JP2009030079A - 微細構造体の製造方法および微細構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】濾過流量に優れ、平坦性にも優れたポーラスアルミナメンブレンフィルター、ならびに、このポーラスアルミナメンブレンフィルターとして好適に用いることができる微細構造体およびその製造方法の提供。
【解決手段】アルミニウム基板を陽極酸化してマイクロポアを有する酸化皮膜を形成する陽極酸化処理と、
前記陽極酸化処理後にアルミニウム基板を除去し、前記酸化皮膜をアルミニウム基板から分離する分離処理と、
前記分離処理により分離された酸化皮膜のマイクロポアを貫通させる貫通化処理と、
前記貫通化処理によりマイクロポアを貫通した酸化皮膜を、０．５ｇ／ｃｍ²以上の荷重をかけながら、１００℃以上の温度で加熱する加熱処理と、
を少なくともこの順に施すことにより、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

Description

本発明は、微細構造体の製造方法および微細構造体に関する。

精密濾過分野において実用化されているメンブレンフィルタとしては、有機系メンブレンフィルタおよび無機系メンブレンフィルタが知られている。

有機系メンブレンフィルタの多くは、細孔が独立したものではなく、また孔径分布も比較的広いため、フィルタの最も重要な機能である特定物（例えば、ＣＭＰスラリー粒子；レジスト用顔料・染料；ＩＪインク；磁性体；細胞（セルカルチャーインサート用途など）；フラーレンなどのサイズ分画を有する分子；ＤＭＳＯなどの溶剤；等）の分離精度を向上させるための研究が各方面で進められている。

例えば、非特許文献１には、ポリマーよりなる有機皮膜に、原子炉から生じる高エネルギー粒子を照射し、粒子が有機皮膜を通過した飛跡をエッチング処理することにより細孔を形成する、いわゆるトラックエッチング方式が提案されている。
しかしながら、このトラックエッチング方式は、有機皮膜に対して直行した細孔径分布の狭い独立した細孔が得られるが、飛跡形成時に重複して粒子が入射することによる二重孔の発生を避けるため、孔密度、いわゆる空隙率を上げることができないという問題があった。

一方、このような問題点のない無機系メンブレンフィルタとしては、アルミニウムの陽極酸化皮膜を利用したポーラスアルミナメンブレンフィルタが知られている（例えば、非特許文献２参照。）。
このポーラスアルミナメンブレンフィルタは、アルミニウムを酸性電解液中で陽極酸化処理することで、細孔径分布の狭い独立した細孔が、高い空隙率で配置されているため、時間当たりの濾過流量の高く、また安価に製造することができる。

しかしながら、ポーラスアルミナメンブレンフィルタは、その構造体自体がアルミニウムの陽極酸化皮膜であることから、その耐久性を向上させるために、反りの発生を抑制し、平坦化させる必要があった。

Ｔ．Ｄ．Ｂｒｏｃｋ，Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ，Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈ，Ｉｎｃ．，Ｍａｄｉｓｏｎ（１９８３） 益田秀樹，「陽極酸化を用いたポーラスメンブレンの新技術」， アルトピア，１９９５年７月

したがって、本発明は、濾過流量に優れ、平坦性にも優れたポーラスアルミナメンブレンフィルタ、ならびに、このポーラスアルミナメンブレンフィルタとして好適に用いることができる微細構造体およびその製造方法を提供することを目的とする。

本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意検討した結果、マイクロポアを有する陽極酸化皮膜を形成した後に所定の荷重をかけた状態で加熱処理することにより、得られる微細構造体を用いたポーラスアルミナメンブレンフィルタが、濾過流量に優れ、平坦性にも優れることを見出し、本発明を完成させた。
即ち、本発明は、以下の（１）〜（５）を提供する。

（１）アルミニウム基板を陽極酸化してマイクロポアを有する酸化皮膜を形成する陽極酸化処理と、
上記陽極酸化処理後にアルミニウム基板を除去し、上記酸化皮膜をアルミニウム基板から分離する分離処理と、
上記分離処理により分離された酸化皮膜のマイクロポアを貫通させる貫通化処理と、
上記貫通化処理によりマイクロポアを貫通した酸化皮膜を、０．５ｇ／ｃｍ²以上の荷重をかけながら、１００℃以上の温度で加熱する加熱処理と、
を少なくともこの順に施すことにより、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。

（２）上記加熱処理における上記荷重をかける方法が、上記加熱処理における上記温度で形状変化が起こらない平坦な素材により上記酸化皮膜を挟み、加圧する方法である、上記（１）に記載の微細構造体の製造方法。

（３）上記（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。

（４）上記マイクロポアのポア径の分散が平均径の３％以内であり、幅１０ｍｍあたりの反りの大きさが２０μｍ以下である上記（３）に記載の微細構造体。

（５）上記（３）または（４）に記載の微細構造体を用いるポーラスアルミナメンブレンフィルタ。

以下に説明するように、本発明によれば、濾過流量に優れ、平坦性にも優れたポーラスアルミナメンブレンフィルタ、ならびに、このポーラスアルミナメンブレンフィルタとして好適に用いることができる微細構造体およびその製造方法を提供することができる。
また、本発明のポーラスアルミナメンブレンフィルタは、耐久性が高いため高圧条件での濾過処理でもフィルタ自体が壊れにくく、更に濾過流量を向上させることができため、非常に有用である。

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、アルミニウム基板を陽極酸化してマイクロポアを有する酸化皮膜を形成する陽極酸化処理（以下、「陽極酸化処理（Ａ）」ともいう。）と、上記陽極酸化処理後にアルミニウム基板を除去し、上記酸化皮膜をアルミニウム基板から分離する分離処理（以下、「分離処理（Ｂ）」ともいう。）と、上記分離処理により分離された酸化皮膜のマイクロポアを貫通させる貫通化処理（以下、「貫通化処理（Ｃ）」ともいう。）と、上記貫通化処理によりマイクロポアを貫通した酸化皮膜を、０．５ｇ／ｃｍ²以上の荷重をかけながら、１００℃以上の温度で加熱する加熱処理（以下、「加熱処理（Ｄ）」ともいう。）と、を少なくともこの順に施すことにより、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。
以下に、アルミニウム基板および各処理について詳述する。

〔アルミニウム基板〕
アルミニウム基板は、特に限定されず、その具体例としては、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；等が挙げられる。

