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JP4395038B2 - Fine structure and manufacturing method thereof - Google Patents

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JP4395038B2
JP4395038B2 JP2004274556A JP2004274556A JP4395038B2 JP 4395038 B2 JP4395038 B2 JP 4395038B2 JP 2004274556 A JP2004274556 A JP 2004274556A JP 2004274556 A JP2004274556 A JP 2004274556A JP 4395038 B2 JP4395038 B2 JP 4395038B2
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    • C25D11/02Anodisation
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Description

本発明は、複数のマイクロポアが存在する陽極酸化皮膜を表面に有するアルミニウム部材を用いた微細構造体およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a microstructure using an aluminum member having on its surface an anodized film having a plurality of micropores, and a method for producing the same.

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。   In the technical fields of metal and semiconductor thin films, thin wires, dots, etc., the phenomenon of electrical, optical and chemical peculiarities can be seen by confining the movement of free electrons in a size smaller than a certain characteristic length. It has been known. Such a phenomenon is called “quantum mechanical size effect (quantum size effect)”. Research and development of functional materials applying such a unique phenomenon is being actively conducted. Specifically, a material having a structure finer than several hundred nm is referred to as a “microstructure” or “nanostructure”, and is one of the objects of material development.

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。   As a method for manufacturing such a fine structure, for example, a method for directly manufacturing a nano structure by a semiconductor processing technique including a fine pattern forming technique such as photolithography, electron beam exposure, and X-ray exposure can be given.

中でも、規則的な微細構造を有するナノ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。
例えば、非特許文献1には、マイクロポアを有する陽極酸化皮膜が記載されている。また、非特許文献2には、陽極酸化皮膜には、酸化の進行に伴って、細孔が自然形成されることが記載されている。また、非特許文献3では、多孔質酸化皮膜をマスクとしてSi基板上にAuドットアレイを形成することも提案されている。
In particular, much research has been conducted on methods for producing nanostructures having a regular microstructure.
For example, as a method for forming a regular structure in a self-regulating manner, an anodized alumina film (anodized film) obtained by subjecting aluminum to an anodizing treatment in an electrolytic solution can be mentioned. It is known that a plurality of fine pores (micropores) having a diameter of about several nm to several hundred nm are regularly formed in the anodized film. By using this self-ordering of the anodized film and obtaining a perfectly regular arrangement, theoretically, hexagonal prism cells with a regular hexagonal bottom centered around the micropores are formed, and adjacent micropores are formed. It is known that the connecting line forms an equilateral triangle.
For example, Non-Patent Document 1 describes an anodized film having micropores. Non-Patent Document 2 describes that pores are spontaneously formed in the anodized film as the oxidation proceeds. Non-Patent Document 3 also proposes forming an Au dot array on a Si substrate using a porous oxide film as a mask.

陽極酸化皮膜の材料としての最大の特徴は、複数のマイクロポアが、基板表面に対してほぼ垂直方向に、ほぼ等間隔に平行に形成されたハニカム構造を採る点にあるとされている。これに加え、ポア径、ポア間隔およびポア深さを比較的自由に制御することができる点もほかの材料にない特徴であるとされている(非特許文献3参照。)。   The greatest feature of the material of the anodic oxide film is that it adopts a honeycomb structure in which a plurality of micropores are formed in a direction substantially perpendicular to the substrate surface and in parallel at substantially equal intervals. In addition to this, the pore diameter, the pore interval, and the pore depth can be controlled relatively freely, which is a feature not found in other materials (see Non-Patent Document 3).

陽極酸化皮膜の応用例としては、ナノデバイス、磁気デバイス、発光体等の種々のデバイス類が知られている。例えば、特許文献1には、磁気デバイスとして磁性金属であるCo、Niをマイクロポア内に充填したり、発光材料であるZnOをマイクロポア内に充填したり、バイオセンサーとして酵素/抗体をマイクロポア内に充填したりした応用例が記載されている。   As an application example of the anodized film, various devices such as a nano device, a magnetic device, and a light emitter are known. For example, in Patent Document 1, Co and Ni, which are magnetic metals, are filled in a micropore as a magnetic device, ZnO, which is a light emitting material, is filled in a micropore, and an enzyme / antibody is used as a biosensor in a micropore. Application examples such as filling inside are described.

更に、バイオセンシングの分野では、特許文献2に、陽極酸化皮膜のマイクロポアの内部に金属を充填した構造体を用いて、ラマン分光分析用の試料台とする例が記載されている。
ラマン散乱は、入射光(光子)が粒子に当たって散乱する際に、粒子と非弾性衝突を起こして、エネルギーを変化させる散乱である。ラマン散乱光は、分光分析の手法として用いられるが、分析の感度および精度の向上のため、測定に用いる散乱光の強度を増強させることが課題となっている。
ラマン散乱光を増強させる現象としては、表面増強共鳴ラマン散乱(SERRS:Surface−Enhanced Resonance Raman Scattering)現象が知られている。この現象は、金属電極、ゾル、結晶、蒸着膜、半導体等の表面上に吸収されたある種の分子の散乱が、溶液中に比べて増強される現象であり、特に、金または銀で、1011〜1014倍の顕著な増強効果が見られる。SERRS現象の発生メカニズムは、現時点では解明されていないが、後述する表面プラズモン共鳴が影響を与えていると考えられている。特許文献2においても、ラマン散乱強度を増強させる手段として、プラズモン共鳴の原理を利用することを目的としている。
Furthermore, in the field of biosensing, Patent Document 2 describes an example of using a structure in which a metal is filled in the micropores of an anodized film as a sample stage for Raman spectroscopic analysis.
Raman scattering is scattering in which energy is changed by causing an inelastic collision with particles when incident light (photons) hits the particles and scatters. Raman scattered light is used as a technique for spectroscopic analysis, but it is an issue to increase the intensity of scattered light used for measurement in order to improve the sensitivity and accuracy of analysis.
As a phenomenon that enhances the Raman scattered light, a surface-enhanced resonance Raman scattering (SERRS) phenomenon is known. This phenomenon is a phenomenon in which the scattering of certain molecules absorbed on the surface of metal electrodes, sols, crystals, deposited films, semiconductors, etc. is enhanced compared to that in solution, particularly with gold or silver, A remarkable enhancement effect of 10 11 to 10 14 times is observed. Although the generation mechanism of the SERRS phenomenon has not been elucidated at present, it is considered that surface plasmon resonance described later has an influence. Patent Document 2 also aims to use the principle of plasmon resonance as means for enhancing the Raman scattering intensity.

プラズモン共鳴は、金、銀等の貴金属の表面に光を照射した際に、金属表面が励起状態となり、局在する電子密度波であるプラズモン波が、電磁波と相互作用を起こし(共鳴励起)、共鳴状態を形成する現象である。そのうち、表面プラズモン共鳴(SPR:Surface Plasmon Resonance)は、金属表面に光を照射した際に、金属表面の自由電子が励起状態になり、自由電子が集団で振動することで、表面プラズモン波が発生し、強い電場が発生する現象である。
プラズモン共鳴が起きている表面近傍の領域、具体的には、表面から200nm以内程度の領域では、数桁倍(一例では、108〜1010倍)に及ぶ電場の増強が見られ、各種の光学効果に顕著な高揚が観察される。例えば、金等の薄膜を蒸着したプリズムに臨界角以上の角度で光を入射すると、薄膜表面の誘電率変化を、表面プラズモン共鳴現象による反射光強度の変化として、高感度で検出することができる。
具体的には、表面プラズモン共鳴現象を応用したSPR装置を用いると、生体分子間の反応量および結合量の測定や速度論的解析が、ノンラベルかつリアルタイムで可能となる。SPR装置は、免疫応答、シグナル伝達、タンパク質、核酸等の様々な物質間の相互作用の研究に応用され、最近では、SPR装置で微量ダイオキシンを分析する論文も発表されている(非特許文献4参照。)。
In plasmon resonance, when the surface of a noble metal such as gold or silver is irradiated with light, the metal surface becomes excited, and the plasmon wave, which is a localized electron density wave, interacts with electromagnetic waves (resonance excitation). It is a phenomenon that forms a resonance state. Among them, surface plasmon resonance (SPR) is a surface plasmon wave generated when free electrons on a metal surface become excited when the metal surface is irradiated with light, and the free electrons vibrate in a collective manner. However, a strong electric field is generated.
In the region near the surface where plasmon resonance occurs, specifically, in the region within about 200 nm from the surface, an electric field enhancement of several orders of magnitude (in the example, 10 8 to 10 10 times) is observed. A marked uplift in the optical effect is observed. For example, when light is incident on a prism deposited with a thin film of gold or the like at an angle greater than the critical angle, a change in dielectric constant on the surface of the thin film can be detected with high sensitivity as a change in reflected light intensity due to a surface plasmon resonance phenomenon. .
Specifically, when an SPR device using the surface plasmon resonance phenomenon is used, measurement of the reaction amount and binding amount between biomolecules and kinetic analysis can be performed in real time without labeling. The SPR device is applied to the study of interactions between various substances such as immune responses, signal transduction, proteins, and nucleic acids, and recently, a paper on analyzing trace dioxins with the SPR device has been published (Non-patent Document 4). reference.).

プラズモン共鳴を増大させる方法として、種々の方法が検討されているが、金属を薄膜ではなく孤立した粒子にすることで、プラズモンを局在化させる手法が知られている。例えば、上述した特許文献2には、規則化した陽極酸化皮膜の細孔上に金属粒子を設けて局在化させる手法が記載されている。
ここで、金属粒子による局在プラズモン共鳴を利用する場合、金属粒子が近接して存在すると、金属粒子間のギャップで電場強度が増強され、プラズモン共鳴がより発生しやすい状態が実現するとの研究報告がある(非特許文献5参照。)。即ち、局所プラズモン共鳴を利用したデバイスでは、金属粒子を近接させて存在させることが重要な要件となる。例えば、金属粒子を接触させずに、200nm以内の間隔で隣接して存在させることが重要である。
Various methods have been studied as a method for increasing plasmon resonance. However, a technique for localizing plasmons by using metal as an isolated particle instead of a thin film is known. For example, Patent Document 2 described above describes a technique in which metal particles are provided on the pores of a regular anodic oxide film and localized.
Here, when using localized plasmon resonance due to metal particles, if the metal particles are in close proximity, the electric field strength is enhanced at the gap between the metal particles, and a state in which plasmon resonance is more likely to occur is realized. (See Non-Patent Document 5). That is, in a device using local plasmon resonance, it is an important requirement that metal particles be present close to each other. For example, it is important that the metal particles be adjacent to each other with an interval of 200 nm or less without contacting them.

特開2000−31462号公報JP 2000-31462 A 特開2003−268592号公報JP 2003-268592 A H.Masuda et.Al.,Jpn.J.Appl.Phys.,Vol.37(1998),pp.L1340−1342,Part2,No.11A,1 November 1998(Fig.2.)H. Masuda et. Al. , Jpn. J. et al. Appl. Phys. , Vol. 37 (1998), pp. L1340-1342, Part 2, No. 1 11A, 1 November 1998 (FIG. 2.) 「表面技術便覧」、(社)表面技術協会編(1998)、日刊工業新聞社、p.490−553“Surface Technology Handbook”, edited by Surface Technology Association (1998), Nikkan Kogyo Shimbun, p. 490-553 益田秀樹,「陽極酸化アルミナにもとづく高規則性メタルナノホールアレー」,固体物理,1996年,第31巻,第5号,p.493−499Hideki Masuda, “Highly Ordered Metal Nanohole Array Based on Anodized Alumina”, Solid State Physics, 1996, Vol. 31, No. 5, p. 493-499 軽部ら,ANALYTICA CHIMICA ACTA 2001,434:2:223−230Kanabe et al., ANALYTICA CHIMICA ACTA 2001, 434: 2: 223-230 岡本隆之、“金属ナノ粒子相互作用および、バイオセンサーに関する調査研究”、[on line]、[平成15年11月27日検索]、インターネット<URL:http://www.plasmon.jp/reports/okamoto.pdf>Takayuki Okamoto, “Research on metal nanoparticle interactions and biosensors”, [on line], [November 27, 2003 search], Internet <URL: http://www.plasmon.jp/reports/ okamoto.pdf>

本発明者は、局在プラズモン共鳴を利用したデバイスについて鋭意研究した結果、従来の自己規則化陽極酸化皮膜を用いたデバイスには、共鳴の強度が十分に大きくないという問題があることを見出した。
また、非特許文献5においては、金コロイド粒子を3−アミノプロピルトリメトキシシランを用いて化学的にガラス基板上に固定しているが、本発明者は、これをプラズモン共鳴デバイスとしてラマン分光分析用試料台に用いると、信号強度の再現性が悪いという問題があることを見出した。
したがって、本発明は、信号強度が十分に大きく、かつ、再現性に優れた局在プラズモン共鳴を発生させる構造体を提供することを目的とする。
As a result of diligent research on a device using localized plasmon resonance, the present inventor has found that a device using a conventional self-ordered anodic oxide film has a problem that the intensity of resonance is not sufficiently high. .
In Non-Patent Document 5, colloidal gold particles are chemically fixed on a glass substrate using 3-aminopropyltrimethoxysilane. The present inventor used this as a plasmon resonance device to perform Raman spectroscopic analysis. It has been found that there is a problem that the reproducibility of signal intensity is poor when it is used for a sample stage.
Therefore, an object of the present invention is to provide a structure that generates localized plasmon resonance having sufficiently high signal intensity and excellent reproducibility.

本発明者は、鋭意研究の結果、プラズモン共鳴デバイスをラマン分光分析用試料台に用いる場合において、分析用の液状の検体が金属粒子の表面に付着していなかったり、付着していても、その状態が不均一だったりすると、信号強度が小さくなったり、信号の再現性が悪くなったりするということを見出した。
更に、本発明者は、自己規則化陽極酸化皮膜を用いたデバイスにおいて、陽極酸化皮膜の一部を除去して所定の平均表面粗さ(Ra)とすることで封孔処理におけるマイクロポアへの金属の充填むら解消し、それにより、信号強度を十分に大きく、かつ、再現性に優れたものにすることができることを見出した。
本発明者は、これらの知見に基づき、本発明を完成させた。
As a result of diligent research, the present inventor, when using a plasmon resonance device for a sample table for Raman spectroscopic analysis, even if the liquid specimen for analysis is not attached to the surface of the metal particles, It has been found that if the state is not uniform, the signal intensity decreases and the signal reproducibility deteriorates.
Furthermore, the inventor of the present invention uses a device using a self-ordered anodic oxide film to remove a part of the anodic oxide film to obtain a predetermined average surface roughness ( Ra ), thereby to micropores in the sealing treatment. It has been found that the metal filling unevenness can be eliminated, whereby the signal intensity can be sufficiently increased and the reproducibility can be improved.
The present inventor has completed the present invention based on these findings.

即ち、本発明は、以下の(1)〜(5)を提供する。   That is, the present invention provides the following (1) to (5).

