ｎｍの格子間距離を有する細孔を形成し得るインプリントモールドを用いた場合に於いて、アルミニウムを１２０Ｖで陽極酸化すると、インプリントモールドの突起間の距離よりも小さい約３００ｎｍの格子間距離を有する細孔を形成し、また、電圧を１００Ｖで陽極酸化すると、さらに小さい約２５０ｎｍの格子間距離を有する細孔を形成することができることが記載されている。
【０００９】
【特許文献１】特開平１０−１２１２９２号公報
【非特許文献１】新宮原ら、外４名、ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・フィジックス、社団法人応用物理学会、平成９年、第３６巻、ｐ．７７９１−７７９５。（Ｓｈｉｎｇｕｂａｒａ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｏｒｄｅｒｅｄ  ｔｗｏ−Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  ｎａｎｏｗｉｒｅ  ａｒｒａｙ  ｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｕｓｉｎｇ  ｓｅｌｆ−ｏｒｇａｎｉｚｅｄ  ｎａｎｏｈｏｌｅｓ  ｏｆ  ａｎｏｄｉｃａｌｌｙ  ｏｘｉｄｉｚｅｄ  ａｌｕｍｉｎｕｍ”，Ｊａｐａｎｅｓｅ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ，社団法人応用物理学会、１９９７，Ｖｏｌ．  ３６，ｐ．７７９１−７７９５）
【非特許文献２】益田ら、外３名、アプライド・フィジカル・レターズ（アメリカ合衆国）、平成９年、第７１巻、第１９号、ｐ．２７７０−２７７２。（Ｍａｓｕｄａ  Ｈ．  ｅｔ  ａｌ．，“Ｈｉｇｈｌｙ  ｏｒｄｅｒｅｄ  ｎａｎｏｃｈａｎｎｎｅｌ−ａｒｒａｙ  ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ  ｉｎ  ａｎｏｄｉｃ  ａｌｕｍｉｎａ．”，Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，１９９７，Ｖｏｌ．  ７１，Ｉｓｓｕｅ  １９，ｐ．２７７０−２７７２）
【非特許文献３】チョイら、外４名、ジャーナル・オブ・バキューム・サイエンス・アンド・テクノロジー・ビー（アメリカ合衆国）、平成１５年、第２１巻、第２号、ｐ．７６３−７６６。（Ｃｈｏｉ  Ｊ．  ｅｔ  ａｌ．，“Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｍｏｎｏｄｏｍａｉｎ  ａｌｕｍｉｎａ  ｐｏｒｅ  ａｒｒａｙｓ  ｗｉｔｈ  ａｎ  ｉｎｔｅｒｐｏｒｅ  ｄｉｓｔａｎｃｅ  ｓｍａｌｌｅｒ  ｔｈａｎ  ｔｈｅ  ｌａｔｔｉｃｅ  ｃｏｎｓｔａｎｔ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｉｍｐｒｉｎｔ  ｓｔａｍｐ．”，Ｔｈｅ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｖａｃｕｕｍ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｂ，２００３，Ｖｏｌ．  ２１，Ｉｓｓｕｅ  ２，ｐ．７６３−７６６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来のインプリント法を用いる陽極酸化アルミナの製造方法では、上述の如く、細孔の格子間距離は、該インプリントモールドの突起間の距離の半分程度までしか小さくすることができず、さらに、該インプリントモールドに形成する突起の突起間の距離を小さくするには限界があるため、細孔の格子間距離をより小さくすることは困難である。
【００１１】
したがって、従来の陽極酸化アルミナの製造方法は、細孔を規則的に配列させつつ、細孔の格子間距離が十分に小さい陽極酸化アルミナを製造することが困難であるという問題を有している。
【００１２】
本発明の課題は、細孔を規則的に配列させつつも、細孔の格子間距離が可及的に小さい陽極酸化アルミナを製造しうる、陽極酸化アルミナ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】