本発明においては、アルミニウム基板のうち、後述する陽極酸化処理を施す表面は、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、マイクロポアのポア配列の規則性が十分となる。

また、本発明においては、アルミニウム基板のうち、後述する陽極酸化処理を施す表面は、あらかじめ脱脂処理および鏡面仕上げ処理が施されるのが好ましく、特に、ポア配列の規則性を向上させる観点から、熱処理が施されるのが好ましい。

＜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。具体的には、例えば、アルミニウム基板を加熱オーブンに入れる方法等が挙げられる。
このような熱処理を施すことにより、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。
また、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等が挙げられる。

＜脱脂処理＞
脱脂処理は、酸、アルカリ、有機溶剤等を用いて、アルミニウム基板表面に付着した、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。

脱脂処理としては、具体的には、例えば、各種アルコール（例えば、メタノール等）、各種ケトン（例えば、メチルエチルケトン等）、ベンジン、揮発油等の有機溶剤を常温でアルミニウム基板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基板表面に接触させ、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基板表面に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基板表面に３０秒間程度接触させつつ、アルミニウム基板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基板表面に接触させつつ、アルミニウム基板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℃でアルミニウム基板表面に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基板表面に接触させ、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基板表面に３０〜１８０秒間接触させ、その後、水洗する方法（リン酸塩法）；等が挙げられる。

これらのうち、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観点から、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。

また、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。

＜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、例えば、アルミニウム基板の圧延時に発生した圧延筋等をなくして、電着法等による封孔処理の均一性や再現性を向上させるために行われる。
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等が挙げられる。具体的には、研磨剤を用いる場合、使用す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。

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等が挙げられる。
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。

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；米国特許第２７０８６５５号明細書に記載されている方法；「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；等が好適に挙げられる。
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。

これらの方法は、適宜組み合わせて用いることができる。具体的には、例えば、研磨剤を粗い粒子から細かい粒子へと経時的に変更する機械研磨を施し、その後、電解研磨を施す方法が好適に挙げられる。

鏡面仕上げ処理により、例えば、平均表面粗さＲ_a０．１μｍ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Ｒ_a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。

〔陽極酸化処理（Ａ）〕
陽極酸化処理（Ａ）は、アルミニウム基板を陽極酸化することにより、該アルミニウム基板表面にマイクロポアを有する酸化皮膜を形成する処理である。
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。

自己規則化法によりマイクロポアを形成するには、後述する陽極酸化処理（ａ−１）を実施すればよいが、好ましくは、後述する陽極酸化処理（ａ−１）、脱膜処理（ａ−２）および再陽極酸化処理（ａ−３）をこの順に実施する方法により形成するのが好ましい。

＜陽極酸化処理（ａ−１）＞
陽極酸化処理（ａ−１）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。特に、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。このようなかくはん装置としては、例えば、「マグネティックスターラーＨＳ−５０Ｄ（ＡＳ ＯＮＥ製）」等が挙げられる。

陽極酸化処理（ａ−１）は、例えば、酸濃度０．０１〜５ｍｏｌ／Ｌ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（ａ−１）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、グリコール酸、酒石酸、りんご酸、クエ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。

陽極酸化処理（ａ−１）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０．０１〜５ｍｏｌ／Ｌ、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０．０５〜３ｍｏｌ／Ｌ、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０．１〜１ｍｏｌ／Ｌ、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。

陽極酸化処理（ａ−１）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。

陽極酸化処理（ａ−１）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。

本発明においては、このような陽極酸化処理（ａ−１）により形成される陽極酸化皮膜の膜厚は、０．１〜２０００μｍであるのが好ましく、１〜１０００μｍであるのがより好ましく、１０〜５００μｍであるのが更に好ましい。

また、本発明においては、このような陽極酸化処理（ａ−１）により形成されるマイクロポアのポア径は、０．０１〜０．５μｍであるのが好ましい。
また、このような陽極酸化処理（ａ−１）により形成されるマイクロポアは、１μｍ²の範囲において、ポア径の分散が平均径の３％以内であることが好ましく、２％以内であることがより好ましい。なお、ポア径の平均径および分散はそれぞれ下記式で求めることができる。
平均径：μ_x＝（１／ｎ）ΣＸｉ
分散：σ²＝（１／ｎ）（ΣＸｉ²）−μ_x ²
分散／平均径＝σ／μ_x≦０．０３
ここで、Ｘｉは、１μｍ²の範囲で測定された１個のマイクロポアのポア径である。

更に、本発明においては、このような陽極酸化処理（ａ−１）により形成されるマイクロポアの平均ポア密度は、５０〜１５００個／μｍ²であるのが好ましい。
更に、このような陽極酸化処理（ａ−１）により形成される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。
ここで、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。

＜脱膜処理（ａ−２）＞
脱膜処理（ａ−２）は、上記陽極酸化処理（ａ−１）によりアルミニウム基板表面に形成した陽極酸化皮膜を溶解させて除去する処理である。
上記陽極酸化処理（ａ−１）によりアルミニウム基板表面に陽極酸化皮膜を形成した後、後述する分離処理（Ｂ）を直ちに施してもよいが、上記陽極酸化処理（ａ−１）の後、更に脱膜処理（ａ−２）および後述する再陽極酸化処理（ａ−３）をこの順で施した後に、後述する分離処理（Ｂ）を施すのが好ましい。

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（ａ−２）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ことができる。したがって、脱膜処理（ａ−２）では、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。

アルミナ溶解液は、クロム化合物、硝酸、リン酸、ジルコニウム系化合物、チタン系化合物、リチウム塩、セリウム塩、マグネシウム塩、ケイフッ化ナトリウム、フッ化亜鉛、マンガン化合物、モリブデン化合物、マグネシウム化合物、バリウム化合物およびハロゲン単体からなる群から選ばれる少なくとも１種を含有した水溶液が好ましい。