(1)マイクロポアが存在する陽極酸化皮膜を表面に有するアルミニウム部材を少なくとも一部に有する構造体を製造する構造体の製造方法であって、
アルミニウム部材の表面に陽極酸化処理を施して、マイクロポアが存在する陽極酸化皮膜を形成する陽極酸化処理工程と、
上記陽極酸化処理工程の後、上記マイクロポアを金属で充填する封孔処理工程と、
上記封孔処理工程の後、上記陽極酸化皮膜の上層表面の一部を除去し、該表面の平均表面粗さ(Ra)を30nm以下にする表面処理工程と、
上記表面処理工程後、上記封孔処理により充填した金属上に、電着により更に金属粒子を形成し、上記構造体を得る電着工程と
を具備し、
上記金属が、銅、ニッケル、クロム、亜鉛、金、銀、白金およびパラジウムのいずれかであり、
上記金属粒子が、銅粒子、ニッケル粒子、クロム粒子、亜鉛粒子、金粒子、銀粒子、白金粒子およびパラジウム粒子のいずれかである、構造体の製造方法。
(1) A structure manufacturing method for manufacturing a structure having at least a part of an aluminum member having an anodized film having micropores on its surface,
Anodizing the surface of the aluminum member to form an anodized film having micropores;
After the anodizing treatment step, a sealing treatment step of filling the micropores with metal,
After the sealing treatment step, removing a portion of the upper surface of the anodized film, and a surface treatment step of average surface roughness of the surface of the (R a) to 30nm or less,
After the surface treatment step, on the metal filled by the sealing treatment, by further forming metal particles by electrodeposition, the electrodeposition step to obtain the structure ,
The metal is one of copper, nickel, chromium, zinc, gold, silver, platinum and palladium;
A method for producing a structure, wherein the metal particles are any of copper particles, nickel particles, chromium particles, zinc particles, gold particles, silver particles, platinum particles and palladium particles .

(2)上記表面処理工程における、上記陽極酸化皮膜の上層表面の一部の除去が、該陽極酸化皮膜の厚みの20〜80%を除去するものである上記(1)に記載の構造体の製造方法。   (2) The structure according to (1), wherein the removal of a part of the upper surface of the anodized film in the surface treatment step removes 20 to 80% of the thickness of the anodized film. Production method.

(3)上記表面処理工程が、機械研磨、化学的溶解および真空中でのイオンビームによる皮膜除去からなる群より選択される少なくとも1つの方法で行われる上記(1)または(2)に記載の構造体の製造方法。   (3) The surface treatment step is performed by at least one method selected from the group consisting of mechanical polishing, chemical dissolution, and film removal by an ion beam in a vacuum, as described in (1) or (2) above Manufacturing method of structure.

(4)上記機械研磨が、化学機械研磨(CMP:Chemical Mechanical Polishing)によるものである上記(3)に記載の構造体の製造方法。   (4) The method for manufacturing a structure according to (3), wherein the mechanical polishing is performed by chemical mechanical polishing (CMP).

(5)上記(1)〜(4)のいずれかに記載の構造体の製造方法により得られる構造体であって、
上記陽極酸化皮膜に存在するマイクロポアの平均ポア径が10〜500nmであり、ポア径の変動係数が5〜20%であって、かつ、上記金属粒子の平均粒径が該平均ポア径よりも大きく、隣接するマイクロポア間の平均中心間隔(以下、「ポア周期」ともいう。)よりも小さい構造体。
(5) A structure obtained by the method for producing a structure according to any one of (1) to (4) above,
The average pore diameter of the micropores present in the anodic oxide film is 10 to 500 nm, the variation coefficient of the pore diameter is 5 to 20%, and the average particle diameter of the metal particles is larger than the average pore diameter. A structure that is larger than an average center interval between adjacent micropores (hereinafter also referred to as “pore period”).

本発明の構造体は、ラマン分光分析用試料台として使用すると、金属粒子が近接して、かつ、均一に存在するため、局在プラズモン共鳴が大きくなるので、感度が極めて高くなり、また、再現性に優れる。
また、本発明の構造体は、その他のプラズモン共鳴を利用したデバイスに好適に用いることができる。
When the structure of the present invention is used as a sample stage for Raman spectroscopic analysis, since the metal particles are close and uniform, the localized plasmon resonance is increased, so that the sensitivity is extremely high and the reproduction is achieved. Excellent in properties.
In addition, the structure of the present invention can be suitably used for other devices using plasmon resonance.

以下に、本発明を詳細に説明する。
本発明の構造体の製造方法(以下、単に「本発明の製造方法」ともいう。)は、マイクロポアが存在する陽極酸化皮膜を表面に有するアルミニウム部材を少なくとも一部に有する構造体を製造する構造体の製造方法であって、(I)アルミニウム部材の表面に陽極酸化処理を施して、マイクロポアが存在する陽極酸化皮膜を形成する陽極酸化処理工程と、(II)該陽極酸化処理工程の後、該マイクロポアを金属で充填する封孔処理工程と、(III)該封孔処理工程の後、該陽極酸化皮膜の上層表面の一部を除去し、該表面の平均表面粗さ(Ra)を30nm以下にする表面処理工程と、(IV)該表面処理工程後、上記封孔処理により充填した金属上に、電着により更に金属粒子を形成し、上記構造体を得る電着工程とを具備する、構造体の製造方法である。
また、本発明の構造体は、上記の製造方法により得られる構造体であって、上記陽極酸化皮膜に存在するマイクロポアの平均ポア径が10〜500nmであり、ポア径の変動係数が5〜20%であって、かつ、上記金属粒子の平均粒径が該平均ポア径よりも大きく、ポア周期よりも小さい構造体である。
次に、本発明に用いるアルミニウム部材および本発明の製造方法における上記(I)〜(IV)の各工程ならびに得られる微細構造体について詳述する。
The present invention is described in detail below.
The structure manufacturing method of the present invention (hereinafter, also simply referred to as “the manufacturing method of the present invention”) manufactures a structure having at least a part of an aluminum member having an anodized film having micropores on its surface. A method of manufacturing a structure, comprising: (I) an anodizing process for anodizing the surface of an aluminum member to form an anodized film in which micropores are present; and (II) the anodizing process Thereafter, a sealing treatment step of filling the micropores with metal, and (III) after the sealing treatment step, a part of the upper surface of the anodized film is removed, and the average surface roughness (R a ) a surface treatment step for reducing the thickness to 30 nm or less, and (IV) an electrodeposition step for obtaining the structure by further forming metal particles by electrodeposition on the metal filled by the sealing treatment after the surface treatment step. And having a structure It is a method of manufacture.
Further, the structure of the present invention is a structure obtained by the above production method, wherein the average pore diameter of micropores present in the anodized film is 10 to 500 nm, and the pore diameter variation coefficient is 5 to 5. The structure is 20%, and the average particle diameter of the metal particles is larger than the average pore diameter and smaller than the pore period.
Next, the aluminum member used in the present invention, the above steps (I) to (IV) in the production method of the present invention, and the fine structure obtained will be described in detail.

[アルミニウム部材]
本発明に用いられる陽極酸化皮膜を表面に有するアルミニウム部材は、アルミニウム表面を有する部材の表面に陽極酸化処理を施して得ることができる。
アルミニウム表面を有する部材は、陽極酸化される部分または該部材全体が99.9質量%以上の高純度アルミニウムであるのが好ましく、また均質材にも限定されないため張り合わせた材料等でも利用可能である。具体的には、例えば、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等のアルミニウム基板;シリコンウエハー、石英、ガラス等の表面にスパッタリング、蒸着、CVD、電着、化学めっき、電気めっき等の方法により高純度アルミニウムを被覆させた基板;アルミニウム箔をラミネートした基板が挙げられる。
[Aluminum member]
The aluminum member having an anodized film on the surface used in the present invention can be obtained by subjecting the surface of a member having an aluminum surface to an anodizing treatment.
The member having an aluminum surface is preferably 99.9% by mass or more of high-purity aluminum in which the part to be anodized or the whole member is not limited to a homogeneous material, and can be used as a laminated material or the like. . Specifically, for example, an aluminum substrate such as a substrate in which high-purity aluminum is vapor-deposited on low-purity aluminum (for example, recycled material); sputtering, vapor deposition, CVD, electrodeposition on the surface of silicon wafer, quartz, glass, etc. Examples include a substrate coated with high-purity aluminum by a method such as chemical plating or electroplating; a substrate laminated with an aluminum foil.

アルミニウム箔をラミネートした基板は、樹脂基板等の基板上に、アルミニウム箔を接着剤を用いた接着層を介して設けることにより、得られる。   A substrate laminated with an aluminum foil can be obtained by providing an aluminum foil via an adhesive layer using an adhesive on a substrate such as a resin substrate.

各種接着剤の具体例としては、芳香族ポリエーテル系1液湿気硬化型接着剤(例えば、SF102RA、大日本インキ化学工業社製);芳香族ポリエーテル系2液硬化型接着剤(例えば、2K−SF−302A/HA550B、大日本インキ化学工業社製);脂肪族ポリエステル系2液硬化型接着剤(例えば、2K−SF−250A/HA280B、大日本インキ化学工業社製);水性ドライラミネート用接着剤(例えば、WS305A/LB−60、WS201A/LB−60、WS325A/LJ−55、WS350A/LA−100、WS−320A、いずれも大日本インキ化学工業社製);有機溶剤型ドライラミネート用接着剤(例えば、LX−747A/KX−75、LX−88H(T)/KW−75、LX−732/KRX−90、いずれも大日本インキ化学工業社製);エポキシ系の1液型熱硬化型接着剤(例えば、EP106、EP138、EP160、EP170、EP171、いずれもセメダイン社製);アクリル系オリゴマー(SGA)等の1液型嫌気硬化型接着剤(例えば、Y−800シリーズ、Y−805GH、いずれもセメダイン社製);特殊シリコーン変性ポリマー系1液型弾性接着剤(例えば、スーパーX、セメダイン社製);フェノール樹脂とブタジエンまたはアクリロニトリルゴムとの混合体、フェノール樹脂とポリ酢酸ビニル、ポリビニルアセタール、ポリビニルブチラールまたはポリビニルホルマールとの各種混合体、フェノール樹脂とエポキシとの混合体等のフェノール樹脂複合ポリマー系接着剤;2液型縮合反応型接着剤;エポキシ、イソシアネート等の2液型付加反応型接着剤;アクリル系オリゴマー(SGA)等の2液型ラジカル重合型接着剤;ポリイミド、ポリエステル、ポリオレフィン等の熱溶融型接着剤;ゴム、ポリアクリル酸エステル等の感圧型接着剤;2−シアノアクリル酸エステルを主成分とする1液型の常温硬化接着剤;2−シアノアクリル酸メチル系接着剤;2−シアノアクリル酸エチル系接着剤(例えば、アロンアルファ、東亞合成社製)、α−シアノアクリレート系接着剤(例えば、3000DXシリーズ、セメダイン社製)が挙げられる。   Specific examples of various adhesives include aromatic polyether-based one-component moisture-curable adhesives (for example, SF102RA, manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.); aromatic polyether-based two-component curable adhesives (for example, 2K) -SF-302A / HA550B, manufactured by Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.); aliphatic polyester-based two-component curable adhesive (for example, 2K-SF-250A / HA280B, manufactured by Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.); for aqueous dry laminate Adhesive (for example, WS305A / LB-60, WS201A / LB-60, WS325A / LJ-55, WS350A / LA-100, WS-320A, all manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.); for organic solvent type dry lamination Adhesives (for example, LX-747A / KX-75, LX-88H (T) / KW-75, LX-732 / KRX-9 , All manufactured by Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.); epoxy one-component thermosetting adhesive (for example, EP106, EP138, EP160, EP170, EP171, all manufactured by Cemedine); acrylic oligomer (SGA), etc. 1-component anaerobic curable adhesive (for example, Y-800 series, Y-805GH, both manufactured by Cemedine); special silicone-modified polymer-based one-component elastic adhesive (for example, Super X, manufactured by Cemedine); Phenol resin composite polymer adhesives such as a mixture of phenol resin and butadiene or acrylonitrile rubber, various mixtures of phenol resin and polyvinyl acetate, polyvinyl acetal, polyvinyl butyral or polyvinyl formal, and a mixture of phenol resin and epoxy Two-component condensation reaction type adhesive; Epoxy Two-component addition reaction adhesives such as isocyanate; Two-component radical polymerization adhesives such as acrylic oligomers (SGA); Hot-melt adhesives such as polyimides, polyesters, and polyolefins; Rubbers, polyacrylates, etc. Pressure-sensitive adhesive; 1-pack type room temperature curing adhesive mainly composed of 2-cyanoacrylate; 2-methyl acrylate-based adhesive; 2-cyanoethyl acrylate-based adhesive (for example, Aron Alpha, Tojo, etc.) Synthetic Co., Ltd.) and α-cyanoacrylate adhesives (for example, 3000DX series, manufactured by Cemedine Co.).

接着層の厚さは、3〜50μmであるのが好ましく、5〜20μmであるのがより好ましく、10〜20μmであるのが更に好ましい。接着層の厚さは、例えば、破断面を走査型電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)で観察する方法により求めることができる。   The thickness of the adhesive layer is preferably 3 to 50 μm, more preferably 5 to 20 μm, and still more preferably 10 to 20 μm. The thickness of the adhesive layer can be determined by, for example, a method of observing the fracture surface with a scanning electron microscope (SEM).

接着層の上に、アルミニウム箔が設けられる。アルミニウム箔の厚さは、1〜10μmであるのが好ましく、1〜5μmであるのがより好ましく、2〜4μmであるのが更に好ましい。   An aluminum foil is provided on the adhesive layer. The thickness of the aluminum foil is preferably 1 to 10 μm, more preferably 1 to 5 μm, and still more preferably 2 to 4 μm.

後述するように、自己規則化法により本陽極酸化処理の起点となる窪みを形成させる場合には、アルミニウム表面を有する部材自体に、ある程度の厚さが必要であるため、アルミニウム基板が好ましい。   As will be described later, in the case of forming a recess that is the starting point of the present anodizing treatment by the self-ordering method, an aluminum substrate is preferable because the member itself having an aluminum surface needs to have a certain thickness.

アルミニウム部材のうち、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、99.80質量%以上であるのがより好ましく、また、99.99質量%以下であるのが好ましく、99.95質量%以下であるのがより好ましい。アルミニウム純度が99.5質量%以上であると、ポア配列の規則性が十分となり、99.99質量%以下であると安価に製造することができる。   Among the aluminum members, the surface on which the anodized film is provided by anodizing treatment preferably has an aluminum purity of 99.5% by mass or more, more preferably 99.80% by mass or more. It is preferably 99% by mass or less, and more preferably 99.95% by mass or less. When the aluminum purity is 99.5% by mass or more, the regularity of the pore arrangement becomes sufficient, and when it is 99.99% by mass or less, it can be manufactured at low cost.

アルミニウム部材の表面は、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。   The surface of the aluminum member is preferably subjected to degreasing and mirror finishing in advance.

<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。
<Degreasing treatment>
Degreasing treatment uses acids, alkalis, organic solvents, etc. to dissolve and remove organic components such as dust, fat, and resin that adhere to the aluminum surface, and causes defects in each treatment described later due to the organic components. This is done for the purpose of preventing the occurrence of.
A conventionally known degreasing agent can be used for the degreasing treatment. Specifically, for example, various commercially available degreasing agents can be used by a predetermined method.