前記課題を解決すべく、本発明者らが鋭意研究したところ、所定電圧で陽極酸化することにより格子間距離ａの細孔を形成した後、細孔の格子間距離に比例する電圧で再度陽極酸化することにより、格子間距離ａで形成された細孔間に、より格子間距離の小さい細孔を形成し得ることを見出し、本発明の完成を想到するに至った。
すなわち、本発明は、アルミニウムを電圧ｖで陽極酸化して三角格子配列の細孔を形成する第１の陽極酸化工程と、該陽極酸化で生成されたアルミナ膜を除去する第１のアルミナ膜除去工程と、該第１の陽極酸化工程で生成されたアルミナ膜が除去されたアルミニウムを電圧ｖ／√３で陽極酸化して細孔を形成する第２の陽極酸化工程とを備えることを特徴とする陽極酸化アルミナを提供する。
【００１４】
斯かる陽極酸化アルミナの製造方法によれば、第１の陽極酸化工程における電圧の１／√３の電圧で第２の陽極酸化工程を実施することによって、第１の陽極酸化工程で形成された三角格子配列の細孔を基点として、隣接する３点の該細孔の中心に細孔を形成し得る。すなわち、第１の陽極酸化工程及び第２の陽極酸化工程で形成された細孔は、第１の陽極酸化工程のみで形成された細孔の格子間距離の１／√３の格子間距離を有する。
第１の陽極酸化工程から第２の陽極酸化工程を実施すること、すなわち陽極酸化工程を繰り返し実施することにより、細孔の配列周期の規則性を有しつつも、細孔の格子間距離が著しく小さい陽極酸化アルミナを製造することができる。
【００１５】
また、該陽極酸化アルミナの製造方法に於いて、前記第２の陽極酸化工程で生成されたアルミナ膜を除去する第２のアルミナ膜除去工程と、該アルミナ膜が除去されたアルミニウムを電圧ｖ／３で陽極酸化して細孔を形成する第３の陽極酸化工程とを備えることが好ましい。
【００１６】
斯かる陽極酸化アルミナの製造方法によれば、第１の陽極酸化工程における電圧の１／３の電圧で、すなわち、第２の陽極酸化工程における電圧の１／√３の電圧で第３の陽極酸化工程を実施することによって、第２の陽極酸化工程で形成された三角格子配列の細孔を基点として、隣接する３点の該細孔の中心に細孔を形成し得る。すなわち、第１の陽極酸化工程、第２の陽極酸化工程、及び第３の陽極酸化工程で形成された細孔は、第１の陽極酸化工程のみで形成された細孔の格子間距離の１／３の格子間距離となる。
第１の陽極酸化工程から第３の陽極酸化工程を実施すること、すなわち陽極酸化工程を繰り返し実施することにより、細孔の配列周期の規則性を有しつつも、細孔の格子間距離が著しく小さい陽極酸化アルミナを製造することができる。
【００１７】
更に、本発明は、アルミニウムを電圧ｖで陽極酸化して四角格子配列の細孔を形成する第１の陽極酸化工程と、該陽極酸化で生成されたアルミナ膜を除去する第１のアルミナ膜除去工程と、該第１の陽極酸化工程で生成されたアルミナ膜が除去されたアルミニウムを電圧ｖ／√２で陽極酸化して細孔を形成する第２の陽極酸化工程とを備えることを特徴とする陽極酸化アルミナの製造方法を提供する。
【００１８】
斯かる陽極酸化アルミナの製造方法によれば、第１の陽極酸化工程における電圧の１／√２の電圧で第２の陽極酸化工程を実施することによって、第１の陽極酸化工程で形成された四角格子配列の細孔を基点として、隣接する４点の該細孔の中心に細孔を形成し得る。すなわち、第１の陽極酸化工程及び第２の陽極酸化工程で形成された細孔は、第１の陽極酸化工程のみで形成された細孔の格子間距離の１／√２の格子間距離を有する。
第１の陽極酸化工程から第２の陽極酸化工程を実施すること、すなわち陽極酸化工程を繰り返し実施することにより、細孔の配列周期の規則性を有しつつも、細孔の格子間距離が著しく小さい陽極酸化アルミナを製造することができる。
【００１９】
また、該陽極酸化アルミナの製造方法に於いて、前記第２の陽極酸化工程で生成されたアルミナ膜を除去する第２のアルミナ膜除去工程と、該アルミナ膜が除去されたアルミニウムを電圧ｖ／２で陽極酸化して細孔を形成する第３の陽極酸化工程とを備えることが好ましい。
【００２０】