具体的なクロム化合物としては、例えば、酸化クロム（ＩＩＩ）、無水クロム（ＶＩ）酸等が挙げられる。
ジルコニウム系化合物としては、例えば、フッ化ジルコンアンモニウム、フッ化ジルコニウム、塩化ジルコニウムが挙げられる。
チタン化合物としては、例えば、酸化チタン、硫化チタンが挙げられる。
リチウム塩としては、例えば、フッ化リチウム、塩化リチウムが挙げられる。
セリウム塩としては、例えば、フッ化セリウム、塩化セリウムが挙げられる。
マグネシウム塩としては、例えば、硫化マグネシウムが挙げられる。
マンガン化合物としては、例えば、過マンガン酸ナトリウム、過マンガン酸カルシウムが挙げられる。
モリブデン化合物としては、例えば、モリブデン酸ナトリウムが挙げられる。
マグネシウム化合物としては、例えば、フッ化マグネシウム・五水和物が挙げられる。
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。
ハロゲン単体としては、例えば、塩素、フッ素、臭素が挙げられる。

中でも、上記アルミナ溶解液が、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。
酸濃度としては、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基板が溶解するおそれがある。

アルミナ溶解液は、−１０℃以上であるのが好ましく、−５℃以上であるのがより好ましく、０℃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。

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。

脱膜処理（ａ−２）は、陽極酸化皮膜が形成されたアルミニウム基板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。

浸せき法は、陽極酸化皮膜が形成されたアルミニウム基板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、５時間以上であるのが更に好ましい。

＜再陽極酸化処理（ａ−３）＞
上記脱膜処理（ａ−２）により陽極酸化皮膜を除去して、アルミニウム基板の表面に規則的な窪みを形成した後、再び陽極酸化処理を施すことで、マイクロポアの規則化度がより高い陽極酸化皮膜を形成することができる。
再陽極酸化処理（ａ−３）は、従来公知の方法を用いることができるが、上述した陽極酸化処理（ａ−１）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。

また、再陽極酸化処理（ａ−３）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、再陽極酸化処理（ａ−３）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。

本発明においては、このような再陽極酸化処理（ａ−３）により形成される陽極酸化皮膜の膜厚は、０．１〜１０００μｍであるのが好ましく、１〜５００μｍであるのがより好ましく、１０〜５００μｍであるのが更に好ましい。

また、本発明においては、このような陽極酸化処理（ａ−３）により形成されるマイクロポアのポア径は０．０１〜０．５μｍであるのが好ましい。
また、このような再陽極酸化処理（ａ−３）により形成されるマイクロポアは、１μｍ²の範囲において、ポア径の分散が平均径の３％以内であることが好ましく、２％以内であることがより好ましい。

更に、本発明においては、このような陽極酸化処理（ａ−３）により形成されるマイクロポアの平均ポア密度は５０〜１５００個／μｍ²であるのが好ましい。
更に、このような陽極酸化処理（ａ−３）により形成される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。

本発明においては、上述した陽極酸化処理（ａ−１）および脱膜処理（ａ−２）に代えて、例えば、物理的方法、粒子線法、ブロックコポリマー法、レジストパターン・露光・エッチング法等により、上述した再陽極酸化処理（ａ−３）によるマイクロポア生成の起点となる窪みを形成させてもよい。

＜物理的方法＞
例えば、インプリント法（突起を有する基板またはロールをアルミニウム板に圧接し、凹部を形成する、転写法、プレスパターニング法）を用いる方法が挙げられる。具体的には、複数の突起を表面に有する基板をアルミニウム表面に押し付けて窪みを形成させる方法が挙げられる。例えば、特開平１０−１２１２９２号公報に記載されている方法を用いることができる。
また、アルミニウム表面にポリスチレン球を稠密状態で配列させ、その上からＳｉＯ₂を蒸着した後、ポリスチレン球を除去し、蒸着されたＳｉＯ₂をマスクとして基板をエッチングして窪みを形成させる方法も挙げられる。

＜粒子線法＞
粒子線法は、アルミニウム表面に粒子線を照射して窪みを形成させる方法である。粒子線法は、窪みの位置を自由に制御することができるという利点を有する。
粒子線としては、例えば、荷電粒子ビーム、集束イオンビーム（ＦＩＢ：Focused Ion Beam）、電子ビームが挙げられる。
粒子線法としては、例えば、特開２００１−１０５４００号公報に記載されている方法を用いることもできる。

＜ブロックコポリマー法＞
ブロックコポリマー法は、アルミニウム表面にブロックコポリマー層を形成させ、熱アニールによりブロックコポリマー層に海島構造を形成させた後、島部分を除去して窪みを形成させる方法である。
ブロックコポリマー法としては、例えば、特開２００３−１２９２８８号公報に記載されている方法を用いることができる。

＜レジストパターン・露光・エッチング法＞
レジストパターン・露光・エッチング法は、フォトリソグラフィあるいは電子ビームリソグラフィ法によりアルミニウム板表面のレジストに露光および現像を施し、レジストパタンを形成した後これをエッチングする。レジストを設け、エッチングしてアルミニウム表面まで貫通した窪みを形成させる方法である。

また、本発明においては、上記陽極酸化処理（Ａ）として、下記（１）〜（４）の工程をこの順に施すことにより、アルミニウム基板表面にマイクロポアを有する酸化皮膜を形成してもよい。
（１）アルミニウム基板の表面を陽極酸化して、アルミニウム基板の表面にマイクロポアを有する陽極酸化皮膜を形成する工程
（２）酸またはアルカリを用いて、上記陽極酸化皮膜を部分的に溶解させる工程
（３）陽極酸化処理を実施して上記マイクロポアを深さ方向に成長させる工程
（４）上記マイクロポアの断面形状の変曲点よりも上方の陽極酸化皮膜を除去する工程

＜工程（１）＞
工程（１）では、アルミニウム基板の少なくとも一方の表面を陽極酸化処理して、該アルミニウム基板の表面にマイクロポアを有する陽極酸化皮膜を形成する。
工程（１）は、上記陽極酸化処理（ａ−１）と同様の手順で実施することができる。
図１は、アルミニウム基板および該アルミニウム基板上に形成される陽極酸化皮膜の模式的な端面図である。
図１（Ａ）は、工程（１）により、アルミニウム基板１２ａ表面に、マイクロポア１６ａを有する陽極酸化皮膜１４ａが形成された状態を示している。

