JP2011162870A - Method of manufacturing porous structure material - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method capable of using a rugged pattern formed according to an imprinting process as a mask for controlling a micropore production initiating position when performing micropore formation onto substrate material such as aluminum and silicon according to an electrochemical process and, thereby, efficiently and reliably forming a regular hole array structure. <P>SOLUTION: The method of manufacturing a porous structure material in which a micropore array is controlled is characterized in that a rugged pattern is formed on the mask disposed on a substrate according to an imprinting process and the micropore formation is performed according to an electrochemical method on the substrate position corresponding to recessed parts of the formed rugged pattern. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、多孔質構造材料の製造方法に関し、とくに、細孔形成開始位置の制御にマスクを用いる多孔質構造材料の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a porous structural material, and more particularly to a method for manufacturing a porous structural material using a mask for controlling the pore formation start position.

ナノスケールの細孔が規則配列したホールアレー構造材料は、様々な分野への応用が期待できる機能性材料である。規則性ホールアレー構造の作製には、リソグラフィー技術とドライエッチングを用いた微細加工技術をはじめ様々な手法が検討されてきている。リソグラフィー技術に基づけば任意の細孔配列パターンの形成が可能であるが、これをマスクとして基材加工を行う際に用いられるドライエッチングでは、プロセスの特性上、アスペクト比の高い細孔を形成することが難しく、高アスペクト比のホールアレー構造の形成が困難であるといった問題点がある。   A hole array structure material in which nanoscale pores are regularly arranged is a functional material that can be expected to be applied in various fields. In order to fabricate the regular hole array structure, various methods have been studied including a lithography technique and a microfabrication technique using dry etching. Arbitrary pore arrangement patterns can be formed based on lithography technology, but dry etching used when processing a substrate using this as a mask forms pores with a high aspect ratio due to process characteristics. However, it is difficult to form a high aspect ratio hole array structure.

一方、陽極酸化や電解エッチングといった電気化学的な手法に基づけば、シリコンやアルミニウム等の電極表面に高アスペクト比の細孔形成が可能であるといった特徴を有する。通常、これらの手法で形成される細孔は、ランダムな配列となるが、あらかじめ基材表面に細孔発生の開始点として機能する窪みパターンの形成を行うことにより、細孔配列を制御した高アスペクト比のホールアレー構造も形成可能であることが明らかとなっている(例えば、特許文献1)。しかしながら、これまでに報告されている細孔発生位置の制御法は、シリコンカーバイドやニッケルなど硬度の高いモールドを用いて基材の表面に直接テクスチャリングを行う手法であり、モールドを基材に押し付ける際に高い圧力が必要となるという問題点があった。そのため、直接テクスチャリング法によるパターン形成では大面積化に限界があるという問題点があった。サイズの小さいモールドを用いて位置をずらしながら基材上に複数回テクスチャリングを行うことで、パターンエリアの拡大を行うことも可能であるが、このような手法では、パターン間につなぎ目が形成されるため、シームレスな規則細孔配列を有するホールアレー構造を得ることはできない。   On the other hand, if it is based on an electrochemical method such as anodic oxidation or electrolytic etching, it has a feature that high aspect ratio pores can be formed on the surface of electrodes such as silicon and aluminum. Normally, the pores formed by these methods have a random arrangement, but by forming a depression pattern that functions as a starting point for pore generation on the substrate surface in advance, It has become clear that a hole array structure with an aspect ratio can also be formed (for example, Patent Document 1). However, the control method of the pore generation position reported so far is a method of directly texturing the surface of the base material using a hard mold such as silicon carbide or nickel, and the mold is pressed against the base material. In some cases, a high pressure is required. Therefore, there is a problem that there is a limit to increasing the area in pattern formation by the direct texturing method. It is possible to enlarge the pattern area by texturing the substrate multiple times while shifting the position using a small mold, but in this method, joints are formed between patterns. Therefore, a hole array structure having a seamless regular pore arrangement cannot be obtained.

基材表面に微細なパターン形成を行うことが可能なナノインプリント法は、用いるモールドの凹凸構造を一括して転写できることに加え、大面積化も可能であるという特徴を有することから、例えば基材表面にナノスケールのマスクを高スループットに形成するための手法として有望である。これまでにも、各種リソグラフィー技術の代用としてナノインプリント法を使用した基材加工が検討されてきている。しかしながら、その多くはナノインプリント法によりマスク形成を行った後、従来の微細加工プロセスと同様にドライエッチングにより基材加工を行うものであり、細孔形成に電気化学プロセスを適用した例は報告されていない。   The nanoimprint method capable of forming a fine pattern on the surface of the base material has a feature that, in addition to being able to collectively transfer the concavo-convex structure of the mold to be used, it is possible to increase the area. In particular, it is promising as a technique for forming a nanoscale mask with high throughput. Hitherto, substrate processing using a nanoimprint method has been studied as a substitute for various lithography techniques. However, in many cases, the mask is formed by nanoimprinting and then the substrate is processed by dry etching in the same way as the conventional microfabrication process. Examples of applying electrochemical processes to pore formation have been reported. Absent.

特開2008−045170号公報JP 2008-045170 A

そこで本発明の課題は、ナノインプリントプロセスにより形成される凹凸パターンを利用し、その凹凸パターンを、アルミニウムやシリコン等の基材材料に電気化学プロセスにより細孔形成を行う際の細孔発生開始位置の制御を行うためのマスクとして使用することで基材に規則的なホールアレー構造を効率良く確実に形成できるようにした手法を提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to use a concavo-convex pattern formed by a nanoimprint process, and to use the concavo-convex pattern as a pore generation start position when pore formation is performed on a base material such as aluminum or silicon by an electrochemical process. It is an object of the present invention to provide a technique that allows a regular hole array structure to be efficiently and reliably formed on a substrate by using it as a mask for performing control.

本発明は、上記課題を解決するために、インプリントプロセスによるパターン形成と、それをマスクとした電気化学プロセスによる細孔形成を行うための手法について鋭意検討を行った結果なされたものである。すなわち、本発明は、基材上に設けられたマスクにインプリントプロセスにより凹凸パターンを形成し、形成された凹凸パターンの凹部に対応した基材位置に、電気化学的な手法により細孔形成を行うことを特徴とする、細孔配列が制御された多孔質構造材料の製造方法を提供する。   In order to solve the above-mentioned problems, the present invention has been made as a result of intensive studies on a method for pattern formation by an imprint process and pore formation by an electrochemical process using the pattern as a mask. That is, the present invention forms a concavo-convex pattern on a mask provided on a base material by an imprint process, and forms pores by an electrochemical method at a base material position corresponding to the concave portion of the formed concavo-convex pattern. The present invention provides a method for producing a porous structural material with controlled pore arrangement.

マスク材としては、ポリマー材料や無機材料など、インプリントプロセスにより微細な凹凸パターンが形成可能な材料であれば、どのような材料でも用いることが可能である。このマスクに形成された微細凹凸パターンの凹部に対応した位置における電気化学的な手法による基材の加工により、所望の位置にて精度良く細孔の形成を開始することが可能となり、基材に規則的なホールアレー構造を効率良く確実に形成できるようになる。   As the mask material, any material can be used as long as it can form a fine uneven pattern by an imprint process, such as a polymer material or an inorganic material. By processing the base material by an electrochemical method at a position corresponding to the concave portion of the fine concavo-convex pattern formed on the mask, it becomes possible to start the formation of pores at a desired position with high accuracy. A regular hole array structure can be formed efficiently and reliably.