斯かる陽極酸化アルミナの製造方法によれば、第１の陽極酸化工程における電圧の１／２の電圧で、すなわち、第２の陽極酸化工程における電圧の１／√２の電圧で第３の陽極酸化工程を実施することによって、第２の陽極酸化工程で形成された四角格子配列の細孔を基点として、隣接する４点の該細孔の中心に細孔を形成し得る。すなわち、第１の陽極酸化工程、第２の陽極酸化工程、及び第３の陽極酸化工程で形成された細孔は、第１の陽極酸化工程のみで形成された細孔の格子間距離の１／２の格子間距離を有する。
第１の陽極酸化工程から第３の陽極酸化工程を実施すること、すなわち陽極酸化工程を繰り返し実施することにより、細孔の配列周期の規則性を有しつつも、細孔の格子間距離が著しく小さい陽極酸化アルミナを製造することができる。
【００２１】
更に、本発明における陽極酸化アルミナの製造方法に於いて、前記第２のアルミナ膜除去工程と前記第３の陽極酸化工程との間に、前記第２のアルミナ膜除去工程でアルミニウム上に形成された窪みと窪みとの間に形成される凸部を削り平坦部を形成する平坦部形成工程を備えることが好ましい。
【００２２】
斯かる陽極酸化アルミナの製造方法によれば、前記第２のアルミナ膜除去工程と前記第３の陽極酸化工程との間に、前記第２のアルミナ膜除去工程でアルミニウム上に形成された窪みと窪み（以下、「窪み間」ともいう。）との間に形成される凸部を削り平坦部を形成するにより、第３の陽極酸化工程で新たに細孔が形成されうる位置である該細孔間を平坦にするため、第３の陽極酸化工程で細孔をより形成しやすくなる。
【００２３】
また、本発明における陽極酸化アルミナの製造方法に於いて、前記第１のアルミナ膜除去工程と前記第２の陽極酸化工程との間に、前記第１のアルミナ膜除去工程でアルミニウム上に形成された窪みと窪みとの間に形成される凸部を削り平坦部を形成する平坦部形成工程を備えることが好ましい。
【００２４】
更に、本発明における陽極酸化アルミナの製造方法に於いて、前記平坦部形成工程を化学物理研磨、又はドライエッチングの少なくとも一方で行うことが好ましい。
【００２５】
また、本発明における陽極酸化アルミナの製造方法に於いて、前記第１の陽極酸化工程前に、突起を有するインプリントモールドを用いて、前記アルミニウムの表面に窪みを形成するインプリント工程を備えるが好ましい。
【００２６】
斯かる陽極酸化アルミナの製造方法によれば、第１の陽極酸化工程前に、突起を有するインプリントモールドを用いて、前記アルミニウムの表面に窪みを形成することにより、該窪みが細孔を形成する開始点となるため、比較的配列周期の規則性の良い細孔を形成し得る。
更に、本発明は、上記の陽極酸化アルミナの製造方法により製造され、細孔が格子間距離１〜２００ｎｍで形成されてなる陽極酸化アルミナを提供する。
【００２７】
また、本発明は、上記の陽極酸化アルミナにおける前記細孔内に、機能性物質が埋設されてなる高密度構造体を提供する。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、細孔を規則的に配列させつつも、細孔の格子間距離が可及的に小さい陽極酸化アルミナを製造することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下に、本発明の好ましい実施の形態について、添付図面に基づき説明する。
【００３０】
第１実施形態
先ず、第１実施形態の陽極酸化アルミナの製造方法について説明する。
第１実施形態の陽極酸化アルミナの製造方法では、三角格子配列の細孔を有する陽極酸化アルミナの製造方法である。
第１実施形態の陽極酸化アルミナの製造方法では、図１に示すように、基板上に突起を成形することにより、インプリントモールドを形成するインプリントモールド形成工程Ｓ１と、該インプリントモールドを用いて、アルミニウムの表面に窪みを形成するインプリント工程Ｓ２と、該アルミニウムを電圧ｖで陽極酸化して三角格子配列の細孔を形成する第１の陽極酸化工程Ｓ３と、該第１の陽極酸化工程Ｓ３で生成されたアルミナ膜を除去する第１のアルミナ膜除去工程Ｓ４と、前記第１のアルミナ膜除去工程でアルミニウム上に形成された窪みと窪みとの間に形成される凸部を削り平坦部を形成する第１の平坦部形成工程Ｓ５と、該アルミニウムを電圧ｖ／√３で陽極酸化して細孔を形成する第２の陽極酸化工程Ｓ６と、該第２の陽極酸化工程Ｓ６で生成されたアルミナ膜を除去する第２のアルミナ膜除去工程Ｓ７と、前記第２のアルミナ膜除去工程でアルミニウム上に形成された窪みと窪みとの間に形成される凸部を削り平坦部を形成する第２の平坦部形成工程Ｓ８と、該アルミニウムを電圧ｖ／３で陽極酸化して細孔を形成する第３の陽極酸化工程Ｓ９とを実施する。