＜工程（２）＞
工程（２）では、工程（１）で形成した陽極酸化皮膜を、酸またはアルカリを用いて、部分的に溶解させる。
ここで、陽極酸化皮膜を部分的に溶解させるとは、工程（１）で形成した陽極酸化皮膜を完全に溶解させるのではなく、図１（Ｂ）に示されるように、アルミニウム基板１２ａ上に、マイクロポア１６ｂを有する陽極酸化皮膜１４ｂが残存するように、図１（Ａ）に示す陽極酸化皮膜１４ａの表面およびマイクロポア１６ａの内部を部分的に溶解させることを示す。
また、陽極酸化皮膜の溶解量は、陽極酸化皮膜全体の０．００１〜５０質量％であるのが好ましく、０．００５〜３０質量％であるのがより好ましく、０．０１〜１５質量％であるのが更に好ましい。溶解量が上記範囲であると、陽極酸化皮膜の表面の配列が不規則な部分を溶解させて、マイクロポアの配列の規則性を高くすることができるとともに、マイクロポアの底部分に陽極酸化皮膜を残存させて、工程（３）で実施する陽極酸化処理の起点を残すことができる。

工程（２）は、アルミニウム基板上に形成された陽極酸化皮膜を酸水溶液またはアルカリ水溶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。

工程（２）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。中でも、クロム酸を含有しない水溶液が安全性に優れる点で好ましい。酸水溶液の濃度は０．０１〜１ｍｏｌ／Ｌであるのが好ましい。酸水溶液の温度は、２５〜６０℃であるのが好ましい。
工程（２）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０．０１〜１ｍｏｌ／Ｌ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、０．５ｍｏｌ／Ｌ、４０℃のリン酸水溶液、０．０５ｍｏｌ／Ｌ、３０℃の水酸化ナトリウム水溶液または０．０５ｍｏｌ／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、８〜１２０分であるのが好ましく、１０〜９０分であるのがより好ましく、１５〜６０分であるのが更に好ましい。

＜工程（３）＞
工程（３）では、工程（２）で陽極酸化皮膜が部分的に溶解されたアルミニウム基板に対して、再び陽極酸化処理を実施してマイクロポアを深さ方向に成長させる。
図１（Ｃ）に示されるように、工程（３）の陽極酸化処理により、図１（Ｂ）に示されるアルミニウム基板１２ａの酸化反応が進行し、アルミニウム基板１２ｂ上に、マイクロポア１６ｂよりも深さ方向に成長したマイクロポア１６ｃを有する陽極酸化皮膜１４ｃが形成される。

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、上述した陽極酸化処理（ａ−１）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、後に電着処理を行う場合に、均一化することができる。

陽極酸化皮膜の厚さの増加量は、０．１〜１００μｍであるのが好ましく、０．５〜５０μｍであるのがより好ましい。増加量が上記範囲であると、ポアの配列の規則性をより高くすることができる。

＜工程（４）＞
工程（４）では、図１（Ｃ）に示されるマイクロポア１６ｃの断面形状の変曲点３０よりも上方の陽極酸化皮膜を除去する。自己規則化法により形成されるマイクロポアは、図１（Ｃ）に示されるように、マイクロポア１６ｃの上部を除いて、断面形状が略直管形状になる。言い換えると、マイクロポア１６ｃの上部には、該マイクロポア１６ｃの残りの部分とは断面形状が異なる部分（異形部分）２０が存在する。工程（４）では、このようなマイクロポア１６ｃ上部に存在する異形部分２０を解消するため、マイクロポア１６ｃの断面形状の変曲点３０よりも上方の陽極酸化皮膜を除去する。
ここで、変曲点３０とは、マイクロポア１６ｃの断面形状がなす主たる形状（ここでは、略直管形状）に対して、著しく形状が変化する部分を指し、別の言い方をすると、マイクロポア１６ｃの断面形状において、主たる形状（略直管形状）に対して、形状の連続性が失われる部分を指す。
マイクロポア１６ｃの断面形状の変曲点３０よりも上方の陽極酸化皮膜を除去することにより、図１（Ｄ）に示されるように、マイクロポア１６ｄ全体が略直管形状となる。

工程（４）では、工程（３）実施後の陽極酸化皮膜１４ｃを断面方向からＦＥ−ＳＥＭを撮影することによって、マイクロポア１６ｃの断面形状の変曲点３０を特定し、該変曲点３０よりも上方の陽極酸化皮膜を除去してもよい。

ただし、マイクロポアに異形部分が生じるのは、主として、工程（１）のように、アルミニウム基板１２ａ上に新たに陽極酸化皮膜１４ａを形成した場合である。したがって、マイクロポア１６ｃの断面形状の変曲点３０よりも上方の陽極酸化皮膜を除去して、マイクロポア１６ｃ上部の異形部分２０を解消するには、工程（１）で形成された陽極酸化皮膜を工程（４）で除去すればよい。
なお、後述するように、工程（３）および工程（４）を２回以上繰り返す場合、工程（４）実施後の陽極酸化皮膜１４ｄでは、異形部分３０が解消されて、マイクロポア１６ｄの断面形状全体が略直管形状となるので、工程（４）に続いて実施する工程（３）（以下、本段落においては「工程（３′）」という。）で形成されるマイクロポア上部には新たに異形部分が生じる。したがって、工程（３′）に続いて実施する工程（４）（以下、本段落においては「工程（４′）」という。）では、工程（３′）で形成されたマイクロポア上部に新たに生じた異形部分を除去する必要がある。このため、工程（４′）では、工程（３′）で形成されるマイクロポアの変曲点よりも上方の陽極酸化被膜を除去する必要がある。

工程（４）で、マイクロポア１６ｃの断面形状の変曲点よりも上方の陽極酸化皮膜を除去する処理としては、例えば、機械研磨、化学研磨、電解研磨等の研磨処理であってもよい。ただし、工程（２）のように、酸またはアルカリを用いて、陽極酸化皮膜を溶解させる処理であることが好ましい。この場合、図１（Ｄ）に示されるように、図１（Ｃ）に示される陽極酸化皮膜１４ｃよりも厚さが小さい陽極酸化皮膜１４ｄが形成される。

工程（４）で、酸またはアルカリを用いて、陽極酸化皮膜を部分的に溶解させる場合、陽極酸化皮膜の溶解量は、陽極酸化皮膜の溶解量は、特に限定されず、陽極酸化皮膜全体の０．０１〜３０質量％であるのが好ましく、０．１〜１５質量％であるのがより好ましい。溶解量が上記範囲であると、陽極酸化皮膜の表面の配列が不規則な部分を溶解させて、マイクロポアの配列の規則性を高くすることができる。また、工程（３）および工程（４）を２回以上繰り返して実施する場合、次に実施する工程（３）での陽極酸化処理の起点を残すことができる。