用いる凹凸パターンは、ラインアンドスペース構造をはじめ様々な凹凸パターンを適用することができるが、細孔発生位置を精密に制御するためにはホールアレー構造の凹凸パターンを形成することが望ましい。基材上のマスクに形成されたパターンは、電気化学プロセスにより基材に対して細孔形成を行った後に、後処理として例えばイオンミリングやエキシマランプ、有機溶剤により取り除くことができる。また、インプリントプロセスにより形成された微細凹凸パターンをマスクとしてドライエッチングまたは化学エッチングを行い、あらかじめ基材に窪みパターンを形成した場合には、電気化学プロセスにより細孔形成を行う前に、マスク材を除去することもできる。   As the concavo-convex pattern to be used, various concavo-convex patterns such as a line and space structure can be applied. However, in order to precisely control the position where the pores are generated, it is desirable to form a concavo-convex pattern having a hole array structure. The pattern formed on the mask on the substrate can be removed by, for example, ion milling, an excimer lamp, or an organic solvent as post-processing after pore formation is performed on the substrate by an electrochemical process. In addition, if the concave / convex pattern is formed on the base material in advance by dry etching or chemical etching using the fine uneven pattern formed by the imprint process as a mask, the mask material is formed before performing pore formation by the electrochemical process. Can also be removed.

電気化学的な基材加工法には、陽極酸化法や、電解エッチング法を用いることができる。陽極酸化法では、アルミニウムやチタン、タンタル、ニオブ、マグネシウム等の金属を陽極として、酸またはアルカリ電解液中で電気分解を行うと電極表面に酸化物からなる多孔質皮膜を得ることができる。また、電解エッチング法は、アルミニウムやシリコン等の材料を電気分解を行いながら溶解させる手法であり、該電解エッチング法では、電極表面に多孔質構造を形成することができる。   As the electrochemical substrate processing method, an anodic oxidation method or electrolytic etching method can be used. In the anodic oxidation method, a porous film made of an oxide can be obtained on the electrode surface by electrolysis in an acid or alkaline electrolyte using a metal such as aluminum, titanium, tantalum, niobium or magnesium as an anode. Further, the electrolytic etching method is a method in which a material such as aluminum or silicon is dissolved while being electrolyzed. In the electrolytic etching method, a porous structure can be formed on the electrode surface.

また、インプリントプロセスにより基材表面に設けたマスクに凹凸パターンを形成する際には、マスクに熱可塑性材料を用いた熱インプリントプロセスを用いることもできるが、マスクに光硬化性樹脂を用いた光インプリントプロセスを適用することで、高効率にパターン形成を行うことが可能となる。本発明では、多孔質構造を形成する基材表面に凹凸マスクパターンを形成するが、これらの基材の多くは不透明であるため、光インプリントを行う際には、モールド側より光照射を行う必要がある。このため、用いるモールドは、光透過可能なモールドである必要がある。光透過可能なモールドには、光インプリント用モールドとして広く使用されている石英モールドをはじめ様々なものが適用可能であるが、樹脂製のモールドを用いることも可能である。このように樹脂材料により形成されたモールドで光インプリントを行う場合には、モールドと光硬化性樹脂層の親和性が高いために、モールドの離型が問題となる。この場合には、モールド表面を離型剤で修飾する手法が有効となるが、現在、ナノインプリント用離型剤として使用されている「オプツール」(ダイキン工業社製)をはじめとする離型剤は、通常、基材表面の水酸基とシランカップリング反応により固定化されるために、水酸基を多く有していない樹脂表面には化学的な固定化を行うことが困難となる。このような場合には、モールド表面に離型剤が物理吸着により付着することになり、インプリント処理の際に十分な離型効果を得ることができない。そこで、用いる樹脂製モールドの表面に、金属薄膜や金属酸化物薄膜の形成を行えば、モールドの最表面をそれらの材料で置き換えることが可能となり、離型剤を化学的に固定化することが可能となる。金属や金属酸化物薄膜の形成には、スパッタ法や蒸着法、ゾルゲル法などを用いることができる。形成する薄膜層の厚みは5nm以上であれば、離型剤による表面修飾を行う際に優位な効果を得ることができる。   In addition, when forming a concavo-convex pattern on a mask provided on the surface of a substrate by an imprint process, a thermal imprint process using a thermoplastic material for the mask can be used, but a photocurable resin is used for the mask. By applying the optical imprint process, the pattern can be formed with high efficiency. In the present invention, a concavo-convex mask pattern is formed on the surface of a base material that forms a porous structure. However, since many of these base materials are opaque, light irradiation is performed from the mold side when performing photoimprinting. There is a need. For this reason, the mold to be used needs to be a light transmissive mold. Various molds including a quartz mold widely used as a light imprint mold can be applied to the light transmissive mold, but a resin mold can also be used. When optical imprinting is performed using a mold formed of a resin material in this manner, mold release becomes a problem because the affinity between the mold and the photocurable resin layer is high. In this case, the method of modifying the mold surface with a mold release agent is effective. However, mold release agents such as “OPTOOL” (manufactured by Daikin Industries) currently used as mold release agents for nanoimprinting are available. Usually, since it is immobilized by a silane coupling reaction with a hydroxyl group on the surface of the substrate, it is difficult to chemically immobilize the resin surface that does not have many hydroxyl groups. In such a case, the release agent adheres to the mold surface by physical adsorption, and a sufficient release effect cannot be obtained during the imprint process. Therefore, if a metal thin film or a metal oxide thin film is formed on the surface of the resin mold to be used, the outermost surface of the mold can be replaced with those materials, and the mold release agent can be chemically fixed. It becomes possible. A sputtering method, a vapor deposition method, a sol-gel method, or the like can be used for forming a metal or metal oxide thin film. If the thickness of the thin film layer to be formed is 5 nm or more, a superior effect can be obtained when surface modification with a release agent is performed.

また、インプリント用モールドは、電子ビームリソグラフィーやフォトリソグラフィーなど、各種リソグラフィー技術により作製することも可能であるが、陽極酸化ポーラスアルミナを出発材料として作製する手法を用いることもできる。陽極酸化ポーラスアルミナは、適切な条件下で陽極酸化を行うと、細孔が自己組織化的に規則配列することが知られており、このような手法で作製された陽極酸化ポーラスアルミナを出発構造として用いれば、シームレスな大面積のモールドを得ることが可能である。陽極酸化ポーラスアルミナを用いたモールドの作製には、鋳型法のほかにインプリント法を用いることも可能である。鋳型法では、作製した転写物を得るために鋳型を溶解除去する必要があるが、インプリント法によれば、ひとつの陽極酸化アルミナモールドから複数の転写構造体を得ることができるために、生産性の観点で優れている。   The imprint mold can be produced by various lithography techniques such as electron beam lithography and photolithography, but a technique of producing anodized porous alumina as a starting material can also be used. Anodized porous alumina is known to have pores that are self-organized and regularly arranged when anodized under appropriate conditions. As a result, it is possible to obtain a seamless large-area mold. For the production of a mold using anodized porous alumina, an imprint method can be used in addition to the mold method. In the mold method, it is necessary to dissolve and remove the mold in order to obtain the produced transcript. However, according to the imprint method, multiple transfer structures can be obtained from one anodized alumina mold. Excellent in terms of sex.

