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プロジェクト概要説明資料（公開） （2.8MB）
次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 集中研究体 「次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術」 第１回事後評価分科会説明資料 資料５－２ 経済産業省 ナノテクノロジープログラム 「次世代量子ビーム利用 ナノ加工プロセス技術プロジェクト」 事後評価分科会資料 ープロジェクト概要説明ー (公開版） 独立行政法人 新エネルギー・産業技術総合開発機構 機械システム技術開発部 平成１９年１０月３１日 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 1/73 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 集中研究体 報告の概要 プロジェクトの概要説明 公 開 の 部 Ⅰ．事業の位置付け・必要性 Ⅱ．研究開発マネジメント Ⅲ．研究開発成果（概要） Ⅳ．実用化・事業化の見通し（概要） 非 公 開 の 部 新エネルギー・産業技術総合開発機構 機械システム技術開発部 主査 大 石 朗 プロジェクト リーダー 京都大学名誉教授 山田 公 プロジェクトの詳細説明 Ⅴ．実用化・事業化の見通し（詳細） 委託先：参画企業 共同研究：大学 （１）無損傷ナノ加工技術 日立製作所、三井造船、川崎重工、エピオン、 兵庫県立大学 （２）超高速・高精度ナノ加工技術 三菱電機、日本航空電子、京都大学 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 2/73 1 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 集中研究体 Ⅰ．事業の位置付け・必要性について 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 3/73 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 集中研究体 NEDOが関与する必要性・制度への適合性 2001 2003 2007 2009（年度） ナノテク実用化材料開発 高度情報通信機器・デバイス基盤プログラム 情報通信基盤高度化ﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑ ディスプレイプログラム 知的基盤 シーズとニーズのミスマッチ 超微細技術関連産業発掘戦略調査等委託事業 シーズとニーズとのマッチング ナノ構造における物性探索、機能解明 標準物質・計測標準の開発・提供 産学連携 国際標準の獲得 成果の体系的整理 成果の体系的整理 人材育成・流動化 ・ 世界の市場を主導 ビジネス化 次世代半導体デバイスプロセ ス等基盤技術ﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑ 広範な産業分野の基盤技術の確立 ・ 国際競争力の維持・ 増進 ・ 実用化補助 ナノ計測・加工技術 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 ・ 新産業の創出 ナノマテリアル・プロセス技術 政策目標 ２０１０年までにナノテクノロジー基盤を確立・ 提供 研究開発内容 ナノテクノロジープログラム 市場規模１９兆１０００億円 雇用規模５１．６万人 技術シーズの発掘・育成 施策との連携 原簿 P.1 2005 市場規模４兆７５００億円 雇用規模１２．８万人 学・協会とのﾈｯﾄﾜｰｸの構築 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 4/73 2 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 集中研究体 プロジェクトの背景（適応分野、市場） わが国のナノテク市場予測と本技術の適応分野 30 ２０３０年の分野別内訳 （２６兆２，６４５億円） 市場規模（兆円） 25 ✔エレクトロニクス 燃料電池・エネルギー 触媒・塗装・材料 バイオ・医療・化粧品 ✔超精密製造・加工 計測評価装置 航空輸送機器 環 境 20 15 10 5 １８兆１３５億円 ４兆４３００億円 １兆５２６２億円 １兆１４００億円 ６７９２億円 ２４５６億円 １５００億円 ８００億円 0 00 05 2010 2020 2030 経済産業省 調査結果 ナノテク関連の市場規模の推移と予測 2006年5月19日 日刊工業新聞 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 5/73 原簿 P.2 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 集中研究体 事業の位置付け（経済産業省 技術戦略マップ2007） ナノ加工技術（共通基盤技術） ナノテクノロジーの応用分野 －求められる機能－ ディスプレイ 燃料電池関係 ［固体分子形燃料電池（PEFC）］ ・貴金属量の低減（アノード触媒） ・酸素還元活性の向上 ［モバイル用燃料電池（DMFC）］ ・貴金属量の低減（アノード触媒） ・DMFCカソードロスの低減（カソード触媒） ［大面積薄型デ ィスプレイ］ ・液晶（大画 面均質性 、低コスト化） ・有機Ｅ Ｌ（長寿 命化、発光効 率改善 ） ・ＦＥＤ（大面積 化、高効率化 ） ［ポータブルデ ィスプレイ］ ・有機Ｅ Ｌ（発光 効率改善 ） ［フレキシブルディスプレイ］ ・有機Ｅ Ｌ（発光 効率改善 、フレキシブル化） ・電子 ペーパー （白色度向上 、フレキシブル化） ［未来デ ィスプレイ］ 創薬・診断 光デバイス ［光ファイバー ］（高速化） ［光導波路］（高速化 、低損失化 ） ［フォトニック結晶 ファイバー ］ （低損 失化、低曲 げ損失化 、高速化 ） ［量子ド ット］ ・発光 ・電磁波発 生（振動 波長可 変） 太陽電池 新半導体デバイス技術 環境センサー （詳細は、部材分野の技術マップまたはロー ドマップを参照） ・分子認識部位（ナノ粒子空間制御、界面制御） ・トランスデューザ（超小型化、感度・応答性向上） ・質量分析計関連部材（小型化、集積化、低消費 電力化） ・センサー補機類（小型化、省電力化、低価格化） 環境調和プロセス 有害物質除去 ナノ加工技術 ナノチューブ ナノ計測技術 ストレージ ［ＭＲＡＭ］（高速化 ） ［ハー ドディスク技術］ （高密度 化） ［FeＲＡＭ］（低電圧化） ［光デ ィスク系技術］ （高密 度化 ） ［Flash Memory］（高速化） 再生医療 半導体加工技術 ［絶縁 膜］ ・Low-k（低誘電率 化） ・ＣＮＴ配線（低配 線抵 抗、高電流 密度化） ・High-k(高誘電 率化) ・光配線 （ＬＳＩの高速化） ［トランジスタチャネル］ ・歪Ｓ ｉ（移動度向 上） 電子部品 ・コンデンサ（高容量 化） ・配線・基盤 （鉛フリー化、高精細化） ・複合部品（低温プ ロセス） 診断・医療機器 －分子イメージング －プロッブ技術 －DDS －バイオセンサ －組織再生 －人工物 －再生医療共通基盤 ［配線 ］ ・ＣＮＴ配線（ 低配線抵抗、高電 流密度 化） ・光配 線（ＬＳＩの高 速化） ・Ｃｕ配線（低配線抵抗、 高電流 密度化 ） ［シミュレーション］ ［リソ グラフィ］ ［リソグラフィ］ ・光リ ソグラフィ ・ナノイ ンプリント ・ディップペンリソ （転写性能向 上） ［トップダウン加工 (ナノインプリント、精密ビーム加工、リソグラフィ、フェムト秒レーザ加工)］ ［自己組織化］ ［ナノ空間］ ［ナノファイバー］ ［高度材料界面制御・高次組織制御］ ・CNTと酵素を用いた太陽電池等 ・CNT高周波トランジスタ（高周波特性向上、出力向上）等 ［物性計測］・電気計測 ・磁気計測 ・熱計測 ・光ナノ特性計測 ・機械的ナノ特性計測 ・組成比計測 ［長さ計測］・形状計測 ・薄膜計測 ・微粒子計測 ・空孔計測 ナノシミュレーション技術 原簿 P.3 ［化合 物半導 体］（高周波化 ） ［有機 半導体 ］（大面積化） ［スピンデバイス］・スピントランジスタ ［ＣＮＴデバイス］・超高周波 ・超高 速 メモリ －バイオチップ －細胞内イメージング技術 －DDS 等 燃料電池分野 ［燃料電池シミュレータ］ ・ガス拡散層／触媒層複合系 ・電解質層／触媒層複合系 医療福祉・安全安心分野 ［薬剤輸送・代謝シミュレータ］ ・リポゾーム複合体（高分子ミセル）と血管壁／組織 デバイス（光、磁気、半導体） ［自動設計シミュレータ］ ・部材設計 ・界面設計 ・プロセス設計 ・計測評価 ・アセンブリ 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 6/73 3 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 集中研究体 NEDOが関与する必要性・制度への適合性 ＮＥＤＯ（国）が関与することの意義 ●研究開発資金 広範にわたるナノテク関連分野で期待されるクラスターイオン ビーム技術の応用研究とその実用化には、目的基礎研究完了 後も比較的長期にわたって莫大な研究開発資金が必要である. ●産学官連携 効率的な研究開発を推進するためには、産学官連携の下で 人・物・金の資源を集中的に投入し、基盤的研究開発と並行し て行う必要がある. ●リスク これから成長する分野における市場予測精度の不確かさ、新 たな技術開発の際にクリアすべき高い技術ハードル等の高リス クが存在する. ＮＥＤＯ（国）が関与し、効率的な運用を行う必要があると判断 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 7/73 原簿 P.1 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 集中研究体 Ⅱ．研究開発マネジメントについて 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 8/73 4 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 集中研究体 事業計画内容 事業の目的（基本計画より抜粋） 多数の原子・分子からなるクラスターイオンビームを発生し、 そのクラスターサイズやエネルギーを高精度に制御する技術 を確立し、これを用いて半導体、磁性体材料などのナノ加工技 術（①無損傷ナノ加工技術、②超高速・高精度ナノ加工技術） を確立する。これにより、超高速次世代通信などに不可欠な高 付加価値デバイス分野における産業競争力の強化に資する。 開発期間 平成１４年度～平成１８年度（５年間） 予算総額 約１４億円（５年間） 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 9/73 原簿 P.12 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 集中研究体 事業の計画内容 原簿 P.13 ナノ加工技術 ②超高速・ 高精度 体系化（京都大、兵庫県立大） 無損傷ナノ加工技術 超高速・高精度ナノ加工技術 ナノ加工技術 ①無損傷 高精度クラスタービーム発生技術 最終目標：エネルギー分布幅 ΔE=±1eV/atom 基盤技術（ 体系化） 川崎重工業 エピオン・ジャパン （株）日立製作所 磁性材料の無損傷加工 最終目標：平均粗さ(Ra)1nm以下 損傷深さ1nm以下 三井造船（株） SiC化合物半導体の無損傷加工 最終目標：平均粗さ(Ra)0.5nm以下 ５枚/日以上 三菱電機（株） 超高速ナノ加工技術の開発 最終目標： 加工速度10μm/min.以上 表面粗さ(Ra)2nm 以下 日本航空電子工業（株） 高精度ナノ加工技術の開発 最終目標：パターン幅<100nm 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 10/73 5 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 集中研究体 研究目標と達成状況 開発項目 達成目標 株式会社日立製作所 磁性材料の無損傷ナノ加工技術 （磁気ヘッド浮上面超平滑・無損傷加工技術開発） 三井造船株式会社 化合物半導体の無損傷ナノ加工技術 （SiCウェハ表面の超鏡表面形成技術開発） 川崎重工業株式会社 高精度クラスタービーム発生技術 エピオン株式会社 （静磁界法（SM）によるクラスターサイズ選別装置の研 究および高精度加工装置の研究） 三菱電機株式会社 超高速ナノ加工技術の開発 （多結晶シリコン上の高性能トランジスタ製造のための 超高速ナノ加工技術を確立する。） 日本航空電子工業株式会社 高精度ナノ加工技術の開発 （フォトニック結晶やMEMSデバイスなどのナノ加工技 術開発） 達成状況 平均粗さが１nm 以下 0.4 nm 加工損傷深さが1nm以下 0.7nm 評価 ◎ ◎ ◎ ＳｉＣウェハ表面の平均粗さ0.5nm以下 0.287nm 処理速度 6インチウエハー5枚/日以上 超鏡表面形成技術の開発 122分/枚 一原子あたりのエネルギー分布ΔE＝± １eV/atom以下となるビーム発生技術の 開発。 静磁界質量分離法によるクラスターサイ ズ制御。無損傷加工ビームの制御技術 （ＱＥＭ）の確立 1.52eV/atom (+0.8, -0.72) ◎ 加工速度10μm/min.以上 10.6 μm/min ◎ 多結晶シリコン薄膜における表面粗さ 2nm以下 1.95 nm パターン巾100nm以下の加工 平均粗さ0.3 nm @100nm パ ターン ◎ ◎ ◎ 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 11/73 原簿 P.13,48 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 集中研究体 研究開発スケジュールと開発予算 （百万円） Ｈ１４fy Ｈ１５fy Ｈ１６fy Ｈ１７fy Ｈ１８fy （１）無損傷ナノ加工技術 の開発 (174） (148) (157) (127)) (90) （２）超高速・高精度ナノ 加工技術の開発 (240） (136) (128) (125) (88) Ｈ１４fy Ｈ１５fy Ｈ１６fy Ｈ１７fy Ｈ１８fy 総額 (５年間) 414 284 285 252（70） 178 1,413 年度別予算 一般会計 加速財源活用 高清浄照射装 置等 特別会計 総予算額（計） 原簿 P.16 0 0 0 0 0 0 414 284 285 252 178 1,413 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 12/73 6 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 集中研究体 開発予算／実施の効果（費用対効果） 本プロジェクト実施の効果 （１） 高度な日本オリジナル技術の研究開発による従来技術では 困難な加工のブレークスルー （２） クラスターイオンビーム利用装置・技術の実用化 （３） ナノ加工・ナノ測定技術における国際競争力向上 （４） 新規利用分野の開拓により新たな市場や雇用の創出が期待 