上記工程（３）および上記工程（４）は、２回繰り返して行うのが、ポアの配列の規則性が高くなるため好ましく、３回以上繰り返して行うのがより好ましく、４回以上繰り返して行うのが更に好ましい。
上記工程を２回以上繰り返して行う場合、各回の工程（３）および工程（４）の条件はそれぞれ同じであっても、異なっていてもよい。規則化度向上性の観点から、工程（３）は、各回ごとに電圧を変えて実施することが好ましい。この場合、徐々に高電圧の条件に変えていくのが、規則化度向上性の観点から、より好ましい。

図１（Ｄ）に示す状態において、平均ポア密度が５０〜１５００個／μｍ²であるのが好ましく、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。

図２は、上記陽極酸化処理（Ａ）後の状態を示した部分断面図である。図２に示すように、アルミニウム基板１２表面には、マイクロポア１６を有する陽極酸化皮膜１４が形成されている。

〔分離処理（Ｂ）〕
分離処理（Ｂ）は、上記陽極酸化処理（Ａ）後にアルミニウム基板を除去し、酸化皮膜をアルミニウム基板から分離する処理である。
アルミニウム基板の除去は、図２に示す状態からアルミニウム基板１２を溶解して除去する。図３は、分離処理（Ｂ）後の状態を示した部分断面図であり、マイクロポア１６を有する陽極酸化皮膜１４からなる微細構造体が示されている。
したがって、アルミニウム除去処理には、アルミナは溶解せず、アルミニウムを溶解する処理液を用いる。

処理液としては、アルミナは溶解せず、アルミニウムを溶解する液であれば特に限定されないが、例えば、塩化水銀、臭素／メタノール混合物、臭素／エタノール混合物、王水、塩酸／塩化銅混合物等の水溶液等が挙げられる。
濃度としては、０．０１〜１０ｍｏｌ／Ｌが好ましく、０．０５〜５ｍｏｌ／Ｌがより好ましい。
処理温度としては、−１０℃〜８０℃が好ましく、０℃〜６０℃が好ましい。

分離処理（Ｂ）は、上述した処理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。このときの接触時間としては、１０秒〜５時間が好ましく、１分〜３時間がより好ましい。

分離処理（Ｂ）後の陽極酸化皮膜の膜厚は、１〜１０００μｍであるのが好ましく、１０〜５００μｍであるのが更に好ましい。

分離処理（Ｂ）後、後述する貫通化処理（Ｃ）を行う前に、陽極酸化皮膜１４を水洗処理するのが好ましい。水和によるマイクロポア１６のポア径の変化を抑制するため、水洗処理は３０℃以下で実施することが好ましい。

〔貫通化処理（Ｃ）〕
貫通化処理（Ｃ）は、上記分離処理（Ｂ）により分離された酸化皮膜のマイクロポアを貫通させる処理である。
貫通化処理（Ｃ）では、図３に示すマイクロポア１６を有する陽極酸化皮膜１４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１４を部分的に溶解させる。これにより、マイクロポア１６底部の陽極酸化皮膜１４が除去され、マイクロポア１６が貫通する（マイクロポア貫通孔１８が形成される）。図４は、貫通化処理（Ｃ）後の状態を示した部分断面斜視図であり、マイクロポア貫通孔１８を有する陽極酸化皮膜１４からなる微細構造体が示されている。
図４では、陽極酸化皮膜１４に存在する全てのマイクロポアがマイクロポア貫通孔１８となっているが、貫通化処理（Ｃ）により、陽極酸化皮膜に存在する全てのマイクロポアが貫通しなくてもよい。ただし、貫通化処理（Ｃ）により、陽極酸化皮膜に存在するマイクロポアのうち７０％が貫通することが好ましい。

貫通化処理（Ｃ）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。
貫通化処理（Ｃ）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、８〜１２０分であるのが好ましく、１０〜９０分であるのがより好ましく、１５〜６０分であるのが更に好ましい。

貫通化処理（Ｃ）後の陽極酸化皮膜の膜厚は、１〜１０００μｍであるのが好ましく、１０〜５００μｍであるのが更に好ましい。

貫通化処理（Ｃ）後、陽極酸化皮膜１４を水洗処理する。水和によるマイクロポア貫通孔１８のポア径の変化を抑制するため、水洗処理は３０℃以下で実施することが好ましい。

本発明においては、上述した分離処理（Ｂ）および貫通化処理（Ｃ）は、これらの処理を同時に施す方法であってもよい。
具体的には、図２に示す陽極酸化皮膜１４の下方、即ち、陽極酸化皮膜１４におけるアルミニウム基板１２側の部分を、レーザー等による切削処理や種々の研磨処理等を用いて物理的に除去し、図４に示すマイクロポア貫通孔１８を有する陽極酸化皮膜１４とする方法が好適に例示される。

〔加熱処理（Ｄ）〕
加熱処理（Ｄ）は、上記貫通化処理（Ｃ）によりマイクロポアを貫通した酸化皮膜を、０．５ｇ／ｃｍ²以上の荷重をかけながら、１００℃以上の温度で加熱する処理である。
このような加熱処理を施すことにより、得られる本発明の微細構造体を用いたポーラスアルミナメンブレンフィルタは、濾過流量に優れ、平坦性にも優れたものとなる。
これは、上述した各処理（特に、上記分離処理（Ｂ））を施すことにより生じた酸化皮膜内の残存応力が加熱により緩和され、かつ、荷重により皮膜形状が再構築されることによって、平坦な酸化皮膜の微細構造体が形成されたためと考えられる。

ここで、上記荷重は、１．０ｇ／ｃｍ²以上であるのが好ましく、１．５ｇ／ｃｍ²以上であるのがより好ましく、５．０ｇ／ｃｍ²以上であるのが更に好ましく、１０．０ｇ／ｃｍ²以上であるのが特に好ましい。
また、上記荷重の上限値は、酸化皮膜の厚さにもよるため特に限定されないが、皮膜自体の破損を防ぐ観点から、１０００ｇ／ｃｍ²以下であるのが好ましい。