本発明では、ナノインプリントプロセスにより基材上に設けられたマスクに凹凸パターンの形成を行い、凹部に対応した基材部分で電気化学的に細孔形成を行うことを特徴としている。通常、インプリントプロセスで形成された凹凸パターンは、凹部においてもそのマスク基材上に残膜層と呼ばれる薄いマスク層が残るため、細孔形成対象の基材を露出させるためにはドライエッチング等の手法が用いられる。本発明においても、ナノインプリントプロセスにより凹凸パターンの形成を行った後、ドライエッチングやエキシマランプ処理、UVオゾン処理等の手法により、マスク残膜層を除去し。凹部に対応する部分の基材を露出させたのちに電気化学的手法により基材に細孔形成を行うことができる。これに加え、残膜層が20nm以下と十分に薄い場合には残膜除去操作を行わなくても、パターン凹部に対応させて細孔形成を行うことも可能である。マスクに形成する凹凸パターンの凹部を適切な深さに形成するためには、凹凸パターンを形成する際のモールド押し付け圧力が10kg/cm2以上であることが好ましい。とくに上記のような残膜層を十分に薄くしたい場合には、ある値以上のモールド押し付け圧力とすることが望ましい。さらに、インプリントを行う基材に例えばアルミニウムのような塑性変形可能な材料を用いた場合には、モールドをモールド突部がマスクを貫通し該モールド突部の先端部が基材に窪みを形成するまで押し付け、該窪みを細孔発生の開始点として電気化学プロセスにより細孔形成を行うようにすることができる。例えば、モールドを押し付けながら光インプリントを行うことで、モールド突部が基材にささり、貫通したホールアレー型のマスクパターンを得ることができる。このような場合には、マスクが貫通しているだけでなく,基材表面にも窪みパターンの形成を行うことができるため、細孔発生位置をより高度に制御することが可能となる。 The present invention is characterized in that a concavo-convex pattern is formed on a mask provided on a base material by a nanoimprint process, and pores are electrochemically formed in the base material portion corresponding to the concave portion. Normally, the uneven pattern formed by the imprint process leaves a thin mask layer called a residual film layer on the mask base material even in the concave part, so that dry etching or the like is used to expose the base material on which pores are to be formed. The method is used. Also in the present invention, after forming the uneven pattern by the nanoimprint process, the mask residual film layer is removed by a technique such as dry etching, excimer lamp treatment, UV ozone treatment, or the like. After exposing the portion of the base material corresponding to the recess, pores can be formed in the base material by an electrochemical method. In addition to this, when the remaining film layer is sufficiently thin as 20 nm or less, it is possible to form pores corresponding to the pattern recesses without performing the remaining film removal operation. In order to form the concave portion of the concave / convex pattern formed on the mask to an appropriate depth, it is preferable that the mold pressing pressure at the time of forming the concave / convex pattern is 10 kg / cm 2 or more. In particular, when it is desired to make the residual film layer as described above sufficiently thin, it is desirable to set the mold pressing pressure above a certain value. Furthermore, when a plastically deformable material such as aluminum is used for the substrate to be imprinted, the mold protrudes from the mold through the mask and the tip of the mold protrudes into the substrate. It is possible to perform pore formation by an electrochemical process using the depression as a starting point for pore generation. For example, by performing optical imprinting while pressing the mold, the mold protrusion can be applied to the base material and a hole array mask pattern penetrating can be obtained. In such a case, not only the mask penetrates but also a depression pattern can be formed on the surface of the base material, so that the position where the pores are generated can be controlled to a higher degree.

また、インプリントにより形成されるホールアレーパターンのホール開口径が大きいと、ひとつの凹部に対して複数の細孔が形成されることがある。したがって、電気化学プロセスにより形成される細孔の位置制御を精密に行うためには、ホール径を小さくすることが望ましい。このときのホールのサイズは、周期に対して50%以下のサイズであることが望ましい。ナノインプリントにより、開口径の小さいホールを形成するためには細いピラーが表面に配列したモールドを用いる必要があるが、ピラー径が細くなると各ピラーの直立構造の保持が難しくなり、アスペクト比の高いホールアレーが形成困難になるといった問題点がある。また、インプリントの際の圧力でピラーが撓んでしまい、配列が乱れる等の問題も生じる。このような問題点を解決するためには、テーパー形状のピラーアレーを用いることが望ましい。テーパー形状のピラー構造は、ピラーのサイズが底部は太く先端部では細くなっていることから、強度を保持したまま、開口径の小さいホールを形成するためのモールドとして有効である。   Further, if the hole opening diameter of the hole array pattern formed by imprinting is large, a plurality of pores may be formed for one recess. Therefore, it is desirable to reduce the hole diameter in order to precisely control the position of the pores formed by the electrochemical process. In this case, the hole size is desirably 50% or less of the period. In order to form a hole with a small opening diameter by nanoimprinting, it is necessary to use a mold with thin pillars arranged on the surface. However, when the pillar diameter is narrow, it becomes difficult to maintain the upright structure of each pillar, and the hole has a high aspect ratio. There is a problem that it becomes difficult to form an array. In addition, the pillar is bent by the pressure at the time of imprinting, resulting in problems such as disordered arrangement. In order to solve such problems, it is desirable to use a tapered pillar array. The tapered pillar structure is effective as a mold for forming a hole having a small opening diameter while maintaining the strength because the pillar has a thick bottom and a thin tip.

本発明によれば、まず基材上に設けられたマスクにインプリントプロセスにより所定の凹凸パターンを形成し、形成された凹凸パターンの凹部に対応した基材位置に、電気化学的な手法により細孔形成を行うようにしたので、細孔配列がインプリントモールドの形態に沿った形態に確実に精度良く制御された多孔質構造材料を効率良く製造することができる。   According to the present invention, first, a predetermined concavo-convex pattern is formed on the mask provided on the base material by an imprint process, and the substrate position corresponding to the concave portion of the formed concavo-convex pattern is refined by an electrochemical method. Since the pores are formed, it is possible to efficiently produce a porous structure material in which the pore arrangement is reliably controlled in a form conforming to the form of the imprint mold.