中でも、以下の各方法が好適に例示される。
各種アルコール、各種ケトン、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)。
Especially, the following each method is illustrated suitably.
A method in which an organic solvent such as various alcohols, various ketones, benzine and volatile oil is brought into contact with the aluminum surface at room temperature (organic solvent method); a solution containing a surfactant such as soap or neutral detergent is used at a temperature ranging from room temperature to 80 ° C A method of contacting the aluminum surface at a temperature and then washing with water (surfactant method); a sulfuric acid aqueous solution having a concentration of 10 to 200 g / L is brought into contact with the aluminum surface at a temperature from room temperature to 70 ° C. for 30 to 80 seconds; Method of washing with water: Electrolysis was carried out by bringing a 5 to 20 g / L sodium hydroxide aqueous solution into contact with the aluminum surface at room temperature for about 30 seconds, with the aluminum surface serving as a cathode and a direct current of 1 to 10 A / dm 2 in current density flowing. Thereafter, a method of neutralizing by bringing a nitric acid aqueous solution having a concentration of 100 to 500 g / L into contact; various known electrolytic solutions for anodizing treatment at room temperature 40 the alkaline aqueous solution in the concentration of 10 to 200 g / L; while in contact with the surface, the aluminum surface by applying a direct current of a current density of 1 to 10 A / dm 2 in the cathode, or a method of electrolysis by passing an alternating current A method of bringing the aluminum surface into contact with the aluminum surface at 50 ° C. for 15 to 60 seconds, and then neutralizing it with a nitric acid aqueous solution having a concentration of 100 to 500 g / L; an emulsified liquid obtained by mixing a surfactant, water or the like with light oil or kerosene A method in which the surface of aluminum is brought into contact with the aluminum surface at a temperature from room temperature to 50 ° C. and then washed with water (emulsion degreasing method); a mixed solution of sodium carbonate, phosphates, surfactant, etc. A method of contacting the surface for 30 to 180 seconds and then washing with water (phosphate method).

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。   The degreasing treatment is preferably a method in which the fat content on the aluminum surface can be removed while aluminum dissolution hardly occurs. In this respect, the organic solvent method, the surfactant method, the emulsion degreasing method, and the phosphate method are preferable.

<鏡面仕上げ処理>
鏡面仕上げ処理は、アルミニウム部材の表面の凹凸をなくして、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。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。
<Mirror finish processing>
The mirror finish is performed to eliminate unevenness on the surface of the aluminum member and improve the uniformity and reproducibility of the sealing treatment by an electrodeposition method or the like. As an unevenness | corrugation of the surface of an aluminum member, the rolling rebar generated at the time of rolling in the case where an aluminum member is manufactured through rolling is mentioned, for example.
In the present invention, the mirror finish is not particularly limited, and a conventionally known method can be used. Examples thereof include mechanical polishing, chemical polishing, and electrolytic polishing.
Examples of the mechanical polishing include a method of polishing with various commercially available polishing cloths, and a method of combining various commercially available abrasives (for example, diamond, alumina) and a buff. Specifically, a method in which the method using an abrasive is performed by changing the abrasive used from coarse particles to fine particles over time is preferably exemplified. In this case, the final polishing agent is preferably # 1500. Thereby, the glossiness can be 50% or more (in the case of rolled aluminum, both the rolling direction and the width direction are 50% or more).

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、Alupol V、Alcoa R5、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。
As chemical polishing, for example, “Aluminum Handbook”, 6th edition, edited by Japan Aluminum Association, 2001, p. Various methods described in 164 to 165 may be mentioned.
Further, phosphoric acid - nitric acid method, Alupol I, Alupol V, Alcoa R5, H 3 PO 4 -CH 3 COOH-Cu method, H 3 PO 4 -HNO 3 -CH 3 COOH method are preferable. Among these, the phosphoric acid-nitric acid method, the H 3 PO 4 —CH 3 COOH—Cu method, and the H 3 PO 4 —HNO 3 —CH 3 COOH method are preferable.
By chemical polishing, the glossiness can be made 70% or more (in the case of rolled aluminum, both the rolling direction and the width direction are 70% or more).

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。
As electrolytic polishing, for example, “Aluminum Handbook”, 6th edition, edited by Japan Aluminum Association, 2001, p. Various methods described in 164 to 165 may be mentioned.
Moreover, the method described in US Pat. No. 2,708,655 is preferable.
“Practical Surface Technology”, vol. 33, no. 3, 1986, p. The method described in 32-38 is also preferably exemplified.
By electropolishing, the gloss can be 70% or more (in the case of rolled aluminum, both the rolling direction and the width direction are 70% or more).

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。   These methods can be used in appropriate combination. For example, a method of using an abrasive is preferably performed by changing the abrasive to be used from coarse particles to fine particles over time, and then performing electrolytic polishing.

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。
By mirror finishing, for example, a surface having an average surface roughness R a of 0.1 μm or less and a glossiness of 50% or more can be obtained. The average surface roughness Ra is preferably 0.03 μm or less, and more preferably 0.02 μm or less. Further, the glossiness is preferably 70% or more, and more preferably 80% or more.
The glossiness is a regular reflectance obtained in accordance with JIS Z8741-1997 “Method 3 60 ° Specular Gloss” in the direction perpendicular to the rolling direction. Specifically, using a variable angle gloss meter (for example, VG-1D, manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.), when the regular reflectance is 70% or less, the incident reflection angle is 60 degrees and the regular reflectance is 70%. In the case of exceeding, the incident / reflection angle is 20 degrees.

[陽極酸化処理工程]
本発明の製造方法における陽極酸化処理工程は、上述したアルミニウム部材の表面に陽極酸化処理を施して、マイクロポアが存在する陽極酸化皮膜を形成する工程である。
本発明においては、アルミニウム部材の表面に陽極酸化処理を施す方法としては、マイクロポアを形成させる陽極酸化処理(以下「本陽極酸化処理」ともいう。)の前に、本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好ましい。
[Anodizing process]
The anodizing treatment step in the production method of the present invention is a step of forming an anodized film in which micropores are present by performing anodizing treatment on the surface of the above-described aluminum member.
In the present invention, as the method for anodizing the surface of the aluminum member, the micropores of the present anodizing treatment are carried out before the anodizing treatment for forming micropores (hereinafter also referred to as “the present anodizing treatment”). A method of forming a depression that is the starting point of the generation of is preferable.

<窪みの形成>
窪みを形成させる方法は、特に限定されず、例えば、陽極酸化皮膜の自己規則性を利用した自己規則化法、物理的方法、粒子線法、ブロックコポリマー法、レジスト干渉露光法が挙げられる。
<Formation of depression>
The method for forming the depression is not particularly limited, and examples thereof include a self-ordering method using the self-ordering property of the anodized film, a physical method, a particle beam method, a block copolymer method, and a resist interference exposure method.

(自己規則化法)
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、その後、脱膜処理を行う。
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。
(Self-regulation method)
The self-ordering method is a method of improving the regularity by utilizing the property that the micropores of the anodized film are regularly arranged and removing the factors that disturb the regular arrangement. Specifically, high-purity aluminum is used, and an anodized film is formed at a low speed over a long period of time (for example, several hours to several tens of hours) at a voltage corresponding to the type of electrolyte, and then removed. Perform membrane treatment.
In this method, since the pore diameter depends on the voltage, a desired pore diameter can be obtained to some extent by controlling the voltage.

自己規則化法の代表例としては、J.Electrochem.Soc.Vol.144,No.5,May 1997,p.L128(非特許文献6)、Jpn.J.Appl.Phys.Vol.35(1996)Pt.2,No.1B,L126(非特許文献7)、Appl.Phys.Lett,Vol.71,No.19,10 Nov 1997,p.2771(非特許文献8)、上記非特許文献1が知られている。具体的には、以下に示される条件で、自己規則化法を行っている。   As a representative example of the self-ordering method, J.A. Electrochem. Soc. Vol. 144, no. 5, May 1997, p. L128 (Non-Patent Document 6), Jpn. J. et al. Appl. Phys. Vol. 35 (1996) Pt. 2, no. 1B, L126 (Non-patent Document 7), Appl. Phys. Lett, Vol. 71, no. 19, 10 Nov 1997, p. 2771 (Non-Patent Document 8) and Non-Patent Document 1 are known. Specifically, the self-ordering method is performed under the conditions shown below.

0.3mol/L硫酸、0℃、27V、450分(非特許文献6)
0.3mol/L硫酸、10℃、25V、750分(非特許文献6)
0.3mol/Lシュウ酸、17℃、40V、600分;その後、ポアワイド処理(6重量%リン酸および1.8重量%クロム酸含有液、60℃、840分)(非特許文献7)
0.3mol/Lシュウ酸、17℃、40〜60V、36分;その後、ポアワイド処理(5重量%リン酸、30℃、70分)(非特許文献8)
0.04mol/Lシュウ酸、3℃、80V、膜厚3μm;その後、ポアワイド処理(5重量%リン酸、30℃、70分)(非特許文献8)
0.3mol/Lリン酸、0℃、195V、960分;その後、ポアワイド処理(10重量%リン酸、240分)(非特許文献1)
0.3 mol / L sulfuric acid, 0 ° C., 27 V, 450 minutes (Non-patent Document 6)
0.3 mol / L sulfuric acid, 10 ° C., 25 V, 750 minutes (non-patent document 6)
0.3 mol / L oxalic acid, 17 ° C., 40 V, 600 minutes; then pore wide treatment (6 wt% phosphoric acid and 1.8 wt% chromic acid-containing solution, 60 ° C., 840 minutes) (Non-patent Document 7)
0.3 mol / L oxalic acid, 17 ° C., 40-60 V, 36 minutes; then pore-wide treatment (5 wt% phosphoric acid, 30 ° C., 70 minutes) (Non-patent Document 8)
0.04 mol / L oxalic acid, 3 ° C., 80 V, film thickness 3 μm; then pore-wide treatment (5 wt% phosphoric acid, 30 ° C., 70 minutes) (Non-patent Document 8)
0.3 mol / L phosphoric acid, 0 ° C., 195 V, 960 minutes; then pore wide treatment (10 wt% phosphoric acid, 240 minutes) (Non-patent Document 1)

また、これらの公知文献に記載されている方法では、陽極酸化皮膜を溶解させて除去する脱膜処理に、50℃程度のクロム酸とリン酸の混合水溶液を用いて、12時間以上をかけている。なお、沸騰した水溶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。
自己規則化陽極酸化皮膜は、アルミニウム部分に近くなるほど規則性が高くなってくるので、一度脱膜して、アルミニウム部分に残存した陽極酸化皮膜の底部分を表面に出して、規則的な窪みを得る。したがって、脱膜処理においては、アルミニウムは溶解させず、酸化アルミニウムである陽極酸化皮膜のみを溶解させる。
Further, in the methods described in these known documents, the film removal treatment for dissolving and removing the anodic oxide film takes 12 hours or more using a mixed aqueous solution of chromic acid and phosphoric acid at about 50 ° C. Yes. In addition, since the starting point of ordering will be destroyed and disturb | disturbed if it processes using the boiled aqueous solution, it uses without boiling.
Since the regularity of the self-ordered anodic oxide film becomes higher as it gets closer to the aluminum part, the film is removed once, and the bottom part of the anodic oxide film remaining on the aluminum part is exposed to the surface to form regular depressions. obtain. Therefore, in the film removal treatment, aluminum is not dissolved, but only the anodized film that is aluminum oxide is dissolved.

本発明に用いられる自己規則化陽極酸化処理は、例えば、酸濃度1〜10質量%の溶液中で、アルミニウム部材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、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を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。   The self-ordered anodizing treatment used in the present invention may be, for example, a method of energizing an aluminum member as an anode in a solution having an acid concentration of 1 to 10% by mass. As a solution used for the anodizing treatment, sulfuric acid, phosphoric acid, chromic acid, oxalic acid, sulfamic acid, benzenesulfonic acid, amidosulfonic acid and the like can be used alone or in combination of two or more.

自己規則化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時間であるのが適当である。
自己規則化陽極酸化皮膜の膜厚は、10〜50μmであるのが好ましい。
The conditions of the self-ordering anodizing treatment cannot be determined unconditionally because they vary depending on the electrolyte used. In general, the electrolyte concentration is 1 to 10% by mass, the solution temperature is 0 to 20 ° C., and the current density. It is appropriate that the pressure is 0.1 to 10 A / dm 2 , the voltage is 10 to 200 V, and the electrolysis time is 2 to 20 hours.
The film thickness of the self-ordered anodic oxide film is preferably 10 to 50 μm.

本発明においては、自己規則化陽極酸化処理は、1〜16時間であるのが好ましく、2〜12時間であるのがより好ましく、2〜7時間であるのが更に好ましい。
また、脱膜処理は、0.5〜10時間であるのが好ましく、2〜10時間であるのがより好ましく、4〜10時間であるのが更に好ましい。
In the present invention, the self-ordering anodizing treatment is preferably 1 to 16 hours, more preferably 2 to 12 hours, and further preferably 2 to 7 hours.
The film removal treatment is preferably 0.5 to 10 hours, more preferably 2 to 10 hours, and further preferably 4 to 10 hours.

このように、自己規則化法により、陽極酸化皮膜を形成させた後、これを溶解させて除去し、再度、同一の条件で後述する本陽極酸化処理を行うと、ほぼ真っ直ぐなマイクロポアが、膜面に対してほぼ垂直に形成される。   In this way, after forming the anodized film by the self-ordering method, this is dissolved and removed, and when the anodizing process described later is performed again under the same conditions, a substantially straight micropore is obtained. It is formed substantially perpendicular to the film surface.

(物理的方法)
物理的方法としては、例えば、プレスパターニング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。
(Physical method)
Examples of the physical method include a method using press patterning. Specifically, a method of forming a depression by pressing a substrate having a plurality of protrusions on the surface thereof against the aluminum surface can be mentioned. For example, a method described in JP-A-10-121292 can be used.
Another example is a method in which polystyrene spheres are arranged in a dense state on the aluminum surface, SiO 2 is vapor-deposited thereon, then the polystyrene spheres are removed, and the substrate is etched using the vapor-deposited SiO 2 as a mask to form depressions. It is done.

(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。
(Particle beam method)
The particle beam method is a method in which a hollow is formed by irradiating the aluminum surface with a particle beam. The particle beam method has an advantage that the position of the depression can be freely controlled.
Examples of the particle beam include a charged particle beam, a focused ion beam (FIB), and an electron beam.
As the particle beam method, for example, a method described in JP-A-2001-105400 can be used.

(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。
(Block copolymer method)
The block copolymer method is a method in which a block copolymer layer is formed on an aluminum surface, a sea-island structure is formed in the block copolymer layer by thermal annealing, and then an island portion is removed to form a depression.
As a block copolymer method, the method described in Unexamined-Japanese-Patent No. 2003-129288 can be used, for example.

(レジスト干渉露光法)
レジスト干渉露光法は、アルミニウム表面にレジストを設け、レジストに露光および現像を施して、レジストに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。
レジスト干渉露光法としては、例えば、特開2000−315785号公報に記載されている方法を用いることができる。
(Resist interference exposure method)
The resist interference exposure method is a method in which a resist is provided on an aluminum surface, and the resist is exposed and developed to form a recess penetrating to the aluminum surface in the resist.
As the resist interference exposure method, for example, a method described in JP 2000-315785 A can be used.