本発明においては、上記荷重をかける方法が、加熱処理における温度で形状変化が起こらない平坦な素材により酸化皮膜を挟み、加圧する方法であるのが好ましい。
この方法で荷重をかけることにより、得られる本発明の微細構造体を用いたポーラスアルミナメンブレンフィルタは、平坦性がより優れたものとなる。これは、上述した荷重による皮膜形状の再構築が進行しやすくなるためであると考えられる。
ここで、加熱処理における温度で形状変化が起こらない平坦な素材としては、具体的には、例えば、ステンレス板、チタン板、ニッケル板、マグネシウム板等が挙げられる。

一方、上記加熱の温度（加熱温度）は、２００℃以上であるのが好ましく、２５０℃以上であるのがより好ましく、３００℃以上であるのが更に好ましい。
ただし、加熱温度が高すぎると、酸化皮膜（アルミナ）自体の熱変形性に影響し、平面性が低下する恐れがあるため、加熱温度は１５００℃以下であるのが好ましく、１０００℃以下であるのがより好ましく、８００℃以下であるのが更に好ましい。

また、上記加熱の時間（加熱時間）は、１分以上であるのが好ましく、１０分以上であるのがより好ましく、３０分以上であるのが更に好ましい。加熱時間が１分以上であると、上述した酸化皮膜内の残存応力が充分に緩和され、得られる微細構造体を用いたポーラスアルミナメンブレンフィルタの平坦性がより良好となる。
加熱時間の上限は、１０時間以下であるのが好ましく、７時間以下であるのがより好ましく、５時間以下であるのが更に好ましい。１０時間を超えての加熱は、得られる微細構造体を用いたポーラスアルミナメンブレンフィルタの平坦性の向上に寄与せず、また、酸化皮膜自体の破損等が生じる場合があるため好ましくない。

本発明においては、上記加熱後の酸化皮膜を急速に冷却する態様が好ましい。
冷却する方法としては、具体的には、例えば、加熱後の酸化皮膜（微細構造体）を水等に直接投入する方法が挙げられる。

＜保護処理＞
本発明においては、上記貫通化処理（Ｃ）の後、上記加熱処理（Ｄ）の前に、酸化皮膜の表面に水和を妨げる保護膜を形成する保護処理を施すのが好ましい。
保護処理では、図４に示すマイクロポア貫通孔１８を有する陽極酸化皮膜１４からなるポーラスアルミナメンブレンフィルターに対して、マイクロポア貫通孔１８の内部を含めた陽極酸化皮膜１４の表面全域にわたって、該陽極酸化皮膜の水和を妨げる保護膜を形成する。

保護膜としては、Ｚｒ元素およびＳｉ元素からなる群から選択される少なくとも１つを含有する無機保護膜、又は、水不溶性ポリマーを含有する有機保護膜が挙げられる。

（無機保護膜）
Ｚｒ元素を有する保護膜の形成としては、特に限定されないが、例えば、ジルコニウム化合物が溶解している水溶液に直接浸せきして処理する方法が一般的であり、保護膜の強固性／安定性の観点からリン化合物をあわせて溶解させた水溶液を用いることが好ましい。

ジルコニウム化合物としては、ジルコニウム、フッ化ジルコニウム、フッ化ジルコン酸ナトリウム、フッ化ジルコン酸カルシウム、フッ化ジルコニウム、塩化ジルコニウム、オキシ塩化ジルコニウム、オキシ硝酸ジルコニウム、硫酸ジルコニウム、ジルコニウムエトキシド、ジルコニウムプロポキシド、ジルコニウムブトキシド、ジルコニウムアセチルアセトナート、テトラクロロビス（テトラヒドロフラン）ジルコニウム、ビス（メチルシクロペンタジエニル）ジルコニウムジクロリド、ジシクロペンタジエニルジルコニウムジクロリド、エチレンビス（インデニル）ジルコニウム（ＩＶ）ジクロリド等が使用でき、特にフッ化ジルコン酸ナトリウムが好ましい。また濃度としては、保護膜厚の均一性の観点から、０．０１〜１０ｗｔ％が好ましく、０．０５〜５ｗｔ％がより好ましい。

リン化合物としては、リン酸、リン酸ナトリウム、リン酸カルシウム、リン酸水素ナトリウム、リン酸水素カルシウム等が使用でき、特にリン酸水素ナトリウムが好ましい。また濃度としては、保護膜厚の均一性の観点から、０．１〜２０ｗｔ％が好ましく、０．５〜１０ｗｔ％がより好ましい。

また、形成される保護膜の陽極酸化皮膜の水和を妨げる機能が向上することから、浸せき処理の際、ジルコニウム化合物が溶解している水溶液にタンニン酸を含めることが好ましい。この場合、水溶液中におけるタンニン酸の濃度は、０．０５〜１０ｗｔ％であることが好ましく、０．１〜５ｗｔ％がより好ましい。
また処理温度としては、０〜１２０℃が好ましく、２０〜１００℃がより好ましい。

Ｓｉ元素を有する保護膜の形成としては、特に限定されないが、例えば、アルカリ金属ケイ酸塩が溶解している水溶液に直接浸せきして処理する方法が一般的である。
アルカリ金属ケイ酸塩の水溶液は、ケイ酸塩の成分である酸化ケイ素ＳｉＯ₂とアルカリ金属酸化物Ｍ₂Ｏの比率（一般に〔ＳｉＯ₂〕／〔Ｍ₂Ｏ〕のモル比で表す）と濃度によって保護膜厚の調節が可能である。ここでＭとしては、特にナトリウム、カリウムが好適に用いられる。
モル比としては、〔ＳｉＯ₂〕／〔Ｍ₂Ｏ〕が０．１〜５．０が好ましく、０．５〜３．０がより好ましい。また、ＳｉＯ₂の含有量としては、０．１〜２０質量％が好ましく、０．５〜１０質量％がより好ましい。

（有機保護膜）
有機保護膜としては、水不溶性ポリマーが溶解している有機溶剤に、直接浸せきしたのち、加熱処理により溶剤のみを揮発させる方法が好ましい。

水不溶性ポリマーとしては、例えば、ポリ塩化ビニリデン、ポリ（メタ）アクリロニトリル、ポリサルホン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリアミド、セロハン等が挙げられる。
また、有機溶剤としては、エチレンジクロライド、シクロヘキサノン、メチルエチルケトン、メタノール、エタノール、プロパノール、エチレングリコールモノメチルエーテル、１−メトキシ−２−プロパノール、２−メトキシエチルアセテート、１−メトキシ−２−プロピルアセテート、ジメトキシエタン、乳酸メチル、乳酸エチル、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、テトラメチルウレア、Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド、スルホラン、γ−ブチロラクトン、トルエン、等が挙げられる。濃度としては、０．１〜５０ｗｔ％が好ましく、１〜３０ｗｔ％がより好ましい。
また、溶剤揮発時の加熱温度としては、３０〜３００℃が好ましく、５０〜２００℃がより好ましい。