本発明に係る多孔質構造材料の製造方法の基本形態の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the basic form of the manufacturing method of the porous structure material which concerns on this invention. 本発明に係る多孔質構造材料の製造方法の一実施形態を例示した模式図である。It is the schematic diagram which illustrated one Embodiment of the manufacturing method of the porous structure material which concerns on this invention. 本発明に係る多孔質構造材料の製造方法の別の実施形態を例示した模式図である。It is the schematic diagram which illustrated another embodiment of the manufacturing method of the porous structure material which concerns on this invention. 本発明に係る多孔質構造材料の製造方法のさらに別の実施形態を例示した模式図である。It is the schematic diagram which illustrated another embodiment of the manufacturing method of the porous structure material which concerns on this invention. 本発明に係る多孔質構造材料の製造方法のさらに別の実施形態を例示した模式図である。It is the schematic diagram which illustrated another embodiment of the manufacturing method of the porous structure material which concerns on this invention. 本発明に係る多孔質構造材料の製造方法のさらに別の実施形態を例示した模式図である。It is the schematic diagram which illustrated another embodiment of the manufacturing method of the porous structure material which concerns on this invention. 本発明に係る多孔質構造材料の製造方法のさらに別の実施形態を例示した模式図である。It is the schematic diagram which illustrated another embodiment of the manufacturing method of the porous structure material which concerns on this invention. 本発明に係る多孔質構造材料の製造方法のさらに別の実施形態を例示した模式図である。It is the schematic diagram which illustrated another embodiment of the manufacturing method of the porous structure material which concerns on this invention. 本発明に係る多孔質構造材料の製造方法のさらに別の実施形態を例示した模式図である。It is the schematic diagram which illustrated another embodiment of the manufacturing method of the porous structure material which concerns on this invention. 実施例2で得られた陽極酸化ポーラスアルミナからなる多孔質構造材料の断面を電子顕微鏡で観察した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having observed the cross section of the porous structural material which consists of anodized porous alumina obtained in Example 2 with the electron microscope. 実施例3で得られた陽極酸化ポーラスアルミナからなる多孔質構造材料の表面を電子顕微鏡で観察した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having observed the surface of the porous structure material which consists of anodized porous alumina obtained in Example 3 with the electron microscope. 実施例5で得られたポーラスシリコンからなる多孔質構造材料の表面を電子顕微鏡で観察した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having observed the surface of the porous structure material which consists of porous silicon obtained in Example 5 with the electron microscope.

以下に、図面を参照して、本発明に係る多孔質構造材料の製造方法の実施の形態について詳細に説明する。
図1は、インプリントプロセスにより凹凸パターンを形成し電気化学プロセスにより細孔形成を行う、本発明に係る多孔質構造材料の製造方法の一例を模式的に示している。図1において、基材1上に設けられたマスク2には、ピラーアレー構造を有するモールド3を用いたインプリントプロセスにより、ホールアレー構造を有する凹凸パターン4が形成される。形成されたこの凹凸パターン4の凹部5に対応した基材1の位置に、電気化学プロセスによる細孔形成が行われ、基材表面から基材厚さ方向に延びる細孔6が所定の配列形態に制御された多孔質構造材料7が作製される。
Embodiments of a method for producing a porous structural material according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 schematically shows an example of a method for producing a porous structural material according to the present invention, in which an uneven pattern is formed by an imprint process and pores are formed by an electrochemical process. In FIG. 1, an uneven pattern 4 having a hole array structure is formed on a mask 2 provided on a substrate 1 by an imprint process using a mold 3 having a pillar array structure. Pore formation by an electrochemical process is performed at the position of the base material 1 corresponding to the concave portion 5 of the formed concavo-convex pattern 4, and the pores 6 extending from the base material surface in the base material thickness direction have a predetermined arrangement form. Thus, the porous structural material 7 controlled in the above manner is produced.

図2に示すプロセスでは、基材1上に設けられたマスク2に対し、モールド3を用いたインプリントプロセスにより凹凸パターン4が形成され、凹凸パターン4の凹部5に対応した基材1部分に対し陽極酸化を行うことにより、基材1の表面側に形成される細孔8が所定の配列形態に制御された多孔質酸化皮膜9が形成され、その後に基材1に形成された多孔質酸化皮膜9からマスク2が除去されて、細孔配列が制御された多孔質構造材料10が作製される。   In the process shown in FIG. 2, a concavo-convex pattern 4 is formed on the mask 2 provided on the base material 1 by an imprint process using the mold 3, and the base material 1 corresponding to the concave portion 5 of the concavo-convex pattern 4 is formed. By performing anodic oxidation, a porous oxide film 9 in which the pores 8 formed on the surface side of the substrate 1 are controlled in a predetermined arrangement form is formed, and then the porous film formed on the substrate 1 is formed. The mask 2 is removed from the oxide film 9, and the porous structure material 10 in which the pore arrangement is controlled is produced.

図3に示すプロセスでは、基材1上に設けられたマスク2に対し、モールド3を用いたインプリントプロセスにより凹凸パターン4が形成され、凹凸パターン4の凹部5に対応した基材1部分に対し電解エッチングを行うことにより、所定の配列形態に制御された細孔11が形成され、その後に基材1からマスク2が除去されて、細孔配列が制御された多孔質構造材料12が作製される。   In the process shown in FIG. 3, the concavo-convex pattern 4 is formed by the imprint process using the mold 3 on the mask 2 provided on the base material 1, and the base material 1 corresponding to the concave portion 5 of the concavo-convex pattern 4 is formed. Electrolytic etching is performed to form the pores 11 controlled in a predetermined arrangement form, and then the mask 2 is removed from the substrate 1 to produce a porous structural material 12 with controlled pore arrangement. Is done.

図4に示すプロセスでは、基材1上に光硬化性材料からなる層21が設けられ、光硬化性材料層21に透明モールド22が押し付けられるとともに、所定の波長を有する光23が照射されて光インプリントプロセスが実行され、光硬化性材料層21が硬化された後に透明モールド22を除去することにより、基材1上に所定形状の凹凸パターン24が形成されたマスク25が形成され、この凹凸パターン24の凹部26に対応した基材1部分に対し電解化学プロセスにより、所定の配列形態に制御された細孔27が形成され、その後に基材1からマスク25が除去されて、細孔配列が制御された多孔質構造材料28が作製される。   In the process shown in FIG. 4, a layer 21 made of a photocurable material is provided on the substrate 1, a transparent mold 22 is pressed against the photocurable material layer 21, and light 23 having a predetermined wavelength is irradiated. After the photoimprint process is performed and the photocurable material layer 21 is cured, the transparent mold 22 is removed, thereby forming a mask 25 in which a concavo-convex pattern 24 having a predetermined shape is formed on the substrate 1. By the electrolytic chemical process, pores 27 controlled to a predetermined arrangement form are formed on the portion of the base material 1 corresponding to the concave portion 26 of the concavo-convex pattern 24, and then the mask 25 is removed from the base material 1 so that the pores A porous structural material 28 having a controlled arrangement is produced.

図5に示すプロセスでは、陽極酸化ポーラスアルミナ31の凹凸パターン32の構造をモールド形成材33に転写させることによりモールド34が作製され、作製したモールド34を用いたインプリントプロセスにより基材1上に所定形状の凹凸パターン35が形成されたマスク36が形成され、この凹凸パターン35の凹部37に対応した基材1部分に対し電解化学プロセスにより、所定の配列形態に制御された細孔38が形成され、その後に基材1からマスク36が除去されて、細孔配列が制御された多孔質構造材料39が作製される。   In the process shown in FIG. 5, a mold 34 is produced by transferring the structure of the concavo-convex pattern 32 of the anodized porous alumina 31 to the mold forming material 33, and is applied onto the substrate 1 by an imprint process using the produced mold 34. A mask 36 on which a concavo-convex pattern 35 having a predetermined shape is formed is formed, and pores 38 controlled to have a predetermined arrangement form are formed on the portion of the base material 1 corresponding to the concave portion 37 of the concavo-convex pattern 35 by an electrolytic chemical process. Thereafter, the mask 36 is removed from the base material 1 to produce a porous structural material 39 in which the pore arrangement is controlled.