上述した種々の窪みを形成させる方法の中でも、10cm角程度以上の大面積にわたって均一に形成することができる点で、自己規則化法、FIB法、レジスト干渉露光法が望ましい。
更には、製造コストを考慮すると、自己規則化法が最も好ましい。また、マイクロポアの配列を自由に制御することができる点では、FIB法も好ましい。
Among the methods for forming the various depressions described above, the self-ordering method, the FIB method, and the resist interference exposure method are desirable because they can be uniformly formed over a large area of about 10 cm square or more.
Furthermore, the self-ordering method is most preferable in consideration of manufacturing costs. The FIB method is also preferable in that the arrangement of micropores can be freely controlled.

形成される窪みは、深さが約10nm以上であるのが好ましい。また、幅は、所望とするポア径の幅以下であるのが好ましい。   The depth of the depression formed is preferably about 10 nm or more. The width is preferably equal to or less than the desired pore diameter.

<本陽極酸化処理>
本発明においては、所望によりアルミニウム表面に窪みを形成させた後、本陽極酸化処理により、マイクロポアが存在する陽極酸化皮膜を形成させる。
<This anodizing treatment>
In the present invention, a recess is formed on the aluminum surface as desired, and then an anodized film having micropores is formed by the present anodizing treatment.

本陽極酸化処理は、従来公知の方法を用いることができる。
具体的には、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。
For this anodizing treatment, a conventionally known method can be used.
Specifically, a method of repeatedly turning on and off the current intermittently while keeping the DC voltage constant, and a method of repeatedly turning on and off the current while intermittently changing the DC voltage can be suitably used. According to these methods, fine micropores are generated in the anodic oxide film, which is preferable in that uniformity is improved particularly when sealing treatment is performed by electrodeposition.
In the above-described method of intermittently changing the voltage, it is preferable to decrease the voltage sequentially. As a result, the resistance of the anodized film can be lowered, and can be made uniform when the electrodeposition treatment is performed later.

本陽極酸化処理を低温で行うと、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。
陽極酸化皮膜の膜厚は、金属の充填のしやすさの点で、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。
ポア径は、後に封孔処理として電着処理を行う場合には、10nm以上であるのが好ましい。
したがって、例えば、上記陽極酸化皮膜の膜厚が0.1〜1μmであり、マイクロポアの平均ポア径が10〜500nmであるのは、好ましい態様の一つである。
When this anodizing treatment is performed at a low temperature, the arrangement of the micropores becomes regular and the pore diameter becomes uniform.
The film thickness of the anodized film is preferably 0.5 to 10 times the pore diameter, more preferably 1 to 8 times, and more preferably 1 to 5 times in terms of ease of metal filling. Further preferred.
The pore diameter is preferably 10 nm or more when an electrodeposition treatment is subsequently performed as a sealing treatment.
Therefore, for example, it is one of the preferable embodiments that the film thickness of the anodic oxide film is 0.1 to 1 μm and the average pore diameter of the micropores is 10 to 500 nm.

マイクロポアのポア径の変動係数が5〜20%であるのが好ましい。ポア径の変動係数が上記範囲であると、後述する封孔処理における充填の効率が高くなり、金属粒子が近接して存在するようになるため、局在プラズモン共鳴が大きくなる。
ここで、ポア径の変動係数(CV:Coefficient of Variation)は、ポア径のばらつきの指標であり、下記式により定義される。
It is preferable that the variation coefficient of the pore diameter of the micropore is 5 to 20%. When the pore diameter variation coefficient is in the above range, the filling efficiency in the sealing treatment described later is increased, and the metal particles come close to each other, so that the localized plasmon resonance is increased.
Here, the pore diameter variation coefficient (CV: Coefficient of Variation) is an index of pore diameter variation and is defined by the following equation.

(ポア径の変動係数)=(ポア径の標準偏差)/(ポア径の平均)   (Variation coefficient of pore diameter) = (Standard deviation of pore diameter) / (Average of pore diameter)

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。 The average pore density of the micropores is preferably 50-1500 / μm 2 .

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。
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ある。マイクロポアの占める面積率の算出においては、マイクロポアには、金属により充填されているものもいないものも含まれる。具体的には、封孔処理前に表面空隙率を測定して求められる。
The area ratio occupied by the micropores is preferably 20 to 50%.
The area ratio occupied by the micropore is a ratio of the total area of the opening of the micropore to the area of the aluminum surface. In the calculation of the area ratio occupied by the micropores, the micropores include those that are not filled with metal and those that are not filled with metal. Specifically, it is obtained by measuring the surface porosity before the sealing treatment.

<ポアワイド処理>
本発明においては、本陽極酸化処理後、必要に応じて、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ポアワイド処理を施すのが好ましい。
これにより、陽極酸化皮膜のマイクロポアの底部分のバリヤー皮膜を溶解させることにより、マイクロポア内部に選択的に電着させることが可能となる。
<Pore wide processing>
In the present invention, after this anodizing treatment, if necessary, the aluminum member is immersed in an aqueous acid solution or an aqueous alkaline solution to dissolve the anodized film and perform pore-wide treatment for expanding the pore diameter of the micropore. Is preferred.
Thereby, it becomes possible to selectively deposit the inside of the micropores by dissolving the barrier film on the bottom portion of the micropores of the anodized film.

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。
When an aqueous acid solution is used for the pore wide treatment, it is preferable to use an aqueous solution of an inorganic acid such as sulfuric acid, phosphoric acid, nitric acid, hydrochloric acid, or a mixture thereof. The concentration of the acid aqueous solution is preferably 1 to 10% by mass. The temperature of the acid aqueous solution is preferably 25 to 40 ° C.
When an alkaline aqueous solution is used for the pore-wide treatment, it is preferable to use an aqueous solution of at least one alkali selected from the group consisting of sodium hydroxide, potassium hydroxide and lithium hydroxide. The concentration of the alkaline aqueous solution is preferably 0.1 to 5% by mass. The temperature of the alkaline aqueous solution is preferably 20 to 35 ° C.
Specifically, for example, 50 g / L, 40 ° C. phosphoric acid aqueous solution, 0.5 g / L, 30 ° C. sodium hydroxide aqueous solution or 0.5 g / L, 30 ° C. potassium hydroxide aqueous solution is preferably used. .
The immersion time in the acid aqueous solution or the alkali aqueous solution is preferably 8 to 60 minutes, more preferably 10 to 50 minutes, and further preferably 15 to 30 minutes.

<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、本陽極酸化処理に用いられ、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。
<Other processing>
Further, other processes can be performed as necessary.
For example, when the structure of the present invention is used as a sample stage and an aqueous solution is dropped to form a film, a hydrophilic treatment may be performed in order to reduce the contact angle with water. The hydrophilic treatment can be performed by a conventionally known method.
In addition, when the structure of the present invention is used as a sample stage to target a protein that is denatured or decomposed with an acid, the acid remaining on the aluminum surface is neutralized. In order to achieve this, a neutralization treatment may be performed. The neutralization treatment can be performed by a conventionally known method.

[封孔処理工程]
本発明の製造方法における封孔処理工程は、上述した陽極酸化処理工程の後、マイクロポアを金属で充填する工程である。
本発明においては、金属は、自由電子を有する金属結合からなる元素であって導電性を有するものであれば特に限定されないが、プラズモン共鳴が確認されている金属であるのが好ましい。
具体的には、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、亜鉛(Zn)、金(Au)、銀(Ag)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)等が挙げられる(めっき教本,2001年,日刊工業新聞社,p.63〜153(非特許文献9))。
中でも、銅、ニッケル、金が、導電性が高く均一性が高いため好ましく、ニッケル、金が、後に設ける金属粒子との密着性の観点からより好ましい。
また、銅、ニッケル、金、銀、白金が、プラズモン共鳴が起こりやすいことが知られており(現代化学,2003年9月号,p.20〜27(非特許文献10))、特に、電着やコロイド粒子の作製が容易である観点から金、銀が好ましい。
[Sealing process]
The sealing treatment step in the production method of the present invention is a step of filling the micropores with metal after the above-described anodizing treatment step.
In the present invention, the metal is not particularly limited as long as it is an element composed of a metal bond having free electrons and has conductivity, but is preferably a metal in which plasmon resonance has been confirmed.
Specifically, copper (Cu), nickel (Ni), chromium (Cr), zinc (Zn), gold (Au), silver (Ag), platinum (Pt), palladium (Pd) and the like can be mentioned (plating). Textbook, 2001, Nikkan Kogyo Shimbun, p.63-153 (Non-Patent Document 9)).
Among these, copper, nickel, and gold are preferable because of high conductivity and high uniformity, and nickel and gold are more preferable from the viewpoint of adhesion with metal particles that are provided later.
In addition, it is known that plasmon resonance is likely to occur in copper, nickel, gold, silver, and platinum (Hyundai Kagaku, September 2003, p. 20-27 (Non-Patent Document 10)). Gold and silver are preferable from the viewpoint of easy deposition and production of colloidal particles.

封孔処理の方法は、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、電着法;金属コロイド粒子の分散液を、陽極酸化皮膜を有するアルミニウム部材に塗布し乾燥させる方法;無電解メッキ法が好適に挙げられる。金属は、単一粒子または凝集体であるのが好ましい。
The method for the sealing treatment is not particularly limited, and a conventionally known method can be used.
For example, an electrodeposition method; a method of applying a dispersion of metal colloidal particles to an aluminum member having an anodized film and drying; and an electroless plating method are preferable. The metal is preferably a single particle or an aggregate.

<電着法>
電着法は、従来公知の方法を用いることができる。具体的には、例えば、金電着法の場合、1g/LのHAuCl4と7g/LのH2SO4を含有する30℃の分散液に、アルミニウム部材を浸せきさせ、11Vの定電圧(スライダックで調整)で、5〜6分間電着処理する方法;6g/Lのジシアノ金(I)酸カリウムと、10g/Lのキレート剤(EDTA)とを含有する分散液(液温40℃、pH6)に、支持体を浸せきさせ、対極として高純度白金板を用い、電流密度0.1A/dm2の条件で、5〜6分間電着処理する方法;等が挙げられる。
電着法としては、現代化学,1997年1月号,p.51−54(非特許文献11)に銅、スズおよびニッケルを用いた例が詳細に記載されており、この方法を用いることもできる。
<Electrodeposition method>
As the electrodeposition method, a conventionally known method can be used. Specifically, for example, in the case of gold electrodeposition method, a dispersion of 30 ° C. containing H 2 SO 4 of HAuCl 4 and 7 g / L of 1 g / L, the aluminum member is immersed, 11V constant voltage ( (Adjusted with slidac), electrodeposition treatment for 5 to 6 minutes; dispersion containing 6 g / L potassium dicyanoaurate (I) and 10 g / L chelating agent (EDTA) (liquid temperature 40 ° C., Examples include a method of immersing the support in pH 6), using a high-purity platinum plate as a counter electrode, and performing an electrodeposition treatment for 5 to 6 minutes under the condition of a current density of 0.1 A / dm 2 .
As the electrodeposition method, Hyundai Kagaku, January 1997, p. An example using copper, tin and nickel is described in detail in 51-54 (Non-Patent Document 11), and this method can also be used.

<金属コロイド粒子を用いる方法>
金属コロイド粒子を用いる方法に用いられる分散液は、従来公知の方法により得ることができる。例えば、低真空蒸発法による微粒子の作製方法、金属塩の水溶液を還元する金属コロイド作製方法により得ることができる。
金属コロイド粒子は、平均粒径が1〜200nmであるのが好ましく、1〜100nmであるのがより好ましく、2〜80nmであるのが更に好ましい。
分散液に用いられる分散媒としては、水が好適に用いられる。また、水と混合しうる溶剤、例えば、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、i−プロピルアルコール、1−ブチルアルコール、2−ブチルアルコール、t−ブチルアルコール、メチルセルソルブ、ブチルセルソルブ等のアルコールと、水との混合溶媒も用いることができる。
<Method using metal colloidal particles>
The dispersion used in the method using metal colloidal particles can be obtained by a conventionally known method. For example, it can be obtained by a method for producing fine particles by a low vacuum evaporation method or a method for producing a metal colloid that reduces an aqueous solution of a metal salt.
The metal colloidal particles preferably have an average particle size of 1 to 200 nm, more preferably 1 to 100 nm, and even more preferably 2 to 80 nm.
As the dispersion medium used in the dispersion, water is preferably used. In addition, solvents that can be mixed with water, for example, alcohols such as ethyl alcohol, n-propyl alcohol, i-propyl alcohol, 1-butyl alcohol, 2-butyl alcohol, t-butyl alcohol, methyl cellosolve, and butyl cellosolve A mixed solvent with water can also be used.

金属コロイド粒子を用いる方法において、塗布方法は特に限定されず、例えば、バーコーター塗布、回転塗布、スプレー塗布、カーテン塗布、浸せき塗布、エアーナイフ塗布、ブレード塗布、ロール塗布等が挙げられる。   In the method using metal colloidal particles, the coating method is not particularly limited, and examples thereof include bar coater coating, spin coating, spray coating, curtain coating, dip coating, air knife coating, blade coating, and roll coating.

金属コロイド粒子を用いる方法に用いられる分散液としては、例えば、金コロイド粒子の分散液、銀コロイド粒子の分散液が好適に用いられる。
金コロイド粒子の分散液としては、例えば、特開平2001−89140号公報および特開平11−80647号公報に記載されているものを用いることができる。また、市販品を用いることもできる。
銀コロイド粒子の分散液は、陽極酸化皮膜から溶出する酸によって影響を受けない点で、銀とパラジウムの合金の粒子を含有するのが好ましい。この場合、パラジウムの含有量は、5〜30質量%であるのが好ましい。
As the dispersion liquid used in the method using metal colloid particles, for example, a gold colloid particle dispersion liquid and a silver colloid particle dispersion liquid are preferably used.
As the dispersion of colloidal gold particles, for example, those described in JP-A-2001-89140 and JP-A-11-80647 can be used. Commercial products can also be used.
The dispersion of silver colloidal particles preferably contains silver and palladium alloy particles in that they are not affected by the acid eluted from the anodized film. In this case, the palladium content is preferably 5 to 30% by mass.

分散液を塗布した後、水等の溶媒を用いて適宜洗浄する。これにより、マイクロポアに充填された粒子のみ陽極酸化皮膜に残存し、マイクロポアに充填されなかった粒子は除去される。   After applying the dispersion, it is appropriately washed with a solvent such as water. As a result, only the particles filled in the micropores remain in the anodized film, and the particles not filled in the micropores are removed.

<無電解メッキ法>
無電解メッキ法は、従来公知の方法を用いることができ、陽極酸化皮膜のマイクロポアの径が300nm以上であれば使用可能となる。無電解メッキ法としては、金シアン錯体と還元剤を用いるメッキ方法が好適に例示される。
この無電解メッキ法のメカニズムは解明されていないが、金属と還元剤が反応し易い性質があるため、バリアー皮膜が還元されることによりアルミニウム地金が露出し、露出したアルミニウム地金と金シアン錯体との置換反応によって、アルミニウムと金とが置換され、アルミニウム地金の表面が金で覆われることになる。表面が一旦金で覆われると、自己触媒反応によって金が成長するため、電解せずに、陽極酸化皮膜のマイクロポアに金を充填することが可能になると考えられている。このため、処理後の陽極酸化皮膜は、導電性が高く、均一なものとなる。
<Electroless plating method>
As the electroless plating method, a conventionally known method can be used. If the diameter of the micropore of the anodized film is 300 nm or more, it can be used. As the electroless plating method, a plating method using a gold cyan complex and a reducing agent is preferably exemplified.
Although the mechanism of this electroless plating method has not been elucidated, since the metal and the reducing agent easily react with each other, the aluminum ingot is exposed when the barrier film is reduced, and the exposed aluminum ingot and gold cyanide are exposed. By the substitution reaction with the complex, aluminum and gold are substituted, and the surface of the aluminum ingot is covered with gold. It is considered that once the surface is covered with gold, gold grows by autocatalytic reaction, so that it becomes possible to fill the micropores of the anodized film without electrolysis. For this reason, the treated anodic oxide film has high conductivity and becomes uniform.