保護膜形成処理後において、保護膜の膜厚は、１〜５０ｎｍであるのが好ましく、５〜２５ｎｍであるのが更に好ましい。

上述した各処理を施す本発明の微細構造体の製造方法により得られる微細構造体（以下、「本発明の微細構造体」という。）およびそれを用いたポーラスアルミナメンブレンフィルタ（以下、「本発明のポーラスアルミナメンブレンフィルタ」という。）は、平坦性が良好となる。
本発明においては、平滑性を「反り」で評価しているが、この反りは、微細構造体（ポーラスアルミナメンブレンフィルタ）の長さ方向の反りであってもよく、幅方向の反りであってもよい。
ここで、「反り」は、表面粗さ計やマイクロマップ計により測定することができるが、酸化皮膜表面の１０ヶ所以上の任意の箇所において、幅１０ｍｍの直線状の凹凸（μｍ）を測定した際の最小値と最大値の差を算出した平均値をいう。

本発明の微細構造体および本発明のポーラスアルミナメンブレンフィルタは、その酸化皮膜表面の幅１０ｍｍあたりの反りの大きさが２０μｍ以下となり、平滑性に非常に優れるものである。
また、加熱処理（Ｄ）における荷重が１．０ｇ／ｃｍ²以上、加熱温度が２００℃以上、加熱時間が１分以上の場合は、幅１０ｍｍあたりの反りの大きさが１５μｍ以下となり、平滑性がより良好となる。
更に、加熱処理（Ｄ）における荷重が１．５ｇ／ｃｍ²以上、加熱温度が２５０℃以上、加熱時間が１０分以上の場合は、幅１０ｍｍあたりの反りの大きさが１０μｍ以下となり、平滑性が更に良好となる。

本発明の微細構造体および本発明のポーラスアルミナメンブレンフィルタは、その酸化皮膜に存するマイクロポアに関し、１μｍ²の範囲において、ポア径の分散が平均径の３％以内であることが好ましく、２％以内であることがより好ましい。なお、上述したように、ポア径の平均径および分散はそれぞれ下記式で求めることができる。
ポア径の分散が平均径の３％以内であると、その微細構造体を用いたポーラスアルミナメンブレンフィルタの耐圧性が向上し、濾過流量がより良好となる。
平均径：μ_x＝（１／ｎ）ΣＸｉ
分散：σ²＝（１／ｎ）（ΣＸｉ²）−μ_x ²
分散／平均径＝σ／μ_x≦０．０３
ここでＸｉは、１μｍ²の範囲で測定された１個のマイクロポアのポア径である。

本発明の微細構造体および本発明のポーラスアルミナメンブレンフィルタは、その酸化皮膜に存するマイクロポアに関し、下記式（１）により定義される規則化度が５０％以上であることが好ましく、７０％以上でありことがより好ましく、８０％以上であることが更に好ましい。
マイクロポアの規則化度が５０％以上であると、その微細構造体を用いたポーラスアルミナメンブレンフィルタの耐圧性が向上し、濾過流量がより良好となる。

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、その円の内部に上記一のマイクロポア以外のマイクロポアの重心を６個含むことになる上記一のマイクロポアの測定範囲における数を表す。

ここで、図５は、ポアの規則化度を算出する方法の説明図である。図５を用いて、上記式（１）をより具体的に説明する。
図５（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５（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５（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。

本発明の微細構造体は、上述したように、酸化皮膜表面の平坦性から、ポーラスアルミナメンブランフィルタとして好適であるが、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。

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。

（実施例１）
１．微細構造体（ポーラスアルミナメンブランフィルタ）の作製
（１）電解研磨処理
高純度アルミニウム基板（住友軽金属社製、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た後、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施した。
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。

＜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

（２）陽極酸化処理
上記で得られた電解研磨処理後のサンプルに、０．３０ｍｏｌ／Ｌ硫酸の電解液で、電圧２５Ｖ、液温度１５℃、液流速３．０ｍ／ｍｉｎの条件で１時間陽極酸化処理を施した。更に陽極酸化処理後のサンプルに、０．５ｍｏｌ／Ｌリン酸の混合水溶液を用いて４０℃の条件で２０分間浸漬して脱膜処理を施した。
これらの処理をこの順に４回繰り返した後、０．３０ｍｏｌ／Ｌ硫酸の電解液で、電圧２５Ｖ、液温度１５℃、液流速３．０ｍ／ｍｉｎの条件で５時間再陽極酸化処理を施し、更に、０．５ｍｏｌ／Ｌリン酸の混合水溶液を用いて４０℃の条件で２０分間浸漬させて脱膜処理を施すことにより、アルミニウム基板１２表面に、マイクロポア１６が直管状で且つハニカム状に配列された陽極酸化皮膜１４を形成させた（図１（Ｄ）、図２参照。）。

なお、陽極酸化処理および再陽極酸化処理ともに、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）を用い、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。

（３）分離処理
上記で得られた陽極酸化処理後のサンプルを、２ｍｏｌ／Ｌ塩化水銀水溶液を用いて、２０℃、３時間浸漬させることにより、アルミニウム基板１２を溶解して除去し、マイクロポア１６を有する陽極酸化皮膜１４からなるサンプルを作製した（図３参照。）。

（４）貫通化処理
上記で得られた分離処理後のサンプルを、５質量％リン酸を用いて、３０℃、３０分間浸漬処理することにより、マイクロポア貫通孔１６を有する陽極酸化皮膜１２からなるサンプルを作製した（図４参照。）。

（５）加熱処理
上記で得られた貫通化処理後のサンプルを、ステンレス板で挟み、２．０ｇ／ｃｍ²の荷重を加えた状態で、４００℃の温度で１時間加熱処理を施し、実施例１の微細構造体サンプルを作製した。