図6に示すプロセスでは、透明樹脂モールド41のピラーアレー42に対し金属または金属酸化物薄膜43がコートされ、この透明樹脂モールド41を用いて、図4に示したのと同様に、基材1上に設けられた光硬化性材料層44に透明樹脂モールド41が押し付けられるとともに、所定の波長を有する光45が照射されて光インプリントプロセスが実行され、光硬化性材料層44が硬化された後に透明樹脂モールド41を除去することにより、基材1上に所定形状の凹凸パターン46が形成されたマスク47が形成され、この凹凸パターン46の凹部48に対応した基材1部分に対し電解化学プロセスにより、所定の配列形態に制御された細孔27が形成される。その後に基材1からマスク47を除去すれば、細孔配列が制御された多孔質構造材料が得られる。   In the process shown in FIG. 6, the pillar array 42 of the transparent resin mold 41 is coated with a metal or metal oxide thin film 43, and the transparent resin mold 41 is used to form the substrate 1 on the substrate 1 in the same manner as shown in FIG. After the transparent resin mold 41 is pressed against the photocurable material layer 44 provided on the substrate, and the photoimprint process is executed by irradiating the light 45 having a predetermined wavelength, and the photocurable material layer 44 is cured. By removing the transparent resin mold 41, a mask 47 in which a concavo-convex pattern 46 having a predetermined shape is formed on the base material 1, and an electrolytic chemical process is performed on the base material 1 corresponding to the concave portion 48 of the concavo-convex pattern 46. As a result, the pores 27 controlled in a predetermined arrangement form are formed. Thereafter, if the mask 47 is removed from the substrate 1, a porous structure material with controlled pore arrangement can be obtained.

図7に示すプロセスでは、テーパー状ピラー51を有するテーパー状ピラーアレーモールド52を用いて、基材1上に所定形状の凹凸パターン53が形成されたマスク54が形成され、この凹凸パターン53の凹部55に対応した基材1部分に対し電解化学プロセスにより、所定の配列形態に制御された開口径の小さい細孔56が形成される。その後に基材1からマスク54を除去すれば、開口径の小さい細孔56の配列形態が制御された多孔質構造材料が得られる。   In the process shown in FIG. 7, a mask 54 in which a concavo-convex pattern 53 having a predetermined shape is formed on a substrate 1 using a tapered pillar array mold 52 having a tapered pillar 51, and a concave portion of the concavo-convex pattern 53 is formed. By the electrolytic chemical process, pores 56 having a small opening diameter that are controlled in a predetermined arrangement form are formed on the portion of the base material 1 corresponding to 55. Thereafter, if the mask 54 is removed from the substrate 1, a porous structure material in which the arrangement form of the pores 56 having small opening diameters is controlled can be obtained.

図8に示すプロセスでは、モールド61を用いて、基材1上に所定形状の凹凸パターン62が形成されたマスク63が形成され、この段階で、凹凸パターン62の凹部64に対応した基材1部分に対しドライエッチングまたは化学エッチングを行うことにより、基材1に所定パターンで窪み65が形成され、この所定パターンの窪み65を開始点として電気化学プロセスにより細孔66が形成され、細孔66の配列形態が制御された多孔質構造材料67が得られる。   In the process shown in FIG. 8, a mask 63 in which a concavo-convex pattern 62 having a predetermined shape is formed on the base material 1 using the mold 61, and the base material 1 corresponding to the concave portion 64 of the concavo-convex pattern 62 is formed at this stage. By performing dry etching or chemical etching on the portion, a recess 65 is formed in a predetermined pattern on the substrate 1, and a pore 66 is formed by an electrochemical process starting from the recess 65 of the predetermined pattern. Thus, a porous structural material 67 in which the arrangement form is controlled is obtained.

図9に示すプロセスでは、図8に示したプロセスに比べ、モールド61を用いて基材1上に所定形状の凹凸パターン62を形成するに際し、基材1上のマスク形成層71に対し、モールド61が、モールド61の突部72がマスク形成層71を貫通し該突部72の先端部が基材1を塑性変形させて基材1の表面に窪み73を形成するまで押し付けられる。モールド61を取り除くと、貫通孔を有するマスク74とその貫通孔に対応した基材1部分に窪み73が形成され、マスク74を除去した後この所定パターンの窪み73を開始点として電気化学プロセスにより細孔75が形成され、細孔75の配列形態が制御された多孔質構造材料76が得られる。   In the process shown in FIG. 9, compared to the process shown in FIG. 8, when the uneven pattern 62 having a predetermined shape is formed on the substrate 1 using the mold 61, the mold is applied to the mask forming layer 71 on the substrate 1. 61 is pressed until the protrusion 72 of the mold 61 penetrates the mask forming layer 71 and the tip of the protrusion 72 plastically deforms the base material 1 to form a recess 73 on the surface of the base material 1. When the mold 61 is removed, a recess 74 is formed in the mask 74 having a through hole and the base material 1 corresponding to the through hole. After the mask 74 is removed, the recess 73 having the predetermined pattern is used as a starting point by an electrochemical process. The porous structure material 76 in which the pores 75 are formed and the arrangement form of the pores 75 is controlled is obtained.

実施例1〔細孔周期500nmの理想配列陽極酸化ポーラスアルミナの作製〕
細孔周期500nm、孔深さ1.3 μmのテーパー状細孔を有するポーラスアルミナをインプリント用モールドとして、光硬化性樹脂に構造転写を行い、テーパー状ポリマーピラーアレーを形成した。このポリマーピラーアレーの表面にNiを10nmスパッタし、0.1wt%オプツール溶液(ダイキン工業社製)に浸漬することで樹脂製透明モールドを得た。Al板を基材として、樹脂製透明モールドを用いた光インプリントプロセスによりポリマーホールアレーの形成を行った。光インプリントには、光硬化性樹脂(PAK-02、東洋合成工業社製)を用いて、樹脂製透明モールドを100kg/cm2の圧力条件下で押し付けながら光照射を行う手法を用いた。これにより、Al板表面にポリマーホールアレーマスクを形成した。この後、Arイオンミリングにより試料の垂直方向から30分間エッチングを行い、残膜層の除去、並びにAl板表面への窪みパターンの形成を行った。イオンミリングを行った試料表面のポリマーマスクは、エキシマランプを1時間照射することにより除去した。マスク除去後のAl板を、0.1Mリン酸水溶液、浴温0℃、化成電圧200Vにおいて5分間陽極酸化することにより細孔が規則的に配列した陽極酸化ポーラスアルミナからなる多孔質構造材料を得た。
Example 1 [Production of ideally aligned anodized porous alumina having a pore period of 500 nm]
Using a porous alumina having tapered pores with a pore period of 500 nm and a pore depth of 1.3 μm as an imprint mold, structure transfer was performed on a photocurable resin to form a tapered polymer pillar array. Ni was sputtered on the surface of this polymer pillar array to a thickness of 10 nm, and immersed in a 0.1 wt% optool solution (manufactured by Daikin Industries) to obtain a resin transparent mold. A polymer hole array was formed by an optical imprint process using a resin transparent mold using an Al plate as a base material. For photoimprinting, a photo-curing resin (PAK-02, manufactured by Toyo Gosei Kogyo Co., Ltd.) was used, and a method of irradiating light while pressing a resin transparent mold under a pressure of 100 kg / cm 2 was used. As a result, a polymer hole array mask was formed on the surface of the Al plate. Thereafter, etching was performed for 30 minutes from the vertical direction of the sample by Ar ion milling to remove the remaining film layer and to form a recess pattern on the surface of the Al plate. The polymer mask on the surface of the sample subjected to ion milling was removed by irradiation with an excimer lamp for 1 hour. After removing the mask, the Al plate is anodized for 5 minutes at a 0.1M phosphoric acid aqueous solution, a bath temperature of 0 ° C., and a formation voltage of 200 V to obtain a porous structure material made of anodized porous alumina with regularly arranged pores. It was.