本発明においては、封孔処理後の金属の付着量は、100〜500mg/m2であるのが好ましい。
また、封孔処理後の表面空隙率は、20%以下であるのが好ましい。封孔処理後の表面空隙率は、アルミニウム表面の面積に対する充填されていないマイクロポアの開口部の面積の合計の割合である。表面空隙率が上記範囲であると、より強い局在プラズモン共鳴が得られる。
In the present invention, the adhesion amount of the metal after the sealing treatment is preferably 100 to 500 mg / m 2.
The surface porosity after the sealing treatment is preferably 20% or less. The surface porosity after the sealing treatment is a ratio of the total area of the openings of the unfilled micropores to the area of the aluminum surface. When the surface porosity is within the above range, stronger localized plasmon resonance is obtained.

ポア径が50nm以上である場合は、金属コロイド粒子を用いる方法が好適に用いられる。また、ポア径が50nm未満である場合は、電着法が好適に用いられる。両者を組み合わせる方法も好適に用いられる。   When the pore diameter is 50 nm or more, a method using metal colloidal particles is preferably used. Moreover, when a pore diameter is less than 50 nm, an electrodeposition method is used suitably. A method of combining both is also preferably used.

[表面処理工程]
本発明の製造方法における表面処理工程は、上述した封孔処理工程の後、陽極酸化皮膜の上層表面の一部を除去し、該表面の平均表面粗さ(Ra)を30nm以下にする工程である。
本発明においては、上記陽極酸化皮膜の上層表面の一部の除去は、除去後の表面の平均表面粗さ(Ra)が30nm以下となるように行われるものであれば特に限定されないが、除去前の陽極酸化皮膜の厚みの20〜80%を除去するものであるのが好ましい。
また、本発明においては、上記陽極酸化皮膜の上層表面の一部の除去が、後述する機械研磨、化学的溶解および真空中でのイオンビームによる皮膜除去からなる群より選択される少なくとも1つの方法で行われるのが好ましく、機械研磨、特に、化学機械研磨(CMP)による除去であるのがより好ましい。
[Surface treatment process]
The surface treatment step in the production method of the present invention is a step of removing a part of the upper layer surface of the anodized film after the sealing treatment step described above to make the average surface roughness ( Ra ) of the surface 30 nm or less. It is.
In the present invention, the removal of a part of the upper surface of the anodic oxide film is not particularly limited as long as the average surface roughness (R a ) of the surface after the removal is 30 nm or less. It is preferable to remove 20 to 80% of the thickness of the anodized film before removal.
In the present invention, the removal of a part of the upper surface of the anodized film is at least one method selected from the group consisting of mechanical polishing, chemical dissolution described later, and film removal by ion beam in vacuum. The removal is preferably performed by mechanical polishing, particularly chemical mechanical polishing (CMP).

<機械研磨>
機械研磨は、特に限定されず、上述した鏡面仕上げ処理に用いられる方法を用いることができる。中でも化学機械研磨(CMP)が好ましい。
CMP法としては、半導体のシリコンウエハーの研磨に多用されている公知のCMP研磨技術を利用することができる。
ここで、CMP研磨技術は、従来の汎用型の研磨盤を用いた従来の研磨技術に比べ、研磨盤自体の精度が高く、サンプルの保持方法および安定性に優れ、研磨剤の粒径も小さく、研磨時の液体が皮膜を溶解するという特徴がある。
具体的には、汎用型の研磨盤では、平行性やサンプルの保持などをナノメーターオーダーで制御することは困難であり、また、汎用型の研磨盤に用いる通常の研摩剤では、粒子が粗すぎる(平均粒子径0.06〜10μm)ため陽極酸化皮膜に存在するマイクロポアを破壊してしまい、ナノメーターオーダーでの平滑化は困難である。これに対し、サブミクロンオーダーの粒径(平均粒子径0.01〜1μm)の超微粒子を研磨剤として用いることが可能なCMP用研磨盤では、陽極酸化皮膜の構造を破壊することなく、陽極酸化皮膜の上層の一部を容易に除去することができる。
また、CMP法においては、陽極酸化皮膜に存在するマイクロポアの壁の厚みは、金属で十分に充填されている場合には、10〜100nmであるのが好ましい。
<Mechanical polishing>
The mechanical polishing is not particularly limited, and a method used for the mirror finish processing described above can be used. Of these, chemical mechanical polishing (CMP) is preferable.
As the CMP method, a known CMP polishing technique frequently used for polishing a semiconductor silicon wafer can be used.
Here, the CMP polishing technique is more accurate than the conventional polishing technique using a conventional general-purpose polishing disk, has a high accuracy of the polishing disk itself, has excellent sample holding method and stability, and has a small abrasive particle size. The liquid during polishing dissolves the film.
Specifically, with a general-purpose polishing machine, it is difficult to control parallelism, sample holding, etc. on the order of nanometers, and with normal abrasives used for general-purpose polishing machines, particles are coarse. Too much (average particle size 0.06 to 10 μm), the micropores present in the anodized film are destroyed, and smoothing on the nanometer order is difficult. On the other hand, in a polishing machine for CMP in which ultrafine particles having a particle size on the order of submicron (average particle diameter 0.01 to 1 μm) can be used as an abrasive, the structure of the anodized film is not destroyed. A part of the upper layer of the oxide film can be easily removed.
In the CMP method, the thickness of the micropore wall present in the anodized film is preferably 10 to 100 nm when sufficiently filled with metal.

CMP法としては、CMPのサイエンス,1999年,サイエンスフォーラム,p.72−98,p.123−176(非特許文献12)に、装置および研磨剤を用いた例が詳細に記載されており、この方法を用いることもできる。   As the CMP method, CMP Science, 1999, Science Forum, p. 72-98, p. 123-176 (Non-Patent Document 12) describes an example using an apparatus and an abrasive in detail, and this method can also be used.

<化学的溶解(化学研磨)>
化学的溶解法とは、酸化アルミを溶解させる性質がある化学薬品(溶液)で陽極酸化皮膜を溶解させる方法である。
このような化学薬品(溶液)としては、具体的には、例えば、硫酸、クロム酸、シュウ酸、リン酸、クロムリン酸等が挙げられ、これらを1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
化学的溶解法による溶解は、金属により完全に充填されていない個所を選択的に除去し、マイクロポアを拡大するように進行するため、陽極酸化皮膜自体の厚みは殆ど変化しない。溶解速度は、通常、10nm/min〜100nm/min程度である。
また、化学的溶解法においては、陽極酸化皮膜に存在するマイクロポアの壁の厚みは、50〜500nmであるのが好ましい。
また、上述した鏡面仕上げ処理に用いられる方法を用いることもできる。
<Chemical dissolution (chemical polishing)>
The chemical dissolution method is a method of dissolving the anodized film with a chemical (solution) having a property of dissolving aluminum oxide.
Specific examples of such chemicals (solutions) include sulfuric acid, chromic acid, oxalic acid, phosphoric acid, chromic phosphoric acid, etc., and these may be used alone or in combination of two or more. May be used in combination.
Dissolution by the chemical dissolution method proceeds so as to selectively remove portions that are not completely filled with metal and enlarge the micropores, so that the thickness of the anodized film itself hardly changes. The dissolution rate is usually about 10 nm / min to 100 nm / min.
In the chemical dissolution method, the thickness of the micropore wall present in the anodized film is preferably 50 to 500 nm.
Moreover, the method used for the mirror surface finishing process mentioned above can also be used.

<真空中でのイオンビームによる皮膜除去>
真空中でのイオンビームによる皮膜除去とは、真空中でイオンを照射することで、対象物(上記陽極酸化皮膜の上層表面の一部)を原子オーダーで除去する方法である。かかる方法により非常に均一に、清浄な表面が得られるが、一般に装置が高額であり、大面積を処理には適用することができないため、製造効率が劣る場合がある。
真空中でイオンビームによる皮膜除去としては、実用精密加工と計測技術,2003年,エヌ ティー エス,p.193−210(非特許文献13)に、その例が詳細に記載されており、この方法を用いることもできる。
<Removal of film by ion beam in vacuum>
The film removal by the ion beam in vacuum is a method of removing an object (a part of the upper surface of the anodic oxide film) on an atomic order by irradiating ions in a vacuum. Such a method provides a very uniform and clean surface, but generally the equipment is expensive and large areas cannot be applied to processing, which may result in poor manufacturing efficiency.
For film removal by ion beam in vacuum, practical precision processing and measurement technology, 2003, NTS, p. An example is described in detail in 193-210 (Non-Patent Document 13), and this method can also be used.

このような機械研磨、化学的溶解、真空中でのイオンビームによる皮膜除去後の膜厚は、SEMにより測定することができ、平均表面粗さ(Ra)は、原子間力顕微鏡(AFM:Atomic Force Microscope)により測定することができる。
具体的には、後述する実施例に示すように、陽極酸化皮膜の膜厚は、皮膜除去前後のサンプルの一部を切り取り、90度に折り曲げて、ひび割れた部分の断面をFE-SEMにて適当な倍率にて観測して測定し、表面処理後の陽極酸化皮膜は、カンチレバーにより測定する。
The film thickness after mechanical polishing, chemical dissolution, and film removal by ion beam in vacuum can be measured by SEM, and the average surface roughness (R a ) is measured by an atomic force microscope (AFM: (Atomic Force Microscope).
Specifically, as shown in the examples described later, the film thickness of the anodized film was cut out of a part of the sample before and after removing the film, bent at 90 degrees, and the cross section of the cracked part was measured with FE-SEM. Observed and measured at an appropriate magnification, and the anodized film after the surface treatment is measured with a cantilever.

[電着工程]
本発明の製造方法における電着工程は、上述した表面処理工程後、上記封孔処理により充填した金属上に、電着により更に金属粒子を形成する工程である。
本発明においては、金属粒子は、上述した封孔処理工程で例示した金属の粒子が挙げられ、金粒子、銀粒子、ニッケル粒子であるのが好ましく、導電性が高く、酸化しにくいという観点から金粒子であるのがより好ましい。
また、電着方法は、封孔処理工程において記載した電着法と同様、従来公知の方法を用いることができ、特に、金粒子を形成する場合には、上述したように、1g/LのHAuCl4と7g/LのH2SO4を含有する30℃の分散液に、アルミニウム部材を浸せきさせ、11Vの定電圧(スライダックで調整)で、5〜6分間電着処理する方法;6g/Lのジシアノ金(I)酸カリウムと、10g/Lのキレート剤(EDTA)とを含有する分散液(液温40℃、pH6)に、支持体を浸せきさせ、対極として高純度白金板を用い、電流密度0.1A/dm2の条件で、5〜6分間電着処理する方法;等を用いることができる。その他、ニッケルによる電着法(ニッケル電着)を使用しても同様の効果が得られる。
[Electrodeposition process]
The electrodeposition step in the production method of the present invention is a step of further forming metal particles by electrodeposition on the metal filled by the sealing treatment after the surface treatment step described above.
In the present invention, examples of the metal particles include metal particles exemplified in the above-described sealing treatment step. Gold particles, silver particles, and nickel particles are preferable. From the viewpoint of high conductivity and resistance to oxidation. More preferred are gold particles.
As the electrodeposition method described in the sealing treatment step, a conventionally known method can be used. In particular, when gold particles are formed, as described above, 1 g / L. A method in which an aluminum member is immersed in a dispersion at 30 ° C. containing HAuCl 4 and 7 g / L of H 2 SO 4 and electrodeposition is performed at a constant voltage of 11 V (adjusted with a slidac) for 5 to 6 minutes; 6 g / The support is immersed in a dispersion (liquid temperature 40 ° C., pH 6) containing L potassium dicyanogold (I) and 10 g / L chelating agent (EDTA), and a high-purity platinum plate is used as a counter electrode. , A method of performing electrodeposition treatment for 5 to 6 minutes under the condition of a current density of 0.1 A / dm 2 can be used. In addition, the same effect can be obtained by using a nickel electrodeposition method (nickel electrodeposition).

ここで、ニッケル電着としては、めっき教本,2001年,日刊工業新聞社,p.81〜89(非特許文献9)に記載されているような公知のニッケルによる電着法が利用可能である。
具体的には、(1)ニッケルイオン源(通常1/100程度のコバルトが含有されている。)として、硫酸ニッケル50〜400g/L、好ましくは150〜390g/L、より好ましくは220〜380g/L;塩化ニッケル10〜100g/L、好ましくは20〜80g/L、より好ましくは30〜60g/L;等が好適に用いられる。また、(2)pH調整剤として、PHを3〜6に調整可能なホウ酸15〜45g/L、好ましくは20〜45g/L、より好ましくは30〜40g/Lを用いることができる。更に、(3)電解条件として、温度25〜65℃、電流密度0.5〜10A/dm2、電圧20〜120Vであるのが好ましい。また、(4)アノード電極材料として、高純度ニッケル(99.99%以上)、高純度白金(99.9%以上)、白金(99.9%以上)をメッキしたチタンなどが使用可能であるが、高純度ニッケルが最も望ましい。
Here, as the nickel electrodeposition, the plating textbook, 2001, Nikkan Kogyo Shimbun, p. 81 to 89 (Non-patent Document 9), a known electrodeposition method using nickel can be used.
Specifically, (1) nickel ion source (generally containing about 1/100 cobalt) nickel sulfate 50 to 400 g / L, preferably 150 to 390 g / L, more preferably 220 to 380 g / L; 10 to 100 g / L of nickel chloride, preferably 20 to 80 g / L, more preferably 30 to 60 g / L; Moreover, (2) As a pH adjuster, boric acid 15-45 g / L which can adjust PH to 3-6, Preferably it is 20-45 g / L, More preferably, 30-40 g / L can be used. Further, (3) electrolysis conditions are preferably a temperature of 25 to 65 ° C., a current density of 0.5 to 10 A / dm 2 , and a voltage of 20 to 120 V. (4) As the anode electrode material, high purity nickel (99.99% or more), high purity platinum (99.9% or more), titanium plated with platinum (99.9% or more), etc. can be used. However, high purity nickel is most desirable.