【００３１】
第１実施形態におけるインプリントモールド形成工程Ｓ１は、基板上に三角格子配列で配列された突起を成形することにより、インプリントモールドを形成する工程である。
インプリントモールド形成工程Ｓ１は、限定されるものではないが、例えば、基板上に、ポジ型電子ビームレジストや、電子ビームネガ型レジスト等の電子ビームレジストをスピンコートし、電子ビーム露光で突起を成形することによって、インプリントモールドを形成する工程である。
【００３２】
前記インプリントモールドの基板としては、アルミニウム、タンタル等の金属基板や、シリコン、ダイヤモンド、シリコンカーバイド、グラッシィカーボン等が挙げられる。微細加工が容易で汎用性があるという点では、シリコンが好ましく、また、強度が大きなことにより比較的多く繰り返し使用できるという点では、シリコンカーバイドが好ましい。グラッシィカーボンは高温用（２０００℃まで耐熱性あり）に適している。
【００３３】
前記突起の突起間の距離としては、１〜５００ｎｍであることが好ましい。前記突起の形状としては、限定されるものではないが、例えば、半円形、円錐形、三角錐や四角錐等の多角錐等が挙げられる。
【００３４】
前記インプリントモールド形成工程Ｓ１の具体例としては、ＳｉＣ基板上にポジ型電子ビームレジスト（商品名：ＺＥＰ−５２０、日本ゼオン（株）社製）を厚さ約０．１μｍにスピンコートし、電子ビーム露光装置で各突起に対して周辺の突起が正六角形状に約２００ｎｍの突起間の距離で配列したドットパタンを露光した後、これを現像して前記レジストに約２５ｎｍ径の細孔を開ける。この上に、電子ビーム蒸着装置を用いて約５０ｎｍの厚さのクロムを蒸着し、溶剤であるジグライム中に浸漬して超音波を印可し、レジスト上のクロムをレジストと共に除去することにより、クロムの突起を形成する。そして、このクロムをマスクとして、ＣＦ4ガスを用いた反応性ドライエッチング法によりＳｉＣ基板を約６０ｎｍの深さにエッチングする。この後、酸素プラズマでクロムを除去することにより、約２５ｎｍ径、高さ約６０ｎｍの突起が約２００ｎｍの突起間の距離で配列されたインプリントモールを形成することができる。
【００３５】
前記インプリント工程Ｓ２は、図２に示すように、前記インプリントモールド２０における突起２１を有する面をアルミニウム１０の表面に密着し、例えば、油圧プレス等を用いて圧力を印加することにより、前記アルミニウム１０の表面に三角格子配列となる窪み１１を形成する工程である。
【００３６】
前記インプリント工程Ｓ２を実施する前に、あらかじめ前記アルミニウム１０を２００〜５００℃で、２時間程度加熱処理した後、焼鈍処理を施すことが好ましい。
これによって、インプリントによる窪み１１の形成が容易となる。
【００３７】
前記インプリント工程Ｓ２におけるインプリントモールド２０としては、インプリントモールド形成工程Ｓ１で作製したインプリントモールド２０を用いることができるが、既存のインプリントモールド２０を用いることもできる。
【００３８】
前記アルミニウム１０としては、従来の陽極酸化アルミナの材料として用いられているアルミニウム１０を用いることができる。
【００３９】
前記アルミニウム１０の形状としては、限定されるものではないが、例えば、板状のものや、シリコン等のアルミニウム以外の材質からなる基板上に形成されたアルミニウム膜等を用いることができる。
【００４０】
前記アルミニウム１０の陽極酸化を行う表面としては、平滑性が高いことが好ましい。前記アルミニウム１０が陽極酸化される表面の平滑性が高いことにより、細孔を形成する際に、垂直性、直進性、及び独立性が比較的高く、更に、配列周期の規則性が良い細孔を形成し得る。
また、陽極酸化を行う前記アルミニウム１０の表面の平滑性を高めるには、例えば、該アルミニウム１０を電解研磨法で処理する方法がある。
電解研磨法としては、公知の方法を用いることができるが、一例としては、陽極として前記アルミニウム１０、電解液として過塩素酸（ＨＣｌＯ4）及びエタノールを１：４程度で混合した溶液を用い、数分間電解する方法が挙げられる。
【００４１】