（実施例２）
加熱処理の荷重を１０．０ｇ／ｃｍ²とした以外は、実施例１と同様の方法により、実施例２の微細構造体サンプルを作製した。

（実施例３）
加熱処理の荷重を０．６ｇ／ｃｍ²とした以外は、実施例１と同様の方法により、実施例３の微細構造体サンプルを作製した。

（実施例４）
陽極酸化処理によるマイクロポア形成処理で使用する電解液を、０．５０ｍｏｌ／Ｌシュウ酸の電解液とし、電圧を４０Ｖとした以外は、実施例１と同様の方法により、実施例４の微細構造体サンプルを作製した。

（実施例５）
陽極酸化処理によるマイクロポア形成処理で使用する電解液を、０．３０ｍｏｌ／Ｌリン酸の電解液とし、電圧を１９５Ｖとし、脱膜処理で使用するリン酸混合水溶液の濃度を１．０ｍｏｌ／Lとした以外は、実施例１と同様の方法により、実施例５の微細構造体サンプルを作製した。

（実施例６）
加熱処理の処理時間を３０分とした以外は、実施例１と同様の方法により、実施例６の微細構造体サンプルを作製した。

（実施例７）
加熱処理の処理時間を１０時間とした以外は、実施例１と同様の方法ににより、実施例７の微細構造体サンプルを作製した。

（実施例８）
加熱処理の処理温度を１００℃とした以外は、実施例１と同様の方法により、実施例８の微細構造体サンプルを作製した。

（比較例１）
加熱処理を省略した以外は、実施例１と同様の方法ににより、比較例１の微細構造体サンプルを作製した。

（比較例２）
加熱処理を省略した以外は、実施例４と同様の方法により、比較例２の微細構造体サンプルを作製した。

（比較例３）
加熱処理を省略した以外は、実施例５と同様の方法により、比較例３の微細構造体サンプルを作製した。

（比較例４）
加熱処理の温度を１５０℃、加熱時間を５分、荷重０．１ｇ／ｃｍ²とした以外は、実施例１と同様の方法により、比較例４の微細構造体サンプルを作製した。

（比較例５）
加熱処理の温度を５０℃、加熱時間を５分、荷重０．５ｇ／ｃｍ²とした以外は、実施例１と同様の方法により、比較例５の微細構造体サンプルを作製した。

２．微細構造体（ポーラスアルミナメンブランフィルタ）の形状解析
実施例１〜８および比較例１〜５で作製した微細構造体サンプルについて、陽極酸化皮膜表面の任意の個所を１０個所選び、それぞれの個所について、表面粗さ計Ｓｕｒｆｃｏｍ（アクレーテク社）を用いて幅１０ｍｍあたりの反りの大きさを測定し、その平均値を算出した。その結果を第１表に記す。

また、実施例１〜８および比較例１〜５で作製した微細構造体サンプルの表面写真（倍率２００００倍）をＦＥ−ＳＥＭにより撮影し、１μｍ×１μｍの視野に存在するマイクロポアについて、平均径およびポア径の分散を下記式により求め、分散／平均径を求めた。その結果を第１表に示す。
平均径：μ_x＝（１／ｎ）ΣＸｉ
分散：σ²＝（１／ｎ）（ΣＸｉ²）−μ_x ²
分散／平均径＝σ／μ_x
ここでＸｉは、１μｍ²の範囲で測定された１個のマイクロポアのポア径である。

更に、同じく任意のマイクロポア３００個を用いて、下記式（１）で定義される規則化度を求めた。結果、規則化度は９０％であった。
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。

３．ポーラスアルミナメンブランフィルタとしての濾過特性
実施例１〜８および比較例１〜５で作製した微細構造体サンプルのポーラスアルミナメンブランフィルタとしての濾過特性を評価した。
具体的には、１．０ｋｇｆ・ｃｍｃｍ^-2の駆動圧力で濾過時間０〜１００分間の２０℃純水の濾過流量を求めた。値が大きいほど、フィルタとしての濾過特性が良好であるといえる。その結果を第１表に示す。

第１表に示すように、所定の荷重をかけた状態の加熱処理を施して作製した実施例１〜８の微細構造体サンプルは、いずれも、平坦性に優れ、ポーラスアルミナメンブレンフィルタとしての濾過流量も１００ｍｌ／ｃｍ²以上と良好であることが分かった。
これに対し、加熱処理を施さずに作製した比較例１〜３の微細構造体サンプルや所定の荷重に満たない状態での加熱処理を施して作製した比較例４および所定の温度に満たない状態での加熱処理を施して作製した比較例５の微細構造体サンプルは、いずれも反りが大きく、平坦性に劣ることが分かった。

図１は、アルミニウム基板および該アルミニウム基板上に形成される陽極酸化皮膜の模式的な端面図である。 図２は、陽極酸化処理（Ａ）後の状態を示した部分断面図である。 図３は、分離処理（Ｂ）後の状態を示した部分断面図である。 図４は、貫通化処理（Ｃ）後の状態を示した部分断面図である。 図５は、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

１、２、４、５、７、８ マイクロポア
３、６、９ 円
１２、１２ａ、１２ｂ、 アルミニウム基板
１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ 陽極酸化皮膜
１６、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ マイクロポア
１８：マイクロポア貫通孔
２０ 異形部分
３０ 変曲点

Claims (5)

1. アルミニウム基板を陽極酸化してマイクロポアを有する酸化皮膜を形成する陽極酸化処理と、
   前記陽極酸化処理後にアルミニウム基板を除去し、前記酸化皮膜をアルミニウム基板から分離する分離処理と、
   前記分離処理により分離された酸化皮膜のマイクロポアを貫通させる貫通化処理と、
   前記貫通化処理によりマイクロポアを貫通した酸化皮膜を、０．５ｇ／ｃｍ²以上の荷重をかけながら、１００℃以上の温度で加熱する加熱処理と、
   を少なくともこの順に施すことにより、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。
2. 前記加熱処理における前記荷重をかける方法が、前記加熱処理における前記温度で形状変化が起こらない平坦な素材により前記酸化皮膜を挟み、加圧する方法である、請求項１に記載の微細構造体の製造方法。
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。
4. 前記マイクロポアのポア径の分散が平均径の３％以内であり、幅１０ｍｍあたりの反りの大きさが２０μｍ以下である請求項３に記載の微細構造体。
5. 請求項３または４に記載の微細構造体を用いるポーラスアルミナメンブレンフィルタ。

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