本発明の構造体においては、このような電着工程により電着される金属粒子の平均粒径は、陽極酸化皮膜に存在するマイクロポアの平均ポア径よりも大きく、隣接するマイクロポア間の平均中心間隔であるポア周期よりも小さい。
ここで、金属粒子の平均粒径は、電着工程後の構造体表面を電界放射型走査電子顕微鏡(FE-SEM)にて観察し、適当な領域の100個の粒子の径を測定し、その平均値から算出することができる。
また、ポア周期は、電着工程前の構造体表面をFE-SEMにて観察し、隣接するマイクロポア間の中心間隔を適当な領域の100個について測定し、その平均値から算出することができる。
In the structure of the present invention, the average particle diameter of the metal particles electrodeposited by such an electrodeposition process is larger than the average pore diameter of the micropores present in the anodized film, and the average between adjacent micropores It is smaller than the pore period which is the center interval.
Here, the average particle diameter of the metal particles is obtained by observing the surface of the structure after the electrodeposition process with a field emission scanning electron microscope (FE-SEM), measuring the diameter of 100 particles in an appropriate region, It can be calculated from the average value.
In addition, the pore period can be calculated from an average value obtained by observing the surface of the structure before the electrodeposition process with an FE-SEM, measuring the center distance between adjacent micropores for 100 appropriate regions, and the average value thereof. it can.

上述した陽極酸化処理工程により形成したマイクロポアが存在する陽極酸化皮膜に、上述した封孔処理工程、表面処理工程および電着工程を施した際の各工程後の皮膜表面の模式的な断面図を図1に示す。
図1(A)は、陽極酸化処理工程により形成したマイクロポア2が存在する陽極酸化皮膜1の模式断面図である。
図1(B)は、封孔処理工程(電着法)によりマイクロポア2内に金属3を充填した状態の陽極酸化皮膜1の模式断面図である。図1(B)に示すように、封孔処理工程による金属3の充填は、全てのマイクロポア2に対して均一に行われるものではなく、大部分が充填されているマイクロポアもあれば、僅かに充填されているに留まり大部分が空隙のままのマイクロポアもある(図1(B)中の中央のマイクロポアと右側のマイクロポアとの比較で顕著である。)。このような充填むらは、陽極酸化皮膜1の底部分に存在する絶縁性のバリア皮膜の厚みむらによるものと考えられている。
図1(C)は、表面処理工程により、陽極酸化皮膜1の上層表面の一部を除去し、その表面を所定の平均表面粗さ(Ra)とした陽極酸化皮膜1の模式断面図である。本発明においては、この表面処理工程により、各マイクロポア2において、表面まで金属3が充填された状態となり、上述した封孔処理工程において生じた金属の充填むらを軽減することができる。
図1(D)は、電着工程により、マイクロポア2内の金属3上に更に金属4を形成させた陽極酸化皮膜1の模式断面図である。図1(D)に示すように、表面処理工程を施した後の電着工程では、金属4は陽極酸化皮膜1の表面から盛り上がった粒子状に均一に形成される。
一方、図1(E)は、表面処理工程を施さずに電着工程を施した場合の陽極酸化皮膜1の模式断面図である。表面処理工程を施さず、封孔処理工程における金属の充填むらがある状態で電着工程を施すと、金属4はマイクロポア内の金属3上に形成されるものの、その形状にばらつきが生じるため、全ての金属4が図1(D)に示すような盛り上がった粒子状の形状にはならない。
Schematic cross-sectional view of the film surface after each process when the above-described sealing treatment process, surface treatment process and electrodeposition process are performed on the anodized film having micropores formed by the above-described anodizing process Is shown in FIG.
FIG. 1A is a schematic cross-sectional view of an anodized film 1 having micropores 2 formed by an anodizing process.
FIG. 1B is a schematic cross-sectional view of the anodized film 1 in a state where the metal 3 is filled in the micropores 2 by a sealing treatment process (electrodeposition method). As shown in FIG. 1 (B), the filling of the metal 3 by the sealing treatment step is not performed uniformly for all the micropores 2, and there are micropores that are mostly filled, Some micropores remain slightly filled and remain largely voids (prominent in comparison between the center micropore and the right micropore in FIG. 1B). Such uneven filling is considered to be due to uneven thickness of the insulating barrier film present at the bottom of the anodized film 1.
FIG. 1C is a schematic cross-sectional view of the anodized film 1 in which a part of the upper layer surface of the anodized film 1 is removed by the surface treatment process, and the surface is set to a predetermined average surface roughness ( Ra ). is there. In the present invention, by this surface treatment step, the metal 3 is filled to the surface in each micropore 2, and the metal filling unevenness generated in the above-described sealing treatment step can be reduced.
FIG. 1D is a schematic cross-sectional view of an anodized film 1 in which a metal 4 is further formed on a metal 3 in a micropore 2 by an electrodeposition process. As shown in FIG. 1D, in the electrodeposition process after the surface treatment process is performed, the metal 4 is uniformly formed in a particle shape rising from the surface of the anodized film 1.
On the other hand, FIG. 1E is a schematic cross-sectional view of the anodized film 1 when the electrodeposition process is performed without performing the surface treatment process. If the electrodeposition process is performed without the surface treatment process and the metal filling unevenness in the sealing process, the metal 4 is formed on the metal 3 in the micropore, but the shape thereof varies. All the metals 4 do not have a raised particle shape as shown in FIG.

[微細構造体]
本発明の構造体は、上述した陽極酸化処理工程、封孔処理工程、表面処理工程および電着工程を具備する製造方法により得られる構造体であって、上記陽極酸化皮膜に存在するマイクロポアの平均ポア径が10〜500nmであり、ポア径の変動係数が5〜20%であって、かつ、上記金属粒子の平均粒径が該平均ポア径よりも大きく、ポア周期よりも小さい構造体である。
図2は、電着法による封孔処理を施されてなる本発明の構造体の表面を示す模式的な断面図である。図2に示される構造体10は、陽極酸化皮膜12のマイクロポア14が金属16で充填されており、また、表面処理工程および電着工程を経ることにより、金属17の表面が陽極酸化皮膜12の表面から盛り上がって粒子状となっている。
また、図3は、金属コロイド粒子を用いる方法による封孔処理を施されてなる本発明の構造体の表面を示す模式的な断面図である。図3に示される構造体20は、構造体10と同様、陽極酸化皮膜22のマイクロポア24が金属26で充填されており、また、表面処理工程および電着工程を経ることにより、金属27の表面が陽極酸化皮膜22の表面から盛り上がって粒子状となっている。なお、マイクロポア24の内部には空隙が残っている場合もある(図3中の右側のマイクロポアで顕著である。)。
[Microstructure]
The structure of the present invention is a structure obtained by a manufacturing method comprising the above-described anodizing treatment step, sealing treatment step, surface treatment step and electrodeposition step, and is a micropore present in the anodized film. A structure having an average pore diameter of 10 to 500 nm, a pore diameter variation coefficient of 5 to 20%, and an average particle diameter of the metal particles larger than the average pore diameter and smaller than a pore period. is there.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the surface of the structure of the present invention that has been subjected to sealing treatment by an electrodeposition method. In the structure 10 shown in FIG. 2, the micropores 14 of the anodized film 12 are filled with the metal 16, and the surface of the metal 17 is made to pass through the surface treatment process and the electrodeposition process. It rises from the surface of and becomes particulate.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the surface of the structure of the present invention that has been sealed by a method using metal colloid particles. In the structure 20 shown in FIG. 3, the micropores 24 of the anodic oxide film 22 are filled with the metal 26 as in the structure 10, and the metal 27 is subjected to the surface treatment process and the electrodeposition process. The surface rises from the surface of the anodized film 22 and is in the form of particles. There may be a case where a gap remains in the micropore 24 (this is remarkable in the micropore on the right side in FIG. 3).

この金属粒子の間隔は、ラマン増強効果を大きくするためには、一般に短い方が好ましいが、最適な間隔は、金属粒子の大きさや形状の影響を受ける。
したがって、金属粒子の間隔は一概には決定することができないが、概して、1〜400nmの範囲であるのが好ましく、5〜300nmであるのがより好ましく、10〜200nmであるのが更に好ましい。上記範囲であると、ラマン増強効果が大きくなる。
ここで、「金属粒子の間隔」は、隣接する粒子の表面同士の最短距離である。
In general, the interval between the metal particles is preferably shorter in order to increase the Raman enhancement effect, but the optimum interval is affected by the size and shape of the metal particles.
Therefore, although the interval between the metal particles cannot be determined unconditionally, it is generally preferably in the range of 1 to 400 nm, more preferably 5 to 300 nm, and still more preferably 10 to 200 nm. Within the above range, the Raman enhancement effect is increased.
Here, the “interval between metal particles” is the shortest distance between the surfaces of adjacent particles.

<局在プラズモン共鳴によるラマン増強効果>
ラマン増強効果は、金属に吸着した分子のラマン散乱強度が105〜106倍程度増強される現象であり、表面増強ラマン散乱(SERS:Surface Enhanced Raman Scattering)と呼ばれている。そして、上記非特許文献9には、金、銀、銅、白金、ニッケル等の金属粒子を用いた局在プラズモン共鳴により、ラマン増強効果が得られることが記載されている。
<Raman enhancement effect by localized plasmon resonance>
The Raman enhancement effect is a phenomenon in which the Raman scattering intensity of the molecules adsorbed on the metal is enhanced by about 10 5 to 10 6 times, and is called surface enhanced Raman scattering (SERS: Surface Enhanced Raman Scattering). And the said nonpatent literature 9 describes that a Raman enhancement effect is acquired by the localized plasmon resonance using metal particles, such as gold | metal | money, silver, copper, platinum, nickel.

図4は、ラマン分光分析用試料台として使用される、図2に示される本発明の構造体の表面を示す模式的な断面図である。
ラマン分光分析用の検体が親水性物質である場合には、陽極酸化皮膜12の表面が疎水性である構造体10を用いるのが好ましく、ラマン分光分析用の検体が疎水性物質である場合には、陽極酸化皮膜12の表面が親水性である構造体10を用いるのが好ましい。このようにすることにより、図4に示されるように、検体18が粒子状の金属17の表面に選択的にかつ均一に付着するようになる。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the surface of the structure of the present invention shown in FIG. 2, which is used as a sample stage for Raman spectroscopic analysis.
When the sample for Raman spectroscopic analysis is a hydrophilic substance, it is preferable to use the structure 10 in which the surface of the anodized film 12 is hydrophobic, and when the sample for Raman spectroscopic analysis is a hydrophobic substance. It is preferable to use the structure 10 in which the surface of the anodized film 12 is hydrophilic. By doing so, as shown in FIG. 4, the specimen 18 selectively and uniformly adheres to the surface of the particulate metal 17.

本発明の構造体をラマン分光分析用試料台に用いると、ラマン散乱の信号強度が十分に大きくなり、かつ、再現性に優れたものになる。これは、陽極酸化皮膜の一部を除去することで、図1(D)に示すような盛り上がった粒子状の形状(マッシュルーム状)に突出した金属粒子が数多く存在することになり、金属粒子と金属粒子との間隔を最適な範囲に制御し易くなるため、信号強度が大きくなり、再現性も良好になると考えられる。   When the structure of the present invention is used for a sample stage for Raman spectroscopic analysis, the signal intensity of Raman scattering becomes sufficiently large and the reproducibility is excellent. This is because by removing a part of the anodized film, there are many metal particles protruding in a raised particle shape (mushroom shape) as shown in FIG. Since it becomes easy to control the space | interval with a metal particle in the optimal range, it is thought that signal strength becomes large and reproducibility also becomes favorable.

本発明の構造体(ラマン分光分析用試料台)の使用方法は、従来のラマン分光分析用試料台の使用方法と同様である。具体的には、ラマン分光分析用試料台に対して光を照射して、反射した光または透過した光のラマン散乱強度を測定することにより、試料台に保持された金属の近傍の物質の特性を検出する。   The method for using the structure of the present invention (Raman spectroscopic sample stage) is the same as the conventional method for using the Raman spectroscopic sample stage. Specifically, by irradiating the sample stage for Raman spectroscopic analysis with light and measuring the Raman scattering intensity of the reflected or transmitted light, the characteristics of the substance in the vicinity of the metal held on the sample stage Is detected.

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1〜27および比較例1、2)
1.構造体の作製
第1表に示されるように、基板に、鏡面仕上げ処理、窪みの形成、本陽極酸化処理、ポアワイド処理、封孔処理、表面処理および電着処理を順次施して、各構造体を得た。なお、第1表中、自己規則化陽極酸化処理の欄における「2−1」、「2−2」等は第2表に示す条件を表し、本陽極酸化処理の欄における「4−1」、「4−2」等は第4表に示す条件を表し、封孔処理の欄の「1」、「2」等は後述する封孔処理1、封孔処理2等を示し、「−」は該当する処理を施していないことを示す。
The present invention will be specifically described below with reference to examples. However, the present invention is not limited to these.
(Examples 1 to 27 and Comparative Examples 1 and 2)
1. As shown in Table 1, each substrate is subjected to a mirror finishing process, formation of dents, main anodizing process, pore-wide process, sealing process, surface process and electrodeposition process. Got. In Table 1, “2-1”, “2-2”, etc. in the column of self-ordering anodizing treatment represent the conditions shown in Table 2, and “4-1” in the column of this anodizing treatment. , “4-2”, etc. represent the conditions shown in Table 4, “1”, “2”, etc. in the sealing process column indicate sealing process 1, sealing process 2, etc., which will be described later, and “-”. Indicates that the corresponding processing has not been performed.

Figure 0004395038
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Figure 0004395038
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以下、基板および各処理について説明する。   Hereinafter, the substrate and each process will be described.

(1)基板
構造体の作製には、以下の基板1を用いた。
基板1:高純度アルミニウム、和光純薬工業社製、純度99.99質量%、厚さ0.4mm
(1) Substrate For manufacturing the structure, the following substrate 1 was used.
Substrate 1: High-purity aluminum, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., purity 99.99 mass%, thickness 0.4 mm

(2)鏡面仕上げ処理
上記基板1に、以下の鏡面仕上げ処理を施した。
<鏡面仕上げ処理>
研磨布を用いた研磨、バフ研磨および電解研磨をこの順に行うことにより、鏡面仕上げ処理を施した。バフ研磨後には水洗を行った。
研磨布を用いた研磨は、研磨盤(Struers Abramin、丸本工業社製)および耐水研磨布(市販品)を用い、耐水研磨布の番手を#200、#500、#800、、#1000および#1500の順に変更しつつ行った。
バフ研磨は、スラリー状研磨剤(FM No.3(平均粒径1μm)およびFM No.4(平均粒径0.3μm)、いずれもフジミインコーポレーテッド社製)を用いて行った。
電解研磨は、下記組成の電解液(温度70℃)を用いて、陽極を基板、陰極をカーボン電極とし、130mA/cm2の定電流で、2分間行った。電源としては、GP0110−30R(高砂製作所社製)を用いた。
(2) Mirror surface finishing treatment The substrate 1 was subjected to the following mirror finishing treatment.
<Mirror finish processing>
By performing polishing using a polishing cloth, buffing and electrolytic polishing in this order, a mirror finish was applied. After buffing, it was washed with water.
Polishing using a polishing cloth uses a polishing machine (Struers Abramin, manufactured by Marumoto Kogyo Co., Ltd.) and a water-resistant polishing cloth (commercially available), and the number of the water-resistant polishing cloth is # 200, # 500, # 800, # 1000 and The change was made in the order of # 1500.
The buffing was performed using a slurry-like abrasive (FM No. 3 (average particle size 1 μm) and FM No. 4 (average particle size 0.3 μm), both manufactured by Fujimi Incorporated).
The electrolytic polishing was performed for 2 minutes using an electrolytic solution (temperature: 70 ° C.) having the following composition, using the anode as a substrate and the cathode as a carbon electrode at a constant current of 130 mA / cm 2 . As a power source, GP0110-30R (manufactured by Takasago Seisakusho) was used.