前記インプリント工程Ｓ２の具体例では、前記インプリントモールド形成工程Ｓ１の具体例で形成した、突起２１が約２００ｎｍの突起間の距離でインプリントモールド２０を、アルミニウム板１０の表面に約８Ｎ／ｍｍ2の圧力で約１５秒間油圧プレスすることによって、２００ｎｍの窪み間の距離で三角格子配列となる窪み１１をアルミニウム板１０の表面上に形成することができる。
【００４２】
第１実施形態における第１の陽極酸化工程Ｓ３は、前記インプリントモールド２０により形成された窪み間の距離を有する窪み１１を備えるアルミニウム１０を電圧ｖで陽極酸化して、該窪み間と同じ距離の格子間距離で三角格子配列の細孔１３を形成する工程である。
第１実施形態における第１の陽極酸化工程Ｓ３では、図３に示すように、陽極としての前記アルミニウム１０と、陰極４０と、酸性電解液３０とを用いて、電圧ｖで陽極酸化して、前記アルミニウム１０に三角格子配列の細孔１３を形成する。
【００４３】
また、必要に応じて、該第１の陽極酸化工程後に、該細孔１３をリン酸溶液や水酸化カリウム溶液を用いてポアワイドニングすることによって、細孔１３の径を大きくすることができる。
【００４４】
前記酸化電解液３０としては、従来の陽極酸化で用いられている酸化電解液３０を用いることができ、限定されるものではないが、例えば、シュウ酸、硫酸、リン酸、クロム酸、マロン酸、ホウ酸、酒石酸、アジピン酸、コハク酸、クエン酸、スルホサリチル酸、ピロリン酸等が挙げられる。また、これらの酸を１種、若しくは２種以上組み合わせたものも用いることができる。
【００４５】
前記陰極４０としては、アルミニウム、白金等が挙げられる。
【００４６】
前記電圧ｖとしては、前記インプリント工程Ｓ２でアルミニウム１０の表面に形成された窪み１１の窪み間の距離に合った電圧を適宜調節することで、アルミニウム１０の表面に細孔１３を形成し、陽極酸化アルミナ１２を作製することができる。
例えば、酸化電解液３０としてシュウ酸を用いた場合に於いては、細孔１３の格子間距離ａ（ｎｍ）は、電圧ｖ（Ｖ）に対して、
ａ≒ｖ／０．４
との関係がある。すなわち、例えば、前記窪み１１の窪み間の距離がａである場合、前記電圧ｖ（Ｖ）を、
ｖ≒ａ×０．４
となるように陽極酸化電圧をかけると、該窪み１１の窪み間と同じ距離の格子間距離を有する細孔１３を形成することができる。
また、シュウ酸以外の酸化電解液３０に関しても、陽極酸化で形成される細孔１３の格子間距離は、陽極酸化電圧に比例するため、適宜調節することにより、所望の格子間距離を有する細孔１３を形成することができる。
【００４７】
前記第１の陽極酸化工程Ｓ３の具体例では、三角格子配列で約２００ｎｍの窪み間の距離を有する窪み１１が形成されたアルミニウム１０を陽極とし、アルミニウムを陰極４０とし、約０．３Ｍのシュウ酸を酸性電解液３０として用い、酸性電解液３０の温度約６℃下、電圧約８０Ｖ（該窪み１１の窪み間の距離（２００ｎｍ）×０．４）程度）で約６０分間陽極酸化することによって、該アルミニウム１０の表面に約２００ｎｍの三角格子配列の細孔１３を形成し、陽極酸化アルミナ１２を作製することができる。
また、必要に応じて、該陽極酸化アルミナ１２をリン酸約５質量％で、温度約３０℃、時間約２０分間、エッチングレート約０．８ｎｍ／分の条件下でポアワイドニングすることによって、該陽極酸化アルミナ１２の細孔１３をより大きくすることができる。
【００４８】
前記第１のアルミナ膜除去工程Ｓ４は、前記第１の陽極酸化工程Ｓ３で生成されたアルミナ膜１２を除去する工程である。
前記第１のアルミナ膜除去工程Ｓ４では、図４に示すように、該アルミナ膜１２をエッチングすることによって、該アルミナ膜１２を除去することができる。
該エッチングに用いる溶液としては、従来のエッチングに用いる溶液を用いることができるが、限定されるものではないが、リン酸と酸化クロムとの混合溶液を例示することができる。
前記第１のアルミナ膜除去工程Ｓ４の具体例では、前記アルミナ膜１２をリン酸約６質量％、酸化クロム約１．８質量％である混合溶液において、温度約６０℃で約６０分エッチングすることによって、該アルミナ膜１２を除去することができる。
【００４９】
前記第１の平坦部形成工程Ｓ５は、前記第１のアルミナ膜除去工程でアルミニウム上に形成された窪みと窪みとの間に形成される凸部を削り平坦部を形成する工程である。前記第１の平坦部形成工程では、図５に示すように、該アルミニウム１０をイオンビームエッチング処理することによって、該アルミニウム１０の窪み１１間に形成される凸部１５を削り平坦部を形成することができる。