ハイリスクなエレクトロニクス分野、超精密製造・加工分野等 での新たな市場創生・拡大に繋がることを考慮すると、予算 総額１４億円（５年間）に対する効果は極めて大きい (内容はプロジェクトの詳細説明で） 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 13/73 原簿 P.2 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 集中研究体 研究開発体制 指示・協議 NEDO PL：山田公京大名誉教授 委託契約 研究体 開発基本契約書契約 大阪科学技術 センター （代表委託先） エピオン ジャパン 川崎 重工業 三井 造船 日立 製作所 三菱 電機 日本航空 電子工業 無損傷ナノ加工 技術･超高速・高 精度ナノ加工技 術の体系化 高精度クラス タービーム発 生技術の研究 高精度クラス タービーム発 生技術の研究 化合物半導体 の無損傷ナノ加 工技術の研究 磁性材料の無 損傷ナノ加工 技術の研究 超高速ナノ加 工技術の開発 高精度ナノ加 工技術の開発 ・運営委員会 ・研究開発委員会 ・研究会他 共同実施 （集中研究体設置） 兵庫県立大学 京都大学大学院工学研究科 （高度産業科学技術研究所） （附属量子理工学研究実験センター） 各社の得意分野 を活用し実用化を 促進 委託各社は デバイス化研究 集中研究体では 加工技術研究 ノウハウ･設備の 共有による効率化 研究実施場所：米国エピオン社 原簿 P.26,38 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 14/73 7 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 集中研究体 研究運営体制（プロジェクト運営） 運営体制 目的 運営委員会 集中研究体の運営、管理、 成果取扱等を協議・検討 研究開発委員会 研究開発全体にわたる技術 課題の設定、検討 研究会 研究開発の効率化 （研究開発途上の問題点や 実験結果に関する詳細議論） ２回／年以上 １回／月程度 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 15/73 原簿 P.28 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 開催頻度 集中研究体 情勢変化への対応 ●的確な情勢変化への対応 学会等での情報収集や国内外の研究機関の最新研究開発状況の把握を 行い技術･社会･経済動向を的確にプロジェクトに反映させるため、常にＰＬ や委託先と連携をとり、情勢変化に対応できるよう努めた。 ●実用化への取り組み体制 本研究開発は、平成14年度は経済産業省の直轄事業であったが、産業 競争力の強化に直結する企業を主体とする研究開発を進めて実用化への 効果的な取組を推進するため、平成15年度からはＮＥＤＯが運営管理する 事業とした。 ●責任の明確化 限られた予算でより大きなプロジェクト成果を挙げるために、参加企業の 責任の明確化を行うことが必要であり、ＮＥＤＯと企業とが直接に委託契約 を結んだ。これらの体制変更により、分担企業毎の受託業務の目標達成及 び研究開発成果の実用化目途への責任をより明確にすることが出来た。 原簿 P.38 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 16/73 8 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 集中研究体 情勢変化への対応 ●中間評価への対応 特許に関する件（特許戦略）。 コスト面での考察。 競合技術との比較、優位性。 実用化としての技術基盤の確立。 ●加速財源の適用 平成１７年度までの検討で、 クラスターイオンの高清浄環境での照射が 必要であることが判明し、関係ある動作条件に関する基礎データ と対応する装置構造について対策を行った。 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 17/73 原簿 P.39,46 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 集中研究体 Ⅲ．研究開発成果(概要）について 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 18/73 9 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 集中研究体 産業の最先端、未踏分野の技術開発である。 生産技術のイノベーション • （１）背景、（２）新規性、（３）産業動向の理解が常に必要 • プロセス技術の新規性と特長の充分な理解を基に （４）開発、事業化、実用化を推進 ４． 研究開発成果と 事業化・実用化の見通し 成果の公表・国際貢献 ３． ２． 産業界における動向 プロセス技術の新規性と特長 １． 総論 背景 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 19/73 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 集中研究体 ４． 研究開発成果と 事業化・実用化の見通し ４． ３．産業界における動向 ２． プロセス技術の新規性と特長 １．総論 背景 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 研究開発成果 （概要） 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 20/73 10 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 集中研究体 産業技術における位置づけ クラスターイオンビーム技術の歴史的背景 V T ADJUST CHANNEL IMPLANT HALO IMPLANT plasma SPACERS GATE SOURCE / DRAIN EXTENSION SALICIDE OXIDE OXIDE DEEP SOURCE / DRAIN SUBSTRATE PUNCHTHROUGH STOP IMPLANT POKET IMPLANT 1907 J.J.ThomsonJ.が1907年 初めにE.Goldstein が行っ たカナル線の実験を再現 し、イオンビームの発生を 確認した。 この実験装置のコンセプ トは現在の産業用イオン ビーム装置の基本構成を 示している。 cluster 1931 ionization acceleration skimmer MITの MITの Van de Graaff が静電 気をベルトで集め、 高電圧を発生す る装置を考案した。 Gas cluster beam + 1954 Shockley が 半導体へのイ オン注入の特 許を獲得した。 数年後イオン注 入装置に初めて 応用された。 1907 1987 ウイスコンシン大学の コンラッド教授が プラズマイオン注入技術を提案した。 1931 1965 最初の産業用イオ ン注入装置がボス トンで開発された。 単原子・分子いい オンが用いられ現 在の注入装置の主 流になっている。 1954 + nozzle 1988 室温ノズルから強力な ガスクラスターンビーム の発生技術を確立した。 （Japan) 1965 1987 1988 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 21/73 原簿 P.4 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 集中研究体 産業技術としての位置づけ クラスターイオンビーム技術進展の歴史的背景 従来クラスタービームの発生は懐疑的 懐疑的であった。 →クラスタービーム発生の基礎研究を開始した。 室温ノズルからガスの断熱膨張に より強力なクラスタービームの生成 を確認 クラスター発生の研究に用いた最初の装 置（１９８８） 電子線回折による確認 Custer size Skimmer 300 [atoms/cluster] 1000 0 2000 Ar cluster Gas Custer size [atoms/cluster] クラスタサイズ 3000 アルゴンクラスター + 10000 0 5 10 15 20 30 35 Ar cluster 200 1000 3800 Torr Nozzle 100 P0 =4000Torr 3000 Torr t 100 2300 Torr 10 1500 Torr 760 Torr パルス電圧 0 0 1 40000 80000 120000 0 200 Mass [a.m.u] 計算機シミュレーション 25 アルゴンクラスター + 400 600 800 1000 1200 1400 Mass [a.m.u] （ 飛行時間法(TOF)による詳細なクラスターサイズ分布の解析 原簿 P.5 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 22/73 11 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 集中研究体 ガスクラスターイオンビーム技術研究開発の経過 わが国の独創技術 クラスタービームは発生 できるか？ 1988 ガスクラスタービームの発生と検出に成功 1992 ラテラルスパッタリングの発見 1988 最初のGCIB 装 置の製作 1988 1992 表面平坦化効果の実現 1990 1992 200kV GCIB 装置 の開発 (Ar,<nA) ロ 装 1993 30keV 高電流 GCIB 装置 の開発(~100nA) 1993 低エネルギー照射効果の発見 プ 1992 置 ス 1996 高化学反応効果の確認 の の 1996 表面照射効果観測用UHV GCIB 装置の製作 1994 高スパッター効果の発見 セ 1994 研 1996 研 1998 高温STM付UHV GCIB 装置の製作 1996 浅いイオン注入効果の実現 究 究 開 開 1998 1996 ４０ｎｍ P-MOSFET の製作 発 1998 高二次イオン放出 効果の発見 発 1999 1999 GCIB-SIMS/AES装置の開発 1999 高品質薄膜形成の 実証 2000 1999 GCIB援用薄膜形成 装置の開発 1999 産業用l GCIB 装置の商品化 (米国） (Ultra-smoother） 2002 2000 ガスクラスター励 起 SIMSの開発 経済産業省プロジェクトの開始 ２０００ クラスターイオンビームプロセス技術 ２００２年 量子ビームプロジェクト 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 23/73 原簿 P.5 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 集中研究体 クラスターイオンビームを発生する装置 装置コンセプトの確立 デリケートな基板に照射するときクラスターの持つ電荷の蓄積により基板上のトランジスター等 が破壊されるので、クラスターイオンの電荷を中和する電子源 クラスタービームを生成するノズル 生成したクラスターはイオン化部に入る クラスターイオン以外の発生したイオン（単原子イオン等） を取り除く磁石 電荷を持ったクラスターイオンを加速する電極 出来上がったクラスターに電子のシャワーを 浴びせ電荷を与えイオン化させるための電子源 原簿 P.5 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 24/73 12 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 集中研究体 クラスターイオンビーム技術への投資効果の検証 ー研究開発が成果として開花するまでー GCIB技術 イオンと固体表面の新しい相互作用を生かしたナノレ ベルの高精度加工技術 GCIB基礎研究 GCIB基礎研究 我が国の独創技術 前例のない技術分野 京都大学と兵庫県立大学に 集中研究体を設置して実施 集中研究体を設置して実施 莫大な有形・無形の財産を蓄積 文部省、新技術事業団、日本学術振 興会、科学技術庁、（当時）NEDO提 案公募等の支援で実施 原簿 P.5 GCIB産業 技術の確立 の確立 GCIB産業技術 産業基盤技術の支援のために科学と技術の 両面の確立に取り組む 装置技術と応用技術 すべて国家予算で基礎・応用技術を確立。 クラスタービームは本当に出 来るのか 1988年確立 萌芽段階 1988 NEDOプロジェクト NEDOプロジェクト 基礎研究 2000 目的基礎 2002 経済産業省、NEDOの支援で実施 応用研究 GCIB :Gas Cluster Ion Beam 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 開発実用化 2005 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 25/73 集中研究体 工学と技術における位置づけ わが国の独創技術 世界初の 未踏分野 ナノレベルの生産 技術の確立には 従来技術との調和 融合が必要 従来技術 クラスターイオンビームは 工学と技術にマイルストーンを築いた 工学：イオンビームの非線形照射効果 （新しい分野） 技術：無損傷ナノ加工技術の確立、 高速・高精度ナノ加工技術の確立 原簿 P.16 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 26/73 13 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 集中研究体 ４． 研究開発成果と 事業化・実用化の見通し ３．産業界における動向 ２． プロセス技術の新規性と特長 １．総論 背景 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 研究開発成果 （概要） 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 27/73 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 集中研究体 クラスターイオンビームプロセスの特長 従来のイオンビーム 加速電極 高速 原料ガス + + + + + + シングルイオン ※低エネルギー化は困難 反応が行われなくなる 次世代量子ビーム 内部に損傷が生ずる ※高エネルギーが原因で損傷が 生じる。 