<電解液組成>
・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
<Electrolyte composition>
-660 mL of 85% by mass phosphoric acid (reagent manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
・ Pure water 160mL
・ Sulfuric acid 150mL
・ Ethylene glycol 30mL

(3)窪みの形成
鏡面仕上げを施した基板1の表面に、以下の自己規則化法により、後述する陽極酸化処理においてマイクロポア形成の開始点となる窪みを形成させた。
(3) Formation of depressions A depression serving as a starting point for micropore formation was formed on the surface of the substrate 1 that had been mirror-finished by the following self-ordering method in the anodizing process described later.

<自己規則化法>
第2表に示される電解液の種類、濃度および温度、電圧、電流密度ならびに処理時間の各条件(2−1〜2−10)から選択されるいずれかの条件で、自己規則化陽極酸化処理を行い、第2表に示される膜厚の陽極酸化皮膜を形成させた。自己規則化陽極酸化処理においては、冷却装置として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)、電源としてGP0650−2R(高砂製作所社製)を用いた。
<Self-regulation method>
Self-ordered anodizing treatment under any condition selected from the conditions (2-1 to 2-10) of the type, concentration and temperature, voltage, current density and treatment time shown in Table 2 And an anodized film having a film thickness shown in Table 2 was formed. In the self-ordering anodizing treatment, NeoCool BD36 (manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd.) is used as a cooling device, Pear Stirrer PS-100 (manufactured by EYELA) is used as a stirring and heating device, and GP0650-2R (manufactured by Takasago Seisakusho) is used as a power source. It was.

Figure 0004395038
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第2表中、リン酸、シュウ酸および硫酸は、いずれも関東化学社製の試薬を用いた。電流密度は安定時の値を示した。   In Table 2, reagents manufactured by Kanto Chemical Co., Inc. were used for phosphoric acid, oxalic acid and sulfuric acid. The current density showed a stable value.

ついで、第3表に示される条件で、陽極酸化皮膜が形成された基板を処理液に浸せきさせて、陽極酸化皮膜を溶解させる脱膜処理を行った。
また、陽極酸化皮膜の膜厚の経時変化量および処理時間から、以下のようにして脱膜速度を算出し、第3表に示した。なお、脱膜処理後の陽極酸化皮膜の膜厚は、いずれも0.1μm以下であった。
Next, film removal treatment for dissolving the anodized film was performed by immersing the substrate on which the anodized film was formed under the conditions shown in Table 3 in a treatment solution.
Further, the film removal rate was calculated from the amount of change with time in the film thickness of the anodized film and the processing time, and is shown in Table 3. The film thickness of the anodic oxide film after the film removal treatment was 0.1 μm or less.

<脱膜速度の算出>
脱膜処理中、1時間毎にサンプリングした基板を、折り曲げ、ひび割れ部分の側面(破断面)について、超高分解能型SEM(日立S−900、日立製作所社製)を使用して、12Vという比較的低加速電圧で、導電性を付与する蒸着処理等を施すことなしに観察し、膜厚を測定した。サンプリングは、1回につき10箇所を無作為抽出し、膜厚の平均を求めた。膜厚の誤差は±10%の範囲にあった。
<Calculation of film removal rate>
During the film removal process, the substrate sampled every hour is bent, and the side surface (fracture surface) of the cracked part is compared with 12V using an ultra-high resolution SEM (Hitachi S-900, manufactured by Hitachi, Ltd.) The film thickness was measured with a low acceleration voltage and without performing a vapor deposition treatment for imparting conductivity. Sampling was performed by randomly sampling 10 points at a time, and the average film thickness was determined. The error in film thickness was in the range of ± 10%.

Figure 0004395038
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第3表中、85質量%リン酸および無水クロム酸は、関東化学社製の試薬を用いた。   In Table 3, reagents manufactured by Kanto Chemical Co., Inc. were used for 85% by mass phosphoric acid and chromic anhydride.

(4)本陽極酸化処理
窪みを形成させた基板に本陽極酸化処理を施した。本陽極酸化処理は、電解液中に基板を浸せきさせ、第4表に示される電解液の種類、濃度および温度ならびに1回目の電圧の各条件(4−1〜4−9)から選択されるいずれかの条件で、1回または複数回、電解処理を施すことにより行った。
電解処理を複数回行う場合は、1回目は、定電圧の初期設定値V0に到達したら電解を中断し、2回目は、定電圧の初期設定値0.9×V0[V]に到達したら電解を中断し、3回目は、定電圧の初期設定値0.8×V0[V]に到達したら電解を中断するというように、n回目は、定電圧の初期設定値{1−0.1×(n−1)}×V0に到達したら電解を中断することを複数回繰り返した。
また、陽極酸化皮膜の膜厚を上記と同様の方法により測定し、増加分を第4表に示した。
(4) Main anodizing treatment The main anodizing treatment was applied to the substrate on which the depressions were formed. This anodizing treatment is performed by immersing the substrate in the electrolytic solution and selected from the conditions (4-1 to 4-9) of the type, concentration and temperature of the electrolytic solution and the first voltage shown in Table 4. It was performed by performing electrolytic treatment once or a plurality of times under any condition.
When the electrolytic treatment is performed a plurality of times, the electrolysis is interrupted when the initial value V 0 of the constant voltage is reached for the first time, and the initial set value 0.9 × V 0 [V] of the constant voltage is reached the second time. Then, the electrolysis is interrupted, and the third time, the electrolysis is interrupted when the constant voltage initial setting value 0.8 × V 0 [V] is reached. The nth time, the constant voltage initial setting value {1-0 .1 × (n−1)} × V 0 was repeated several times to stop electrolysis.
Further, the thickness of the anodized film was measured by the same method as described above, and the increment was shown in Table 4.

Figure 0004395038
Figure 0004395038

(5)ポアワイド処理
ポアワイド処理は、基板を、濃度50g/Lのリン酸水溶液(液温30℃)に、30分間浸せきさせることにより行った。
(5) Pore-wide treatment The pore-wide treatment was performed by immersing the substrate in a phosphoric acid aqueous solution (liquid temperature 30 ° C.) having a concentration of 50 g / L for 30 minutes.

(6)封孔処理
封孔処理は、以下の封孔処理1〜9のいずれかを行った。
(i)封孔処理1(Auコロイド粒子を用いる方法)
0.05質量%のHAuCl4水溶液1.5mLに1質量%のクエン酸水溶液1.5mLを添加して、アルコールランプを用いて室温から徐々に加熱し、赤紫色に変化した状態で加熱を停止し、室温まで冷却して得た金コロイド粒子分散液(金コロイド粒子の平均粒径120nm)に、支持体を1分間浸せきさせた後、水洗し乾燥させた。
(6) Sealing process The sealing process performed any of the following sealing processes 1-9.
(I) Sealing treatment 1 (method using Au colloidal particles)
Add 1.5 mL of 1 wt% citric acid aqueous solution to 1.5 mL of 0.05 wt% HAuCl 4 aqueous solution, gradually heat from room temperature using an alcohol lamp, and stop heating in a state of turning reddish purple The support was immersed in a colloidal gold particle dispersion (average colloidal particle size of 120 nm) obtained by cooling to room temperature for 1 minute, washed with water and dried.

(ii)封孔処理2(Au電着法)
第5表に示す浴組成からなるメッキ浴(pH10、液温75℃)に支持体を浸せきさせ、対極として高純度白金板を用い、電流密度0.1A/dm2の条件で、5〜6分間電着処理した。
(Ii) Sealing treatment 2 (Au electrodeposition method)
The substrate is immersed in a plating bath (pH 10, liquid temperature 75 ° C.) having a bath composition shown in Table 5, a high-purity platinum plate is used as a counter electrode, and a current density of 0.1 A / dm 2 is used. Electrodeposition treatment was performed for a minute.

Figure 0004395038
Figure 0004395038

(iii)封孔処理3(Cu電着法)
20g/Lのシアン化第1銅と、14g/Lの銅と、27g/LのNaCNと、34g/LのKCNとを含有する分散液(液温40℃、pH10.2)に、支持体を浸せきさせ、対極として高純度電解銅板を用い、電流密度1.0A/dm2の条件で、5〜6分間電着処理した。
(Iii) Sealing treatment 3 (Cu electrodeposition method)
A support containing 20 g / L cuprous cyanide, 14 g / L copper, 27 g / L NaCN, and 34 g / L KCN (liquid temperature 40 ° C., pH 10.2) Was immersed, and a high-purity electrolytic copper plate was used as a counter electrode, and electrodeposition treatment was performed for 5 to 6 minutes under the condition of a current density of 1.0 A / dm 2 .

(iv)封孔処理4(Ni電着法)
220g/Lの硫酸ニッケルと、30g/Lの塩化ニッケルと、30g/Lのホウ酸とを含有する分散液(液温40℃、pH3)に、支持体を浸せきさせ、対極として高純度ニッケル板を用い、電流密度2.0A/dm2の条件で、5〜6分間電着処理した。
(Iv) Sealing treatment 4 (Ni electrodeposition method)
The support is immersed in a dispersion (liquid temperature 40 ° C., pH 3) containing 220 g / L nickel sulfate, 30 g / L nickel chloride, and 30 g / L boric acid, and a high-purity nickel plate as a counter electrode Was used for electrodeposition treatment at a current density of 2.0 A / dm 2 for 5 to 6 minutes.

(v)封孔処理5(Cr電着法)
70g/Lの無水クロム酸と、0.7g/Lの硫酸と、0.7g/LのNa2SiF6とを含有する分散液(液温50℃、pH2)に、支持体を浸せきさせ、対極として鉛板を用い、電流密度30.0A/dm2の条件で、5〜6分間電着処理した。
(V) Sealing treatment 5 (Cr electrodeposition method)
The support was immersed in a dispersion (liquid temperature 50 ° C., pH 2) containing 70 g / L chromic anhydride, 0.7 g / L sulfuric acid, and 0.7 g / L Na 2 SiF 6 , A lead plate was used as the counter electrode, and electrodeposition treatment was performed for 5 to 6 minutes under the condition of a current density of 30.0 A / dm 2 .

(vi)封孔処理6(Zn電着法)
31g/LのZnCl2と、15g/Lの亜鉛と、210g/LのKClと、25g/Lのホウ酸とを含有する分散液(液温20℃、pH5)に、支持体を浸せきさせ、対極として高純度白金板を用い、電流密度1.0A/dm2の条件で、5〜6分間電着処理した。
(Vi) Sealing treatment 6 (Zn electrodeposition method)
The support was immersed in a dispersion (liquid temperature 20 ° C., pH 5) containing 31 g / L ZnCl 2 , 15 g / L zinc, 210 g / L KCl, and 25 g / L boric acid, a high-purity platinum plate as the counter electrode, at a current density of 1.0A / dm 2, was treated for 5-6 minutes electrodeposition.

(vii)封孔処理7(Ag電着法)
30g/LのAgCNと、24g/Lの銀と、50g/LのKCNと、15g/LのK2CO3とを含有する分散液(液温20℃、pH11)に、支持体を浸せきさせ、対極としてカーボンを用い、電流密度0.5A/dm2の条件で、5〜6分間電着処理した。
(Vii) Sealing treatment 7 (Ag electrodeposition method)
The support is immersed in a dispersion (liquid temperature 20 ° C., pH 11) containing 30 g / L AgCN, 24 g / L silver, 50 g / L KCN, and 15 g / L K 2 CO 3. Then, carbon was used as a counter electrode, and electrodeposition treatment was performed for 5 to 6 minutes under the condition of a current density of 0.5 A / dm 2 .

(viii)封孔処理8(Pt電着法)
20g/Lの白金と、300g/Lの塩酸とを含有(試薬としてH2PtCl6を使用)する分散液(液温65℃、pH2)に、支持体を浸せきさせ、対極として高純度白金板を用い、電流密度15.0A/dm2の条件で、5〜6分間電着処理した。
(Viii) Sealing treatment 8 (Pt electrodeposition method)
The support is immersed in a dispersion (liquid temperature: 65 ° C., pH 2) containing 20 g / L of platinum and 300 g / L of hydrochloric acid (using H 2 PtCl 6 as a reagent), and a high-purity platinum plate as a counter electrode Was used for electrodeposition treatment at a current density of 15.0 A / dm 2 for 5 to 6 minutes.

(ix)封孔処理9(Pd電着法)
4g/Lのパラジウムと、90g/Lの硝酸アンモニウムと、アンモニア(pH調整試薬)とを含有する分散液(液温43℃、pH9)に、支持体を浸せきさせ、対極として高純度白金板を用い、電流密度0.5A/dm2の条件で、5〜6分間電着処理した。
(Ix) Sealing treatment 9 (Pd electrodeposition method)
The support is immersed in a dispersion (solution temperature: 43 ° C., pH: 9) containing 4 g / L of palladium, 90 g / L of ammonium nitrate, and ammonia (pH adjusting reagent), and a high-purity platinum plate is used as a counter electrode. Then, electrodeposition treatment was performed for 5 to 6 minutes under the condition of a current density of 0.5 A / dm 2 .

(8)表面処理
表面処理は、以下の皮膜除去方法A〜Cのいずれかを行った。
(i)成膜除去方法A(機械研磨法)
ダイヤモンドスラリー(#2400000、粒径0.1μm)および酸化アルミ(粒径0.05μm)をこの順で用い、それぞれ、30秒間、10秒間、超精密研磨装置(MA−200D、ムサシノ電子社製)を用いて回転速度50rpmで研磨した。
上記研磨は、3質量%リン酸水溶液をスプレーにて適宜吹き付けて行い、目視により研磨面を観察し、充填した金属の色彩が光沢色から変化した時点(例えば、充填金属が金の場合は、金色から赤紫色に変化した時点)を目安として研磨終了時間を設定した。
(8) Surface treatment The surface treatment performed any of the following film removal methods A to C.
(I) Film formation removal method A (mechanical polishing method)
Diamond slurry (# 2400000, particle size 0.1 μm) and aluminum oxide (particle size 0.05 μm) were used in this order for 30 seconds and 10 seconds, respectively, for ultra-precision polishing equipment (MA-200D, manufactured by Musashino Electronics Co., Ltd.) Was polished at a rotational speed of 50 rpm.
The polishing is performed by appropriately spraying a 3% by mass phosphoric acid aqueous solution with a spray, visually observing the polished surface, and when the color of the filled metal changes from a glossy color (for example, when the filled metal is gold, The polishing end time was set with reference to the time when the color changed from gold to magenta.

(ii)成膜除去方法B(化学的溶解)
B−1:液温30℃の5質量%リン酸水溶液に、15分(900秒)間浸せきさせ、表面層を溶解させた。
B−2:液温30℃のクロム酸水溶液(85質量%リン酸118g、無水クロム酸30g、純水150g)に、5分(300秒)間浸せきさせ、表面層を溶解させた。
いずれも溶解は、目視により溶解表面を観察し、充填した金属の色彩が光沢色から変化した時点まで行った。
(Ii) Film removal method B (chemical dissolution)
B-1: It was immersed for 15 minutes (900 seconds) in 5 mass% phosphoric acid aqueous solution with a liquid temperature of 30 ° C. to dissolve the surface layer.
B-2: A surface layer was dissolved by immersing in a chromic acid aqueous solution (85% by mass phosphoric acid 118 g, chromic anhydride 30 g, pure water 150 g) for 5 minutes (300 seconds) at a liquid temperature of 30 ° C.
In any case, the dissolution was performed until the surface of the dissolution was visually observed and the color of the filled metal changed from the glossy color.