該イオンビームエッチングの処理条件は、適宜調節することができ、例えば、処理時間は、陽極酸化で形成された凸部１５の高さによって、すなわち陽極酸化電圧によって、適宜調節し、陽極酸化電圧が小さい場合は、それに比例して処理時間を小さくすることで調節することができる。
前記第１の平坦部形成工程Ｓ５の具体例では、前記第１のアルミナ膜除去工程Ｓ４の具体例でアルミナ膜１２が除去されたアルミニウム１０（８０Ｖで陽極酸化されたアルミニウム１０）を一例に挙げると、アルゴンイオンビームで、加速電圧約１．０ｋＶ、ビーム電流密度約０．４ｍＡ／ｃｍ2、ビーム入射角度約２０度（下地表面を０度とした場合）の条件下で数十分間イオンビームエッチングすることによって、該アルミニウム１０の窪み１１間に平坦部を形成することができる。
【００５０】
第１実施形態における第２の陽極酸化工程Ｓ６は、図６に示すように、該アルミニウム１０を電圧ｖ／√３で陽極酸化して細孔１３を形成する工程である。
第１の陽極酸化工程の１／√３の電圧で第２の陽極酸化工程Ｓ６を実施することによって、図７（ａ）に示すように、第１の陽極酸化工程Ｓ３で形成された三角格子配列の細孔１３を基点として、隣接する３点の該細孔１３の中心に細孔１３を形成し得る。すなわち、第１の陽極酸化工程Ｓ３及び第２の陽極酸化工程Ｓ６で形成された細孔１３は、第１の陽極酸化工程Ｓ３のみで形成された細孔１３の格子間距離の１／√３の格子間距離を有する。
これにより、細孔１３の配列周期の規則性を有しつつも、従来の方法に比して、細孔１３の格子間距離が比較的小さい陽極酸化アルミナ１２を製造することができる。
【００５１】
前記第２の陽極酸化工程Ｓ６の具体例では、前記第１の平坦部形成工程Ｓ５の具体例で平坦部を形成されたアルミニウムを、電圧約４６Ｖ（前記第１の陽極酸化工程の電圧（８０Ｖ）×（１／√３））で、そして電圧以外は前記第１の陽極酸化工程Ｓ３と同じ方法で、陽極酸化することによって、該アルミニウム１０の表面に約１１５ｎｍ（前記第１の陽極酸化工程で形成された細孔の格子間距離（２００ｎｍ）×（１／√３））の三角格子配列の細孔１３を形成し、陽極酸化アルミナ１２を作製することができる。
【００５２】
前記第２のアルミナ膜除去工程Ｓ７は、前記第２の陽極酸化工程で生成されたアルミナ膜１２を除去する工程である。
前記第２のアルミナ膜除去工程Ｓ７の具体例では、前記第１のアルミナ膜除去工程Ｓ４の具体例と同様の方法を用いることができる。
【００５３】
前記第２の平坦部形成工程Ｓ８は、該アルミナ膜１２が除去されたアルミニウム１０の窪み１１間に形成される凸部１５を削り平坦部を形成する工程である。
前記第２の平坦部形成工程Ｓ８の具体例では、前記第１の平坦部形成工程Ｓ５の具体例
におけるイオンビームの照射時間を約５分とし、それ以外は前記第１の平坦部形成工程Ｓ５の具体例と同様の方法を用いることができる。
【００５４】
前記第３の陽極酸化工程Ｓ９は、該アルミニウム１０を電圧ｖ／３で陽極酸化して細孔１３を形成する工程である。
また、第１の陽極酸化工程Ｓ３の１／３の電圧で、すなわち、第２の陽極酸化工程Ｓ６の１／√３の電圧で第３の陽極酸化工程Ｓ９を実施することによって、図７（ｂ）に示すように、第２の陽極酸化工程Ｓ６で形成された三角格子配列の細孔１３を基点として、隣接する３点の該細孔１３の中心に細孔１３を形成し得る。すなわち、第１の陽極酸化工程Ｓ３、第２の陽極酸化工程Ｓ６、及び第３の陽極酸化工程Ｓ９で形成された細孔１３は、第１の陽極酸化工程Ｓ３のみで形成された細孔１３の格子間距離の１／３の格子間距離を有する。
これにより、細孔１３の配列周期の規則性を有しつつも、さらに、細孔１３の格子間距離が比較的小さい陽極酸化アルミナ１２を製造することができる。
【００５５】
前記第３の陽極酸化工程Ｓ９の具体例では、前記第２の平坦部形成工程Ｓ８の具体例で平坦部を形成されたアルミニウムを、電圧約２７Ｖ（前記第１の陽極酸化工程の電圧（８０Ｖ）×（１／３））で、そして電圧以外は前記第１の陽極酸化工程Ｓ３と同じ方法で、陽極酸化することによって、該アルミニウム１０の表面に約６７ｎｍ（前記第１の陽極酸化工程で形成された細孔の格子間距離（２００ｎｍ）×（１／３））の三角格子配列の細孔１３を形成することができる。