高速加工は困難 ※イオン一個当たり加工 効率が低い 加速電極 原料ガス わが国の創案に なる独創技術 + + + 低速 + ※数百のイオン集団からなるため、 １原子あたりのエネルギーは低く、 無損傷で高速・高精度の加工が可 能 無損傷加工技術 原簿 P.5 次世代高機能デバイス 作成のためには、 無損傷・超高速加工を行う ナノ加工技術が必要 高密度効果による 高い化学反応性を利用 超高速加工技術 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 28/73 14 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 集中研究体 クラスターイオンと固体表面相互作用の特長 相互作用が新しい 原理的にナノテク加工に適している プロセスの新規性 極めて小さい電荷/ 極めて小さい電荷/質量比 多体衝突効果による 多体衝突効果による 非線形プロセス ラテラルスパッタ 高化学反応効果 高速エッチング 低損傷エッチング 表面清浄化 表面超平坦化 薄膜形成 低エネルギー照射効果 極浅イオン注入 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 29/73 原簿 P.6,7 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 集中研究体 単原子イオンとクラスターイオンの照射作用の違い 非線形作用(多体衝突）へ Depth 線形作用(玉突運動）から 単原子イオンの場合 ２体衝突 （Ar 8keV）２00回 → Si(100) 50 Å 200Å クラスターイオンの場合 多体衝 突 Ar2000 8keV → Si(100) 単原子イオンによる加工(イオン・プラズマ加工）と異なる １ 表面の極浅い領域に作用する ２ 同じエネルギー(8keV)をイオンに与えても,作用エネルギーは異なる 単原子： 8000 eV クラスター： 8000 eV/2000 atoms/cluster = 4eV 原簿 P.6,7 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 30/73 15 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 集中研究体 クラスターイオンの低エネルギー照射効果 計算機シミュレーション 動画 無損傷加工 垂直入射 (特長１） 同じ加速電圧で照射しても結晶損傷効果がクラスターサイズで異なる 垂直入射でも表面平坦化が起こる Total energy 20keV→Si(100) クラスターのサイズ、エネルギーの制御により低エネルギープロセスを実現！ 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 31/73 原簿 P.6,7 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 集中研究体 クラスターイオンの低エネルギー照射効果 計算機シミュレーション 動画 無損傷加工 斜入射の効果 (特長２） 単原子イオンに比べスパッタ率が高い、表面の損傷が低減される クラスターイオン：Ar（２０００） 加速ｴﾈﾙｷﾞｰ：２０KeV 入射角度：80度 ＞ ４nm ＜ 表面の仮想的な突起 Si（１００）基板 原簿 P.6,7 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 32/73 16 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 集中研究体 クラスターイオンのラテラルスパッタ効果 超平坦化加工 (特長3） Size:2000 10eV/atoms! Cluster Size [atoms/cluster] 400 0 1000 2000 3000 4000 5000 Ar cluster Po=4000Torr Va=2.5kV 300 Counts 金薄膜のAFM像 照射条件(20keV, 1x1016ion/cm2) 200 100 0 0 40000 80000 120000 160000 200000 Mass [a.m.u] Substrate Source Gas Cluster Ions + + + 結晶に損傷を与えず 表面を超平坦化する! + 低ダメージプロセスはナノテクのキーテクノロジー 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 33/73 原簿 P.6,7 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 集中研究体 スパッタ率のエネルギー・クラスターサイズ依存性 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 size=100 size=500 size=1000 size=2000 size=5000 size=10000 ｽﾊﾟｯﾀｰ開始ｴﾈﾙｷﾞｰ Ar → Si 250 200 100kV 150 75kV 100 50kV 50 30kV 20kV 0 0 10 20 30 40 加 速 エ ネ ル ギ ー (keV) 加速エネルギー依存性 スパッター開始ｴﾈﾙｷｰは数千eV でクラスターサイズに依存 (単原子の場合は数十eV程度) 原簿 P.6,7 (特長３) 300 Ar → Si スパッタ率 (atoms/ion) スパッタ率 (atoms/ion) 実験から導いた経験式による結果 50 100 2000 4000 6000 8000 10000 ク ラ ス タ ー サ イ ズ (atoms/cluster) クラスターサイズ依存性 スパッター率のクラスターサイズ 依存性は緩やか 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 34/73 17 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 集中研究体 クラスターイオンの高化学反応効果 Si 1000 SF6 cluster 100 10 W Au Cu Ti Ag Ar cluster Zr Ar monomer 超高密度 エネルギー付与 reference 1 （特長4） 指向性に優れた 大量の反応性ガスの輸送 Ar or SF6 cluster 20keV 2-3桁高い Sputtering yield [atoms/ion] 高速ナノ加工 0 10 20 30 40 50 60 70 80 衝突領域で 化学反応の高活性化 Atomic number ガスクラスターイオンによる高スパッタ率通常の単原子イオンより２－３桁高い 反応性クラスター、高エネルギーGCIBを用い 高速ナノ加工の実現 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 35/73 原簿 P.6,7 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 集中研究体 ４． 研究開発成果と 事業化・実用化の見通し ３．産業界における動向 ２． プロセス技術の新規性と特長 １．総論 背景 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 研究開発成果（概要） 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 36/73 18 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 集中研究体 ＧＣＩＢ表面ナノ加工技術を活用した製造分野 産業界における関連分野における動向 バックエンドプロセス 公表されたもののみ記載 半導体デバイス応用研究 携帯電話用圧電薄 膜共振器 製造 Enabling capabilities of GCIB for future ICs 1.8E+2 2 Low energy B Implant 1.6E+2 2 1.4E+2 2 Concentration (atoms/cc) 量産化 極浅ｐｎ接合形成 SPACERS VT 高品質DLC薄膜 GATE HALO IMPLANT 1.2E+2 2 GCIB B Implant 1.0E+2 2 SALICIDE 8.0E+2 1 GCIB B Doping 6.0E+2 1 OXIDE 硬さ：Hv5000 OXIDE DEEP SOURCE / DRAIN 4.0E+2 1 2.0E+2 1 Integrated resist ashing & sealing of porous low-k 従来膜の３倍 硬質Crめっきの５倍 0.0E+0 0 0 50 10 0 1 50 200 Depth (angstroms) USJ Doping POKET IMPLANT PUNCHTHROUGH STOP IMPLANT 摩擦摩耗に強い！ SUBSTRATE 2003年ITRS（International Technology Roadmap For Semiconductors) 国際半導体技術ロードマップ に有力技術として挙げられる Thinning & uniformity correction of fully depleted SOI substrates Highly directional etching of Cu interconnects 耐熱性：500℃ DWDMフィルター 高温雰囲気に強い！ 1 mm DWDM filters 密着性：強 超硬、鉄系基材から絶縁基材まで 強固に密着 剥がれに強い！ プ 実 ロジ の 施に ェ 実 よ クト 用 る の 化 成 継 を 果 続 サ が 的 ポ 企 な ー 業 ト Epion Ultra Smoother ™ Epion nFusion™ Doping System Epion ＧＣＩＢ無損傷加工装置 従来膜の２倍以上、 500℃でもHv5000kg/mm2 （但し無酸素雰囲気） NEDO次世代量子ビームナノ加工プロジェクト NEDOクラスターイオンビームテクノロジープロジェクト 超高密度照射効果の応用 基礎研究 超平坦化効果の応用 クラスターイオン照射によるラテラルスパッタ効果の発見 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 37/73 原簿 P.11 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 集中研究体 ガスクラスターイオンビーム装置の製品化（１） 世界で唯一 商用装置の完成 Epion社は2007年1月に東京エレクトロン社の傘下に入り 社名を ＴＥＬ Ｅｐｉｏｎ とする 数マ ペア イクロア ン イオン電流 ク ム ラスタ るかは発生ービー でき プロジェクトの成果が逐次装置開発 に生かされて商品化を達成した ア ペ ン ア ロ ク 当） イ 相 Ｕｌｔｒａ Smoother 00 10 商品名： nFusion （300mmウェハー用 半導体プロセス用装置） nFusion マ A 1 ( Ｕｌｔｒａ Trimmer = 2002 2004 2006 2007 Epion US50M Beam Current Stability After 1/2 hour Warm-Up From Cold Start 5 Minute Intervals 5.00% 4.00% ビーム電流安定性 3.00% ±１％以内 Variation [%] 2.00% 1.00% 0.00% 商品名：Ultra Trimmer （高精度位置制 御エッチング装置（LSP)） -1.00% -2.00% -3.00% -4.00% -5.00% 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 Tim e [Hours] 原簿 P.11 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 38/73 19 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 集中研究体 クラスターイオンビーム装置の製品化（２） 次世代半導体デバイスの製造 日刊工業新聞 2003年STIRに 有力技術として ロードマップに挙 げられる ２００６年５月１５日 韓国、台湾、米国など各国が追試を行い、デ バイスの試作を始めた。 クラスターイオンビーム技術が 産業界に与えた影響は極めて 大きい B H 14 B10 10H14 クラスターイオン注入装置の商品化 が進められている （日新イオン機器） 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 39/73 原簿 P.11 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 集中研究体 ４． 研究開発成果と 事業化・実用化の見通し ３．産業界における動向 ２． プロセス技術の新規性と特長 １．総論 背景 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 研究開発成果（概要） 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 40/73 20 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 集中研究体 研究開発の目標値と 最終製品の関係 （株）日立製作所 磁性材料の無損傷加工 目標値：損傷深さ ＜1nm ：表面粗さ(Ra) ＜1nm 磁気スペーシング の低減 三井造船（株） SiC化合物半導体の無損傷加工 目標値：表面粗さ(Ra)=0.5nm、 ：加工速度＞５枚/日 川崎重工業(株) エピオン(株) 高精度クラスタービーム発生技術 クラスター選別技術 目標値:ΔE<±1eV/atom 高精度クラスタービーム発生技術の確立 表面の超平坦化 目標値：10µm/min ：表面粗さ(Ra)2nm以下 高精度クラスター ビーム生成 大面積ディスプレイ 基板の高速ナノ加工 目標値：パターン幅<100nm ：表面粗さ(Ra)＜1nm ヘッド浮上量：3.5 nm 超鏡面SiCモニターウェハ 0.2μm以上のパーティクル数： 産業用GCIB装置 クラスターサイズ制御、 自動制御、 クリーン度半導体レベル、 装置価格 他 多結晶Si薄膜トランジスタ ゲート長：1μm以下 電子移動度：100cm2/Vs 以上 日本航空電子工業（株） 高精度ナノ加工技術の開発 面密度：500 Gb/in2 10（個/wafer）以下 三菱電機（株） 超高速ナノ加工技術の開発 次世代超高密度磁気ヘッド 高アスペクト比表面の 高精度ナノ加工 フォトニック結晶 Loss <0.1dB/cm 波長精度 ～0.1nm 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 41/73 原簿 P.13,17,25 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 集中研究体 無損傷・高速ナノ加工におけるプロセス技術の課題とその原因 無損傷加工の主な課題 原因 ●低い加工エネルギープロセスが必要。 ○機械加工の場合、低エネルギー加工や局部的エネルギー制御が困難、イオ ンビームの場合、空間電荷効果により原理的低エネルギープロセスが困難。 （クラスターは等価的に超低エネルギービームが発生できる） ●加工表面に種々の形態のナノレベルの 損傷や凹凸が残らないプロセスが必要。 ○研磨、研削、切削等のプレシジョン加工ではスクラッチ、損傷が生じる。従来 のイオンビームでは表面が荒れる。 （クラスターのラテラルスパッタリング効果により平坦化が可能） ●ナノレベルの精度で加工損傷が計測で きる評価法が必要。 ○最表面のナノメートルレベルの損傷評価技術がない。 （高輝度放射光を用いる先端計測技術を利用） 高速・高精度加工の主な課題 原因 ●ナノレベルの凸部が選択的にエッチングできるプ ロセスが必要。 ○凸部も平坦部も同じエネルギー吸収量のため加工速度が変わらない。 （ナノレベルの凸部を選択的に高速加工できる効果がある） ●加工速度や精度がパターン形状に依存しない微 細加工ツールが必要。 ○加工ツールが無い。入射ビームのエネルギー制御困難で、輸送効率がアス ペクト比に依存する。 （指向性が良くエネルギーを制御したクラスターイオンビームを利用） ●被加工側面のナノレベルの凹凸が除去出来る 高速平坦化加工ツールが必要。 ○一般にデポとエッチングを繰り返す加工法が用いられている。 （クラスターイオンの斜入射加工で、高速で平坦化加工が可能） （クラスターイオンの場合） 原簿 P.13,14 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 42/73 21 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 集中研究体 無損傷ナノ加工技術 クラスターイオンビームの特徴である低エネルギー効果とラテラルスパッタ効果を活 かして磁性膜の無損傷・超平坦加工プロセス技術を開発し、次世代磁気ヘッド製造 技術への活用を図る。 磁気ｽﾍﾟｰｼﾝｸを数nm以下のオーダーで狭くするには 表面の加工損傷と凹凸を低減することが必須 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 43/73 原簿 P.17､49 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 集中研究体 主要成果(日立製作所) 研究の背景 ②面粗さ （Rmax） ヘッド ④ヘッド 保護膜 保護膜 ディスク 浮上面 ディスク ディスク 保護膜 保護膜 ＧＭＲヘッド Al2O3 Al2O3-TiC ヘッド 浮上面 ヘッド 浮上量 ③加工損傷 研究成果 素子部 加工段差 ①加工段差 磁気 磁気 ｽﾍﾟｰｼﾝｸﾞ ｽﾍﾟｰｼﾝｸﾞ 磁気 記録膜 磁気ディスク 達成状況 評価 Ra <1nm 0.4nm ◎ 加工 損傷 <1nm 0.7nm ◎ 今後の展開 500 400 300 200 100 (Gb/in2) 無損傷・超平坦化プロセス、 無損傷・超平坦化プロセス、 高密度・極薄保護膜形成プロセス 高密度・極薄保護膜形成プロセス 磁気記録密度 磁気ｽﾍﾟｰｼﾝｸﾞ 20 本技術適用 ヘッド浮上量 ＋ 保護膜等 加工損傷層 15 10 磁気スペーシング 磁気記録密度 記録密度向上に向けて、磁気スペーシ 記録密度向上に向けて、磁気スペーシ ング増加要因(加工段差、面粗さ、加工 ング増加要因(加工段差、面粗さ、加工 損傷、保護膜)の低減が必須。 損傷、保護膜)の低減が必須。 目標値 平均 面粗さ 5 0 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 年度 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 44/73 22 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 集中研究体 実用化・事業化の見通し(日立製作所) （株）日立製作所 次世代超高記録密度HDD 磁性材料の無損傷加工 目標値：損傷深さ<1nm ：表面粗さ（Ra）<1nm 磁気スペーシング の低減 HDDの市場動向 面密度：500 Gb/in2 ヘッド浮上量：3.5 nm GCIBによる磁性材料の無損傷加工技術 HDD出荷台数 （M台） IDEMA Japan Newsより 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 本プロジェクト にて実証 CE IT 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 出荷年 従来技術 本開発技術 磁気ヘッド製造プロセスへの導入検討 IT向けに加えてCE向けの出荷台数が急増 と予測される IT: Information Technology CE: Consumer Electronics 加工パフォーマンス改善 再現性、安定性、etc. 加工コスト低減 装置導入コスト、スループット、etc. 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 45/73 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 集中研究体 無損傷ナノ加工技術 クラスターイオンビームが持つ平坦化効果に着目し、SiCの超鏡面加工プロセス技 術を開発し、半導体プロセス管理用のモニタウェハとして活用し、半導体製造コスト の削減及び環境負荷の低減に貢献する。 Particle 超高硬度の大型基板の研磨、研削、切削等の加工ではスクラッチ、損傷が生じる。 従来のイオンビームでは表面が荒れる。実用化のためには、無損傷で高速加工技術が必要 原簿 P.18,65 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 46/73 23 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 集中研究体 主要成果(三井造船) 研究の背景 研究成果 目標値 平均 Ra<0.5nm 面粗さ パーティクル 処理 速度 スクラッチ 散乱中心となりパーティク ルの正確な検出を妨害 >5枚/日 (6inch) 達成状況 評価 0.287nm ◎ 122分/枚 ◎ 今後の展開 スクラッチレス鏡面 機械研磨により発生するスクラッチを効果的に除去 機械研磨により発生するスクラッチを効果的に除去 し、繰り返し利用可能な高感度SiCパーティクルモニ し、繰り返し利用可能な高感度SiCパーティクルモニ ターウェハを開発 ターウェハを開発 難加工材料の鏡面超平坦化加工 難加工材料の鏡面超平坦化加工 基板製造、前加工、洗浄 工程などのSiC基材製造 技術の確立 半導体製造プロセスで、 超微細化、歩留まり向上、 環境負荷削減への貢献 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 47/73 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 集中研究体 実用化・事業化の見通し(三井造船) 三井造船（株） 超鏡面SiCモニターウェハ 表面の超平坦化 SiC化合物半導体の無損傷加工 目標値：Ra＜0.5nm、＞５枚/日 8インチウエハに 換算して月に約 1600万枚 Siウエハの使用量は年々増加の一途をたどり、Siウエハ価格も上昇している ｘ10000/月 1800 特に比較的規模の小さな半導体メーカーでは、製品以外にSiウエハを使用したくない ので、ダミーのほか膜厚モニターなど高機能のモニター用途に、繰り返し使用可能な SiCウエハが勢力拡大中 1600 1400 8inch換算ウェハ枚数 6インチ径ウエハにおいて0.2µm以上 のパーティクル：10個/wafer以下 1200 1000 SiCパーティクルモニターウエハ導入に追い風 800 600 400 200 0 2004 2005 2006 2007 全世界のシリコンウエハ出荷実績および予想 2008 素材となるパーティクルモニターウエハ用特 別仕様のSiC ウエハの製造コストダウンが実用 別仕様のSiCウエハの製造コストダウンが実用 化への課題 2009 （SEMI資料より） シリコンウエハ価格(1枚あたり)の推移 単位：円 プライム(製品用) ・特殊ウエハ製造技術向上 ウエハサイズ (径) ダミー用 2005年 2006年 2007年 2005年 2006年 2007年 8インチ 8,000 8,500 10,000 4,500 5,000 5,000 12インチ 32,500 33,000 35,000 20,000 21,000 23,000 ・洗浄工程の簡略化 ・機械研磨コストの削減 当社調べ 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 48/73 24 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 集中研究体 基盤技術開発 クラスターイオンを、高精度に選別して照射できる装置の開発や、無損傷ナノ加工、超高速・高 精度ナノ加工のための信頼性の高い産業用装置の開発に貢献する。 