実施例2〔細孔周期500nmの理想配列陽極酸化ポーラスアルミナの作製〕
細孔周期500nm、孔深さ1.3μmのテーパー状細孔を有するポーラスアルミナをインプリント用モールドとして、光硬化性樹脂に構造転写を行い、テーパー状ポリマーピラーアレーを形成した。このポリマーピラーアレーの表面にNiを10nmスパッタし、0.1wt%オプツール溶液(ダイキン工業社製)に浸漬することで樹脂製透明モールドを得た。Al板を基材として、樹脂製透明モールドを用いた光インプリントプロセスによりポリマーホールアレーの形成を行った。光インプリントには、光硬化性樹脂(PAK-02、東洋合成工業社製)を用いて、樹脂製透明モールドを100kg/cm2の圧力条件下で押し付けながら光照射を行う手法を用いた。これにより、Al板表面にポリマーホールアレーマスクを形成した。マスクを形成したアルミニウム板を、0.1Mリン酸水溶液、浴温0℃、化成電圧200Vにおいて5分間陽極酸化することにより細孔が規則的に配列した陽極酸化ポーラスアルミナからなる多孔質構造材料を得た。得られた陽極酸化ポーラスアルミナの断面を電子顕微鏡で観察した結果を図10に示す。
Example 2 [Production of ideally aligned anodized porous alumina having a pore period of 500 nm]
Using a porous alumina having tapered pores with a pore period of 500 nm and a pore depth of 1.3 μm as an imprint mold, structure transfer was performed on a photocurable resin to form a tapered polymer pillar array. Ni was sputtered on the surface of this polymer pillar array to a thickness of 10 nm, and immersed in a 0.1 wt% optool solution (manufactured by Daikin Industries) to obtain a resin transparent mold. A polymer hole array was formed by an optical imprint process using a resin transparent mold using an Al plate as a base material. For photoimprinting, a photo-curing resin (PAK-02, manufactured by Toyo Gosei Kogyo Co., Ltd.) was used, and a method of irradiating light while pressing a resin transparent mold under a pressure of 100 kg / cm 2 was used. As a result, a polymer hole array mask was formed on the surface of the Al plate. A porous structural material made of anodized porous alumina with regularly arranged pores is obtained by anodizing the aluminum plate on which the mask is formed for 5 minutes at a 0.1 M phosphoric acid aqueous solution, a bath temperature of 0 ° C., and a formation voltage of 200 V. It was. The result of observing the cross section of the obtained anodized porous alumina with an electron microscope is shown in FIG.

実施例3〔細孔周期200nmの理想配列陽極酸化ポーラスアルミナの作製〕
細孔周期200nm、孔深さ700 nmのテーパー状細孔を有するポーラスアルミナをインプリント用モールドとして、光硬化性樹脂に構造転写を行い、テーパー状ポリマーピラーアレーを形成した。このポリマーピラーアレーの表面にNiを10nmスパッタし、0.1wt%オプツール溶液(ダイキン工業社製)に浸漬することで樹脂製透明モールドを得た。Al板を基材として、樹脂製透明モールドを用いた光インプリントプロセスによりポリマーホールアレーの形成を行った。光インプリントには、光硬化性樹脂(PAK-02、東洋合成工業社製)を用いて、樹脂製透明モールドを30kg/cm2の圧力条件下で押し付けながら光照射を行う手法を用いた。これにより、Al板表面にポリマーホールアレーマスクを形成した。この後、Arイオンミリングにより試料の垂直方向から10分間エッチングを行い、残膜層の除去、並びにAl板表面への窪みパターンの形成を行った。その後、Al板を、0.05Mシュウ酸水溶液、浴温17℃、化成電圧80Vにおいて5分間陽極酸化することにより細孔が200nm周期で規則的に配列した陽極酸化ポーラスアルミナを得た。最後に、エキシマランプを試料表面に1時間照射することで、ポリマーマスクの除去を行った。得られた陽極酸化ポーラスアルミナからなる多孔質構造材料の表面を電子顕微鏡で観察した結果を図11に示す。
Example 3 [Production of ideally aligned anodized porous alumina having a pore period of 200 nm]
Using a porous alumina having tapered pores with a pore period of 200 nm and a pore depth of 700 nm as an imprint mold, the structure was transferred to a photocurable resin to form a tapered polymer pillar array. Ni was sputtered on the surface of this polymer pillar array to a thickness of 10 nm, and immersed in a 0.1 wt% optool solution (manufactured by Daikin Industries) to obtain a resin transparent mold. A polymer hole array was formed by an optical imprint process using a resin transparent mold using an Al plate as a base material. For light imprinting, a photo-curing resin (PAK-02, manufactured by Toyo Gosei Kogyo Co., Ltd.) was used, and a method of performing light irradiation while pressing a resin transparent mold under a pressure condition of 30 kg / cm 2 was used. As a result, a polymer hole array mask was formed on the surface of the Al plate. Thereafter, etching was performed for 10 minutes from the vertical direction of the sample by Ar ion milling to remove the remaining film layer and to form a recess pattern on the surface of the Al plate. Thereafter, the Al plate was anodized for 5 minutes at a 0.05 M oxalic acid aqueous solution, a bath temperature of 17 ° C., and a formation voltage of 80 V to obtain anodized porous alumina in which pores were regularly arranged at a cycle of 200 nm. Finally, the polymer mask was removed by irradiating the sample surface with an excimer lamp for 1 hour. FIG. 11 shows the result of observing the surface of the obtained porous structural material made of anodized porous alumina with an electron microscope.