【００５６】
第２実施形態
次に、第２実施形態の陽極酸化アルミナの製造方法について説明する。
尚、第１実施形態と重複する説明は省略し、各部の名称及び図番は第１実施形態のものを適宜援用し、第２実施形態で特に説明のないものは、第１実施形態で説明したものと同じ内容とする。
【００５７】
第２実施形態の陽極酸化アルミナの製造方法は、四角格子配列の細孔１３を有する陽極酸化アルミナの製造方法である。
第２実施形態の陽極酸化アルミナの製造方法は、図１に示すように、インプリントモールド形成工程Ｓ１と、インプリント工程Ｓ２と、第１の陽極酸化工程Ｓ３と、第１のアルミナ膜除去工程Ｓ４と、第１の平坦部形成工程Ｓ５と、第２の陽極酸化工程Ｓ６と、第２のアルミナ膜除去工程Ｓ７と、第２の平坦部形成工程Ｓ８と、第３の陽極酸化工程Ｓ９とを備える。
【００５８】
第２実施形態の陽極酸化アルミナの製造方法のインプリントモールド形成工程Ｓ１では、基板上に四角格子配列と同じ配列となるような窪み１１に形成し得るように、突起２１を成形して、インプリントモールド２０を形成する。
【００５９】
第２実施形態の第１の陽極酸化工程は、インプリント工程でインプリントされたアルミニウム１０を電圧ｖで陽極酸化して四角格子配列の細孔１３を形成する工程である。
【００６０】
第２実施形態における第２の陽極酸化工程は、該アルミニウム１０に関して、第１のアルミナ膜除去工程、第１の平坦部形成工程が実施した後に、該アルミニウム１０を電圧ｖ／√２で陽極酸化して細孔１３を形成する工程である。
前記第１の陽極酸化工程の１／√２の電圧で該第２の陽極酸化工程を実施することによって、図８（ａ）に示すように、第１の陽極酸化工程で形成された三角格子配列の細孔１３を基点として、隣接する３点の該細孔１３の中心に細孔１３を該アルミニウム１０上に形成し得る。すなわち、第１の陽極酸化工程及び第２の陽極酸化工程で形成された細孔１３は、第１の陽極酸化工程のみで形成された細孔１３の格子間距離の１／√２の格子間距離を有する。
これにより、細孔１３の配列周期の規則性を有しつつも、従来の方法に比して、細孔１３の格子間距離が比較的小さい陽極酸化アルミナ１２を製造することができる。
【００６１】
第２実施形態における第３の陽極酸化工程は、前記アルミニウム１０に関して、第２のアルミナ膜除去工程、第２の平坦部形成工程が実施した後に、該アルミニウム１０を電圧ｖ／２で陽極酸化して細孔１３を形成する工程である。
また、第１の陽極酸化工程の１／２の電圧で、すなわち、第２の陽極酸化工程の１／√２の電圧で第３の陽極酸化工程を実施することによって、第２の陽極酸化工程で形成された四角格子配列の細孔１３を基点として、隣接する４点の該細孔１３の中心に細孔１３を形成し得る。すなわち、第１の陽極酸化工程、第２の陽極酸化工程、及び第３の陽極酸化工程で形成された細孔１３は、第１の陽極酸化工程のみで形成された細孔１３の格子間距離の１／２の格子間距離を有する。
これにより、細孔１３の配列周期の規則性を有しつつも、さらに、細孔１３の格子間距離が比較的小さい陽極酸化アルミナ１２を製造することができる。
【００６２】
他実施形態
第１、第２実施形態の陽極酸化アルミナの製造方法は、上記の通りであるが、本発明は第１、第２実施形態に限定されず、適宜変更可能である。
例えば、第１、第２実施形態の陽極酸化アルミナの製造方法では、第１の陽極酸化工程の前に、インプリント工程を実施しているが、これに限定されるものではなく、例えば、フォトリソグラフィー法、電子ビームリソグラフィー法等の従来の窪み１１を形成する方法で窪み１１を形成することもできる。
また、第１実施形態の第１の陽極酸化工程Ｓ３では、該窪み１１の窪み間と同じ距離の格子間距離を有する細孔１３を形成するように陽極酸化電圧をかけるが、これに限定されるものではない。すなわち、第１の陽極酸化工程Ｓ３において、例えば、酸化電解液３０としてシュウ酸を用いる場合で、更に、前記窪み１１の窪み間の距離がａである場合、前記電圧ｖ（Ｖ）を、
ｖ≒ａ×０．４×（１／√３）
となるように陽極酸化電圧をかけると、図７（ａ）に示すように、該窪み１１の１／√３倍の窪み間と同じ距離となる格子間距離を有する細孔１３を形成することができる。
【００６３】