(iii)成膜除去方法C(真空中でイオンビームによる皮膜除去)
フラットイオンミリング装置(E−3200、日立ハイテク社製)を用い、照射面積5mmφ、イオンガン5kV、真空度3×10-4Paの条件下で、付属の光学顕微鏡で目視しながら照射することで除去した。
照射は、充填した金属の色彩が光沢色から変化した時点まで行った。
(Iii) Film removal method C (film removal by ion beam in vacuum)
Using a flat ion milling device (E-3200, manufactured by Hitachi High-Tech Co., Ltd.), it is removed by irradiating while visually observing with an attached optical microscope under conditions of an irradiation area of 5 mmφ, an ion gun of 5 kV, and a vacuum of 3 × 10 −4 Pa did.
Irradiation was performed until the color of the filled metal changed from the glossy color.

(9)電着
第1表に記載の金属粒子を、それぞれ上述した封孔処理2〜9と同様の方法により電着させた。電着時間および金属粒子の平均粒径を第1表に示す。
ここで、金属粒子の平均粒径は、電着工程後の構造体表面をFE-SEM(S−800、日立製作所社製)にて観察し、適当な領域の100粒子の径を測定し、その平均値から算出した。
(9) Electrodeposition The metal particles described in Table 1 were electrodeposited by the same method as the sealing treatments 2 to 9 described above. The electrodeposition time and the average particle size of the metal particles are shown in Table 1.
Here, the average particle diameter of the metal particles is determined by observing the surface of the structure after the electrodeposition process with FE-SEM (S-800, manufactured by Hitachi, Ltd.) and measuring the diameter of 100 particles in an appropriate region. It calculated from the average value.

得られた構造体について、マイクロポアの平均ポア径およびポア径の変動係数をFE-SEM(S−800、日立製作所社製)で観察したSEM表面写真を画像解析することにより測定した。画像解析の方法を以下に示す。
画像処理ソフト(Image Factory、旭ハイテック社製)を用いて、2値化(大津の方法)を実行し、その後、2値化画像の形状解析を、黒穴埋め、黒膨張および黒収縮の順に実行した。ついで、写真に写し出された長さを計測バーを使って入力した。更に、形状特徴を抽出し、黒カウントおよび等価円直径を出力して、黒カウント数から平均ポア密度を算出し、等価円直径分布から平均ポア径および標準偏差を算出した。更に、標準偏差を平均ポア径で除して、ポア径の変動係数を求めた。
これらの結果を第6表に示す。
About the obtained structure, the average pore diameter of micropores and the variation coefficient of the pore diameter were measured by image analysis of SEM surface photographs observed with FE-SEM (S-800, manufactured by Hitachi, Ltd.). The method of image analysis is shown below.
Execute binarization (Otsu's method) using image processing software (Image Factory, manufactured by Asahi High-Tech), and then perform binarized image shape analysis in the order of black hole filling, black expansion and black contraction. did. Next, I input the length shown in the photo using the measuring bar. Further, the shape features were extracted, the black count and the equivalent circle diameter were output, the average pore density was calculated from the black count number, and the average pore diameter and the standard deviation were calculated from the equivalent circle diameter distribution. Further, the standard deviation was divided by the average pore diameter to obtain a pore diameter variation coefficient.
These results are shown in Table 6.

また、得られた構造体について、隣接するマイクロポア間の平均中心間隔(ポア周期)を、FE-SEM(S−800、日立製作所社製)にて観察し、隣接するマイクロポア間の中心間隔を適当な領域の100個について測定し、その平均値から算出した。
これらの結果を第6表に示す。
Moreover, about the obtained structure, the average center space | interval (pore period) between adjacent micropores is observed in FE-SEM (S-800, Hitachi Ltd. make), and the center space | interval between adjacent micropores is observed. Was measured for 100 pieces in an appropriate region and calculated from the average value.
These results are shown in Table 6.

更に、上記表面処理(除去方法A〜C)による除去後の陽極酸化皮膜の膜厚(nm)および除去前の厚みの何%が除去されたかを示す除去率(%)を以下に示すようにFE-SEMを用いて測定し、除去後の陽極酸化皮膜表面のRa(nm)を以下の条件でAFMを用いて測定した。これらの結果を第6表に示す。
(1)皮膜除去後の陽極酸化皮膜の膜厚および除去率の測定
皮膜除去前後のサンプルの一部を切り取り、90度に折り曲げて、ひび割れた部分の断面をFE-SEM(S−800、日立製作所社製)にて適当な倍率にて観測し、陽極酸化皮膜の膜厚を測定し、皮膜除去前後の膜厚から除去率を算出する。
(2)AFMによるRaの測定
表面処理後の陽極酸化皮膜のRaを、以下に示す条件で、カンチレバー(SI DF40P、セイコーインスツルメンツ製)により測定する。未充填の場所が多いとRaが高くなり、ほとんど充填されているとRaが低くなる。
・走査エリア:3000nm
・走査周波数:0.5Hz
・振幅減衰率:−0.16
・Iゲイン:0.0749
・Pゲイン:0.0488
・Qカーブゲイン:2.00
・加振電圧:0.044V
・共振周波数:318.5kHz
・測定周波数:318.2kHz
・振動振幅:0.995V
・Q値:460付近
Further, the film thickness (nm) of the anodized film after removal by the surface treatment (removal methods A to C) and the removal rate (%) indicating what percentage of the thickness before removal are removed are as shown below. Measurement was performed using FE-SEM, and R a (nm) on the surface of the anodized film after removal was measured using AFM under the following conditions. These results are shown in Table 6.
(1) Measurement of film thickness and removal rate of anodic oxide film after film removal Part of the sample before and after film removal was cut out, bent at 90 degrees, and the cross section of the cracked part was FE-SEM (S-800, Hitachi (Manufactured by Seisakusho Co., Ltd.) at an appropriate magnification, the film thickness of the anodized film is measured, and the removal rate is calculated from the film thickness before and after film removal.
(2) the R a of the anodized film after the measurement surface treatment of R a by AFM, under the following conditions, measured by the cantilever (SI DF40P, manufactured by Seiko Instruments). Location unfilled often and R a is increased, R a is lower when being almost filled.
・ Scanning area: 3000nm
・ Scanning frequency: 0.5Hz
Amplitude decay rate: -0.16
・ I gain: 0.0749
・ P gain: 0.0488
・ Q curve gain: 2.00
・ Excitation voltage: 0.044V
・ Resonance frequency: 318.5 kHz
・ Measurement frequency: 318.2 kHz
・ Vibration amplitude: 0.995V
・ Q value: around 460

2.ラマン増強効果の測定
3×10-7mol/Lのローダミン6G水溶液(関東化学(株)製試薬)および0.1mol/LのNaCl水溶液(関東化学(株)製試薬)を得られた各構造体の表面に塗布した後、ラマン分光分析装置(T64000、堀場製作所製)を用いて、励起波長488nm、ラマンシフト測定範囲1800〜800cm-1の条件で、1660cm-1におけるラマン散乱強度を測定した。
測定されたラマン散乱強度の値を、通常のスライドガラスを用いてレーザー出力を最大にして測定した場合の1660cm-1におけるラマン散乱強度の値で除して、増強倍率を算出し、ラマン増強効果を評価した。なお、高感度となった場合には、レーザー出力を下げ、かつ、ローダミン6G水溶液を水で希釈して、増強倍率を計算した。
結果を第6表に示す。
2. Measurement of Raman enhancement effect Each structure obtained 3 × 10 −7 mol / L Rhodamine 6G aqueous solution (Kanto Chemical Co., Ltd. reagent) and 0.1 mol / L NaCl aqueous solution (Kanto Chemical Co., Ltd. reagent) after application to the surface of the body, using a Raman spectrophotometer (T64000, manufactured by Horiba), excitation wavelength of 488 nm, under conditions of Raman shift measurement range 1800~800Cm -1, it was measured Raman scattering intensity at 1660 cm -1 .
The measured Raman scattering intensity value is divided by the Raman scattering intensity value at 1660 cm −1 when the laser output is measured at the maximum using a normal slide glass, and the enhancement factor is calculated to obtain the Raman enhancement effect. Evaluated. When the sensitivity was high, the laser output was lowered, and the rhodamine 6G aqueous solution was diluted with water, and the enhancement magnification was calculated.
The results are shown in Table 6.

第6表中の記号の意味は以下のとおりである。
◎:増強倍率が106以上
◎○:増強倍率が105以上106未満
○:増強倍率が104以上105未満
△:増強倍率が102以上103未満
×:増強倍率が101未満
The meanings of the symbols in Table 6 are as follows.
◎: Enhancement magnification is 10 6 or more ◎: Enhancement magnification is 10 5 or more and less than 10 6 ○: Enhancement magnification is 10 4 or more and less than 10 5 △: Enhancement magnification is 10 2 or more and less than 10 3 ×: Enhancement magnification is less than 10 1

3.信号強度の再現性
ラマン増強効果の測定用のサンプルを10個作製し、それぞれについて測定したラマン散乱強度の値の変動係数(CV:Coefficient of Variation)を算出し、ラマン増強効果の再現性を評価した。なお、変動係数は、下記式により定義される。
測定結果を第6表に示す。
3. Reproducibility of signal intensity Ten samples for measuring the Raman enhancement effect were prepared, and the coefficient of variation (CV: Coefficient of Variation) measured for each was calculated to evaluate the reproducibility of the Raman enhancement effect. did. The coefficient of variation is defined by the following equation.
The measurement results are shown in Table 6.

(ラマン散乱強度の変動係数)=(ラマン散乱強度の標準偏差)/(ラマン散乱強度の平均)×100   (Coefficient of variation of Raman scattering intensity) = (standard deviation of Raman scattering intensity) / (average of Raman scattering intensity) × 100

Figure 0004395038
Figure 0004395038

Figure 0004395038
Figure 0004395038






第6表から明らかなように、本発明の構造体は、ラマン増強効果の大きさおよび再現性に優れることが分かった。   As is apparent from Table 6, the structure of the present invention was found to be excellent in the magnitude and reproducibility of the Raman enhancement effect.

陽極酸化処理工程により形成したマイクロポアが存在する陽極酸化皮膜に、封孔処理工程、表面処理工程および電着工程を施した際の皮膜表面の模式的な断面図である。It is typical sectional drawing of the film | membrane surface at the time of giving a sealing treatment process, a surface treatment process, and an electrodeposition process to the anodic oxide film in which the micropore formed by the anodizing process exists. 電着法による封孔処理を施されてなる本発明の構造体の表面を示す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows the surface of the structure of this invention formed by the sealing process by the electrodeposition method. 金属コロイド粒子を用いる方法による封孔処理を施されてなる本発明の構造体の表面を示す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows the surface of the structure of this invention formed by the sealing process by the method using a metal colloid particle. ラマン分光分析用試料台として使用される、図2に示される本発明の構造体の表面を示す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows the surface of the structure of this invention shown by FIG. 2 used as a sample stand for Raman spectroscopic analysis.

符号の説明Explanation of symbols

1 陽極酸化皮膜
2 マイクロポア
3、4 金属
10、20 構造体
12、22 陽極酸化皮膜
14、24 マイクロポア
16、17、26、27 金属
18 検体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Anodic oxide film 2 Micropore 3, 4 Metal 10, 20 Structure 12, 22 Anodized film 14, 24 Micropore 16, 17, 26, 27 Metal 18 Sample

Claims (5)

マイクロポアが存在する陽極酸化皮膜を表面に有するアルミニウム部材を少なくとも一部に有する構造体を製造する構造体の製造方法であって、
アルミニウム部材の表面に陽極酸化処理を施して、マイクロポアが存在する陽極酸化皮膜を形成する陽極酸化処理工程と、
前記陽極酸化処理工程の後、前記マイクロポアを金属で充填する封孔処理工程と、
前記封孔処理工程の後、前記陽極酸化皮膜の上層表面の一部を除去し、該表面の平均表面粗さ(Ra)を30nm以下にする表面処理工程と、
前記表面処理工程後、前記封孔処理により充填した金属上に、電着により更に金属粒子を形成し、前記構造体を得る電着工程と
を具備し、
前記金属が、銅、ニッケル、クロム、亜鉛、金、銀、白金およびパラジウムのいずれかであり、
前記金属粒子が、銅粒子、ニッケル粒子、クロム粒子、亜鉛粒子、金粒子、銀粒子、白金粒子およびパラジウム粒子のいずれかである、構造体の製造方法。
A structure manufacturing method for manufacturing a structure having at least a part of an aluminum member having an anodized film having micropores on its surface,
Anodizing the surface of the aluminum member to form an anodized film having micropores;
After the anodizing treatment step, a sealing treatment step of filling the micropores with metal,
After the sealing treatment step, a part of the upper surface of the anodized film is removed, and a surface treatment step of setting the average surface roughness (R a ) of the surface to 30 nm or less,
After the surface treatment step, on the metal filled by the sealing treatment, further by forming metal particles by electrodeposition, to obtain the structure ,
The metal is any one of copper, nickel, chromium, zinc, gold, silver, platinum and palladium;
The method for producing a structure , wherein the metal particles are any of copper particles, nickel particles, chromium particles, zinc particles, gold particles, silver particles, platinum particles, and palladium particles .
前記表面処理工程における、前記陽極酸化皮膜の上層表面の一部の除去が、該陽極酸化皮膜の厚みの20〜80%を除去するものである請求項1に記載の構造体の製造方法。   The method for producing a structure according to claim 1, wherein the removal of part of the upper surface of the anodized film in the surface treatment step removes 20 to 80% of the thickness of the anodized film. 前記表面処理工程が、機械研磨、化学的溶解および真空中でのイオンビームによる皮膜除去からなる群より選択される少なくとも1つの方法で行われる請求項1または2に記載の構造体の製造方法。   The method for manufacturing a structure according to claim 1 or 2, wherein the surface treatment step is performed by at least one method selected from the group consisting of mechanical polishing, chemical dissolution, and film removal by an ion beam in a vacuum. 前記機械研磨が、化学機械研磨である請求項3に記載の構造体の製造方法。   The method for manufacturing a structure according to claim 3, wherein the mechanical polishing is chemical mechanical polishing. 請求項1〜4のいずれかに記載の構造体の製造方法により得られる構造体であって、
前記陽極酸化皮膜に存在するマイクロポアの平均ポア径が10〜500nmであり、ポア径の変動係数が5〜20%であって、かつ、前記金属粒子の平均粒径が該平均ポア径よりも大きく、隣接するマイクロポア間の平均中心間隔よりも小さい構造体。
A structure obtained by the method for producing a structure according to any one of claims 1 to 4,
The average pore diameter of the micropores present in the anodized film is 10 to 500 nm, the pore diameter variation coefficient is 5 to 20%, and the average particle diameter of the metal particles is larger than the average pore diameter. A structure that is large and smaller than the average center spacing between adjacent micropores.
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