実施例4〔細孔周期200nmの理想配列陽極酸化ポーラスアルミナの作製〕
細孔周期200nm、孔深さ700 nmのテーパー状細孔を有するポーラスアルミナをインプリント用モールドとして、光硬化性樹脂に構造転写を行い、テーパー状ポリマーピラーアレーを形成した。このポリマーピラーアレーの表面にNiを10nmスパッタし、0.1wt%オプツール溶液(ダイキン工業社製)に浸漬することで樹脂製透明モールドを得た。Al板を基材として、樹脂製透明モールドを用いた光インプリントプロセスによりポリマーホールアレーの形成を行った。光インプリントには、光硬化性樹脂(PAK-02、東洋合成工業社製)を用いて、樹脂製透明モールドを30kg/cm2の圧力条件下で押し付けながら光照射を行う手法を用いた。これにより、Al板表面にポリマーホールアレーマスクを形成した。マスクを形成したAl板を、0.05Mシュウ酸水溶液、浴温17℃、化成電圧80Vにおいて5分間陽極酸化することにより細孔が200nm周期で規則的に配列した陽極酸化ポーラスアルミナからなる多孔質構造材料を得た。
Example 4 [Production of ideally aligned anodized porous alumina having a pore period of 200 nm]
Using a porous alumina having tapered pores with a pore period of 200 nm and a pore depth of 700 nm as an imprint mold, the structure was transferred to a photocurable resin to form a tapered polymer pillar array. Ni was sputtered on the surface of this polymer pillar array to a thickness of 10 nm, and immersed in a 0.1 wt% optool solution (manufactured by Daikin Industries) to obtain a resin transparent mold. A polymer hole array was formed by an optical imprint process using a resin transparent mold using an Al plate as a base material. For light imprinting, a photo-curing resin (PAK-02, manufactured by Toyo Gosei Kogyo Co., Ltd.) was used, and a method of performing light irradiation while pressing a resin transparent mold under a pressure condition of 30 kg / cm 2 was used. As a result, a polymer hole array mask was formed on the surface of the Al plate. A porous structure composed of anodized porous alumina with pores regularly arranged at a period of 200 nm by anodizing an Al plate with a mask for 5 minutes at 0.05M oxalic acid aqueous solution, bath temperature 17 ° C, formation voltage 80V. Obtained material.

実施例5〔細孔周期200nmのポーラスシリコンの作製〕
細孔周期200nm、孔深さ700 nmのテーパー状細孔を有するポーラスアルミナをインプリント用モールドとして、光硬化性樹脂に構造転写を行い、テーパー状ポリマーピラーアレーを形成した。このポリマーピラーアレーの表面にNiを10nmスパッタし、0.1wt%オプツール溶液(ダイキン工業社製)に浸漬することで樹脂製透明モールドを得た。Si板を基材として、樹脂製透明モールドを用いた光インプリントプロセスによりポリマーホールアレーの形成を行った。光インプリントには、光硬化性樹脂(PAK-02、東洋合成工業社製)を用いて、樹脂製透明モールドを30kg/cm2の圧力条件下で押し付けながら光照射を行う手法を用いた。これにより、Si板表面にポリマーホールアレーマスクを形成した。この後、Arイオンミリングにより試料の垂直方向から10分間エッチングを行い、残膜層の除去、並びにAl板表面への窪みパターンの形成を行った。その後、Si板を、3wt%フッ酸水溶液、浴温0℃、対極に白金板を用い、5mA/cm2の定電流条件下で20分間電解エッチングを行った。最後に、試料表面にエキシマランプを1時間照射することによりポリマーマスクの除去を行った。得られたポーラスシリコンからなる多孔質構造材料の表面の電子顕微鏡による観察結果を図12に示す。
Example 5 [Preparation of porous silicon having a pore period of 200 nm]
Using a porous alumina having tapered pores with a pore period of 200 nm and a pore depth of 700 nm as an imprint mold, the structure was transferred to a photocurable resin to form a tapered polymer pillar array. Ni was sputtered on the surface of this polymer pillar array to a thickness of 10 nm, and immersed in a 0.1 wt% optool solution (manufactured by Daikin Industries) to obtain a resin transparent mold. A polymer hole array was formed by an optical imprint process using a resin transparent mold using a Si plate as a base material. For light imprinting, a photo-curing resin (PAK-02, manufactured by Toyo Gosei Kogyo Co., Ltd.) was used, and a method of performing light irradiation while pressing a resin transparent mold under a pressure condition of 30 kg / cm 2 was used. As a result, a polymer hole array mask was formed on the surface of the Si plate. Thereafter, etching was performed for 10 minutes from the vertical direction of the sample by Ar ion milling to remove the remaining film layer and to form a recess pattern on the surface of the Al plate. Thereafter, the Si plate was subjected to electrolytic etching for 20 minutes under a constant current condition of 5 mA / cm 2 using a 3 wt% hydrofluoric acid aqueous solution, a bath temperature of 0 ° C., and a platinum plate as a counter electrode. Finally, the polymer mask was removed by irradiating the sample surface with an excimer lamp for 1 hour. FIG. 12 shows an observation result of the surface of the obtained porous structure material made of porous silicon by an electron microscope.

実施例6〔細孔周期200nmのポーラスシリコンの作製〕
細孔周期200nm、孔深さ700 nmのテーパー状細孔を有するポーラスアルミナをインプリント用モールドとして、光硬化性樹脂に構造転写を行い、テーパー状ポリマーピラーアレーを形成した。このポリマーピラーアレーの表面にNiを10nmスパッタし、0.1wt%オプツール溶液(ダイキン工業社製)に浸漬することで樹脂製透明モールドを得た。Si板を基材として、樹脂製透明モールドを用いた光インプリントプロセスによりポリマーホールアレーの形成を行った。光インプリントには、光硬化性樹脂(PAK-02、東洋合成工業社製)を用いて、樹脂製透明モールドを30kg/cm2の圧力条件下で押し付けながら光照射を行う手法を用いた。これにより、Si板表面にポリマーホールアレーマスクを形成した。この後、 Si板を、3wt%フッ酸水溶液、浴温0℃、対極に白金板を用い、5mA/cm2の定電流条件下で20分間電解エッチングを行った。最後に、試料表面にエキシマランプを1時間照射することによりポリマーマスクの除去を行いポーラスシリコンからなる多孔質構造材料を得た。
Example 6 [Production of porous silicon having a pore period of 200 nm]
Using a porous alumina having tapered pores with a pore period of 200 nm and a pore depth of 700 nm as an imprint mold, the structure was transferred to a photocurable resin to form a tapered polymer pillar array. Ni was sputtered on the surface of this polymer pillar array to a thickness of 10 nm, and immersed in a 0.1 wt% optool solution (manufactured by Daikin Industries) to obtain a resin transparent mold. A polymer hole array was formed by an optical imprint process using a resin transparent mold using a Si plate as a base material. For light imprinting, a photo-curing resin (PAK-02, manufactured by Toyo Gosei Kogyo Co., Ltd.) was used, and a method of performing light irradiation while pressing a resin transparent mold under a pressure condition of 30 kg / cm 2 was used. As a result, a polymer hole array mask was formed on the surface of the Si plate. Thereafter, the Si plate was subjected to electrolytic etching for 20 minutes under a constant current condition of 5 mA / cm 2 using a 3 wt% hydrofluoric acid aqueous solution, a bath temperature of 0 ° C., and a platinum plate as a counter electrode. Finally, the polymer mask was removed by irradiating the sample surface with an excimer lamp for 1 hour to obtain a porous structure material made of porous silicon.

本発明に係る多孔質構造材料の製造方法は、微細細孔が規則配列したホールアレー構造材料を効率よく製造することが求められるあらゆる分野に適用可能である。   The method for producing a porous structural material according to the present invention is applicable to all fields in which it is required to efficiently produce a hole array structural material in which fine pores are regularly arranged.