該第１の陽極酸化工程Ｓ３の具体例では、第１実施形態の第２の陽極酸化工程Ｓ６の具体例と同様の方法を用いることができる。
【００６４】
更に、陽極酸化を４回以上繰り返して行うことも本発明の範囲内である。すなわち、ｎ回目に行う陽極酸化の電圧をｖnとし、ｎ＋１回目に行う陽極酸化の電圧をｖn+1とすると、
ｖn+1＝ｖn×（１／√３）
となる関係を保ちながら、繰り返し陽極酸化を繰り返して行うことも本発明の範囲内である。尚、ここで、ｎは正の整数である。
このように繰り返し陽極酸化工程を実施することにより、細孔１３の配列周期の規則性を有しつつも、細孔１３の格子間距離が可及的に小さい陽極酸化アルミナ１２を製造することができる。
【００６５】
本発明における陽極酸化アルミナの製造方法によって製造される陽極酸化アルミナの細孔の格子間距離は、例えば、１〜２００ｎｍとすることができ、より具体的には、１〜３３ｎｍとすることができる。
例えば、１１ｎｍの格子間距離を有する細孔を備える陽極酸化アルミナは、下記の方法で製造することができる。すなわち、最初の陽極酸化工程により、三角格子配列で且つ格子間距離が約１００ｎｍである細孔１３が形成された場合では、さらに、段階的に陽極酸化電圧を１／√３倍ずつ下げて４回陽極酸化することによって、約１１ｎｍ（１００×（１／√３）4ｎｍ）の格子間距離を有する細孔１３を形成することができる。
【００６６】
また、第１、第２実施形態の平坦部形成工程では、イオンビームエッチングで平坦部を形成しているが、イオンビームエッチングに限定されるものではなく、平坦部を形成する方法であればどの方法で平坦部を形成しても良い。例えば、イオンビームエッチング以外のドライエッチング（反応性イオンエッチング、スパッタエッチング等）で平坦部を形成しても良い。更に、化学物理研磨で平坦部を形成しても良い。また、これらの方法を併用しても良い。
【００６７】
本実施形態における陽極酸化アルミナの製造方法は上記の如く構成されてなるが、次に本実施形態に係る陽極酸化アルミナ、及び高密度構造体について説明する。
【００６８】
本実施形態に係る陽極酸化アルミナは、本実施形態における陽極酸化アルミナの製造方法により製造され、細孔が、格子間距離１〜２００ｎｍで形成されてなる。
【００６９】
本実施形態に係る高密度構造体は、本実施形態に係る陽極酸化アルミナにおける細孔内に、機能性物質が埋設されてなる。
機能性物質としては、限定されるものではないが、例えば、半導体、磁性体、有機物等が挙げられる。
本実施形態に係る高密度構造体は、高密度記録媒体、電子素子（超高速トランジスタ等）、光素子（高輝度発光素子、半導体レーザー、高速光スイッチング素子等）等として用いられ、精密濾過膜、ナノバイオロジー等へ応用される。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】一実施形態における陽極酸化アルミナの製造方法のフロー。
【図２】一実施形態におけるインプリント工程の断面図。
【図３】一実施形態における第１の陽極酸化工程の断面図。
【図４】一実施形態におけるアルミナ膜除去工程前後の陽極酸化アルミナ及びアルミニウムの断面図。
【図５】一実施形態における平坦部形成工程前後のアルミニウムの断面図。
【図６】一実施形態における第２の陽極酸化工程の断面図。
【図７】一実施形態における陽極酸化工程前後のアルミニウム及び陽極酸化アルミナの平面図（細孔が三角格子配列である場合）。
【図８】一実施形態における陽極酸化工程前後のアルミニウム及び陽極酸化アルミナの平面図（細孔が四角格子配列である場合）。
【符号の説明】
【００７１】
１０：アルミニウム、１１：窪み、１２：アルミナ膜（陽極酸化アルミナ）、１３：細孔、１５：凸部、２０：インプリントモールド、２１：突起、３０：酸性電解液、４０：陰極
【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６】
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【図７】
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【図８】
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