1 基材
2、25、36、47、54、63、74 マスク
3、34、61 モールド
4、24、35、46、53、62 凹凸パターン
5、26、37、48、55、64 凹部
6、8、11、27、38、49、56、66、75 細孔
7、10、12、28、39、67、76 多孔質構造材料
9 多孔質酸化皮膜
21 光硬化性材料層
22 透明モールド
23、45 光
31 陽極酸化ポーラスアルミナ
32 陽極酸化ポーラスアルミナの凹凸パターン
33 モールド形成材
41 透明樹脂モールド
42 ピラーアレー
43 金属または金属酸化物薄膜
44 光硬化性材料層
51 テーパー状ピラー
52 テーパー状ピラーアレーモールド
65、73 窪み
71 マスク形成層
72 モールドの突部
1 Base material 2, 25, 36, 47, 54, 63, 74 Mask 3, 34, 61 Mold 4, 24, 35, 46, 53, 62 Concavity and convexity patterns 5, 26, 37, 48, 55, 64 Concavity 6, 8, 11, 27, 38, 49, 56, 66, 75 Pore 7, 10, 12, 28, 39, 67, 76 Porous structural material 9 Porous oxide film 21 Photocurable material layer 22 Transparent mold 23, 45 Light 31 Anodized porous alumina 32 Uneven pattern 33 of anodized porous alumina Mold forming material 41 Transparent resin mold 42 Pillar array 43 Metal or metal oxide thin film 44 Photocurable material layer 51 Tapered pillar 52 Tapered pillar array mold 65, 73 Depression 71 Mask Formation Layer 72 Mold Protrusion

Claims (15)

基材上に設けられたマスクにインプリントプロセスにより凹凸パターンを形成し、形成された凹凸パターンの凹部に対応した基材位置に、電気化学的な手法により細孔形成を行うことを特徴とする、細孔配列が制御された多孔質構造材料の製造方法。   A concavo-convex pattern is formed by an imprint process on a mask provided on a base material, and pore formation is performed by an electrochemical method at a base material position corresponding to a concave portion of the formed concavo-convex pattern. A method for producing a porous structural material with controlled pore arrangement. インプリント法により形成されるマスクパターンがホールアレー構造を有していることを特徴とする、請求項1に記載の多孔質構造材料の製造方法。   2. The method for producing a porous structure material according to claim 1, wherein the mask pattern formed by the imprint method has a hole array structure. 電気化学的な細孔形成法として陽極酸化法を用いることを特徴とする、請求項1または2に記載の多孔質構造材料の製造方法。   The method for producing a porous structure material according to claim 1, wherein an anodizing method is used as an electrochemical pore forming method. 電気化学的な細孔形成法として電解エッチング法を用いることを特徴とする、請求項1または2に記載の多孔質構造材料の製造方法。   3. The method for producing a porous structure material according to claim 1, wherein an electrolytic etching method is used as an electrochemical pore forming method. 基材表面に光硬化性樹脂からなるマスクを設け、該マスクに、光透過可能なモールドを用いた光インプリントプロセスにより凹凸パターンを形成することを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の多孔質構造材料の製造方法。   A mask made of a photo-curable resin is provided on the surface of the base material, and a concavo-convex pattern is formed on the mask by a light imprint process using a light transmissive mold. The manufacturing method of the porous structural material as described in 2. 光透過可能なモールドの材質が樹脂であることを特徴とする、請求項5に記載の多孔質構造材料の製造方法。   6. The method for producing a porous structure material according to claim 5, wherein the light transmissive mold is made of resin. モールドの表面に金属酸化物または金属をコートし離型剤による表面化学修飾を可能にした光透過可能な樹脂製モールドを用いることを特徴とする、請求項6に記載の多孔質構造材料の製造方法。   The production of a porous structural material according to claim 6, characterized in that a light-transmissive resin mold is used in which a metal oxide or metal is coated on the surface of the mold and surface chemical modification with a release agent is possible. Method. インプリント用モールドの作製に陽極酸化ポーラスアルミナを用いることを特徴とする、請求項1〜7のいずれかに記載の多孔質構造材料の製造方法。   The method for producing a porous structure material according to any one of claims 1 to 7, wherein anodized porous alumina is used for producing an imprint mold. インプリントプロセスにより形成される凹凸パターンの凹部底部の残膜層を除去する操作なしで、直接細孔形成を行うことを特徴とする、請求項1〜8のいずれかに記載の多孔質構造材料の製造方法。   The porous structure material according to any one of claims 1 to 8, wherein pore formation is directly performed without an operation of removing the remaining film layer at the bottom of the concave portion of the concave and convex pattern formed by the imprint process. Manufacturing method. インプリントプロセスで形成される残膜層の厚さが20nm以下であることを特徴とする、請求項9に記載の多孔質構造の製造方法。   The method for producing a porous structure according to claim 9, wherein the remaining film layer formed by the imprint process has a thickness of 20 nm or less. インプリントプロセスにより凹凸パターンを形成する際のモールド押し付け圧力が10kg/cm2以上であることを特徴とする、請求項1〜10のいずれかに記載の多孔質構造の製造方法。 The method for producing a porous structure according to any one of claims 1 to 10, wherein a mold pressing pressure when forming the uneven pattern by an imprint process is 10 kg / cm 2 or more. インプリントプロセスによりマスクに凹凸パターンを形成し、ドライエッチング、エキシマランプ処理、UVオゾン処理の少なくともいずれかの処理により凹凸パターンの凹部底部の残膜層を除去し、凹部に対応する部分の基材を露出させた後細孔を形成することを特徴とする、請求項1〜8のいずれかに記載の多孔質構造材料の製造方法。   Form a concavo-convex pattern on the mask by the imprint process, remove the residual film layer at the bottom of the concave portion of the concavo-convex pattern by at least one of dry etching, excimer lamp treatment, and UV ozone treatment, and the base material of the portion corresponding to the concave portion The method for producing a porous structure material according to claim 1, wherein pores are formed after exposing the material. インプリントプロセスによりマスクに凹凸パターンを形成し、ドライエッチングにより凹凸パターンの凹部に対応した基材位置に窪みを形成し、該窪みを細孔発生の開始点として電気化学プロセスにより細孔形成を行うことを特徴とする、請求項1〜8のいずれかに記載の多孔質構造材料の製造方法。   An uneven pattern is formed on the mask by the imprint process, a recess is formed at the base material position corresponding to the recess of the uneven pattern by dry etching, and pore formation is performed by an electrochemical process using the recess as a starting point of pore generation. The method for producing a porous structure material according to any one of claims 1 to 8, wherein インプリントプロセスによりマスクに凹凸パターンを形成するに際し、モールドをモールド突部がマスクを貫通し該モールド突部の先端部が基材に窪みを形成するまで押し付け、該窪みを細孔発生の開始点として電気化学プロセスにより細孔形成を行うことを特徴とする、請求項1〜8のいずれかに記載の多孔質構造材料の製造方法。   When forming a concavo-convex pattern on the mask by the imprint process, the mold is pressed until the mold protrusion penetrates the mask and the tip of the mold protrusion forms a depression on the base material, and the depression is the starting point of pore generation. The method for producing a porous structure material according to claim 1, wherein pore formation is performed by an electrochemical process. インプリントプロセスに、テーパー形状のピラーアレー構造を有したモールドを用いることを特徴とする、請求項1〜14のいずれかに記載の多孔質構造材料の製造方法。   The method for producing a porous structure material according to claim 1, wherein a mold having a tapered pillar array structure is used for the imprint process.
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