Slit EL1 EL2 Slit vcl Clusters Lel dr Lel Cluster Size Selector 数千個の原子を既存の方法で分離するには 重すぎる。 クラスターサイズを選別 して照射する装置 ＋ 磁石によるクラスターイオンの分離 磁界の強さ：１．２T 重量：約1トン 荷電ビームの理論ではすべて ｑ/m （電荷/質量）で記載される 電荷と質量は分離して測定できない。 前例のない新方式を開発した。 クラスターサイズと電荷量を分離して計る方法(QEM測定） を開発し、高性能装置の設計に反映、 安定動作、運転条件の基礎データを与える。 高精度クラスターイオンビーム発生装置が必要 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 49/73 原簿 P.20,81,94 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 集中研究体 主要成果(川崎重工業、エピオン) 研究の背景 研究成果 目標値 選別 分解能 <±1eV/atom 達成状況 1.52eV/atom +0.80 -0.72 評価 ◎ ビームライン真空度とGCIBのエネ 高精度ビー ルギー・質量に与える影響などを明 ム発生技術 らかにし高性度クラスタービーム発 ◎ 生技術を確立 今後の展開 GCIB GCIBプロセスの最適化の為には、実効的なサ プロセスの最適化の為には、実効的なサ イズ選別技術およびエネルギー・サイズ・電荷の イズ選別技術およびエネルギー・サイズ・電荷の 計測が必要 計測が必要 サイズ選別装置 新しい原理に基づく、クラスターイオン選 新しい原理に基づく、クラスターイオン選 別技術（川崎重工）、及び平均エネル 別技術（川崎重工）、及び平均エネル ギー・質量・電荷評価技術を開発（エピオ ギー・質量・電荷評価技術を開発（エピオ ン） ン） QEM測定装置 サイズ制御装置、QEM(電荷、エネルギー、質量）測定 装置の研究成果を生かし、アプリケーションに即した GCIBプロセス装置を開発し、更なる市場開拓を行う。 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 50/73 25 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 集中研究体 実用化・事業化の見通し(川崎重工業） 川崎重工業(株) 高精度クラスター ビーム生成 高精度クラスタービーム発生技術 目標値:ΔE<±1eV/atom 川崎重工業 ライセンス供与 高精度 クラスターサイズ 選別技術 産業用GCIB装置 クラスターサイズ制御、 自動制御、 クリーン度半導体レベル、 装置価格 他 販売、提供 クラスター 装置メーカ ユーザー GCIB生成技術 システム化技術 川重式選別装置の実用化フロー サイズ選別装置 効果実証 産業利用検討 選別装置製品化 選別装置付加型 ガスクラスター 実験装置製作 サイズ依存性 照射効果検証 サンプル 照射実験 選別装置仕様検討 ライセンス供与 川重担当 プロジェクトでの 実施項目 新しいクラスターサイズ選別装置の開発 ～2003 新規選別方式検討 2003～2004 新方式原理実証実験 2005～2007 装置改造、基礎特性、 照射実験、高性能化検討 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 51/73 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 集中研究体 実用化・事業化の見通し(エピオン) エピオン・ジャパン(株) （現 TELエピオン社） 高精度クラスター ビーム生成 産業用GCIB装置 半導体プロセスへ応用拡大、 高精度クラスタービーム発生技術 表面改質、成膜、平坦化 他 2007年1月にエピオン社は東京エレクトロン 傘下に入り、TELエピオン社となる。 世界初の実用装置を商品化 東京エレクトロン社が新体制で 産業応用への本格的展開 デバイスメーカーと共同してGCIBプロセス開発を行うた め、NY州アルバニー大学の最先端半導体開発施設に東 京エレクトロン社が出資し、クリーンルーム内に半導体用 GCIB装置を設置。 携帯電話用周波数フィルター製 造用GCIB装置 (商品名 Ultra-trimmerTM) 世界初の300mmウェハー用GCIB装 置を半導体プロセス向けに開発（商 品名nfusionTM) 半導体製造メーカーとのコラボレーションにより GCIB技術の半導体プロセスへの応用を加速さ せる。 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 52/73 26 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 集中研究体 超高速･高精度ナノ加工技術 薄膜トランジスタの製造プロセスにクラスターイオンビーム技術を適用し、従来不可 能とされていたポリシリコンの表面凹凸を無損傷で平坦化できる超高速ナノ加工技 術を開発し、次世代ディスプレイの実現に貢献する。 Laser Irradiation 多結晶ｼﾘｺﾝ膜 ゲート絶縁膜 ゲート電極 データ線 対抗電極 液晶 ドレイン Crystallization （Hillock Formation） ソース ゲート 画素電極 下地膜電極 基板（ガラス、プラスチックなど） 多結晶ｼﾘｺﾝ薄膜ﾄﾗﾝｼﾞｽﾀ 液晶ﾃﾞｨｽﾌﾟﾚｲ GCIB Irradiation 多結晶ｼﾘｺﾝ 薄膜ﾄﾗﾝｼﾞｽﾀ 液晶ﾃﾞｨｽﾌﾟﾚｲの断面構造 Roughness Reduction 特に、極薄膜表面のナノレベルの凸部を選択的にエッチングし、基板の薄膜を削らないという 従来のいかなるプロセスでも達成できなかった新規プロセス技術が必要。 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 53/73 原簿 P.22,120 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 集中研究体 主要成果(三菱電機) 研究の背景 研究成果 目標値 達成状況 評価 平均 面粗さ Ra<2nm 1.95nm ◎ 加工 速度 >10µm/分 10.6µm/分 ◎ Laser Irradiation Crystallization （Hillock Formation） GCIB Irradiation Roughness Reduction 今後の展開 本ﾌﾟﾛｼﾞｪｸﾄでわが国独自の新加工技術開発 大電流ｸﾗｽﾀｰｲｵﾝﾋﾞｰﾑ装置技術 次世代高機能ディスプレイの実現には、TFT 次世代高機能ディスプレイの実現には、TFT 素子の性能を決定付けるポリシリコン薄膜 素子の性能を決定付けるポリシリコン薄膜 表面の凹凸除去が不可欠。 表面の凹凸除去が不可欠。 超高速ﾅﾉ加工ﾌﾟﾛｾｽ技術 （多結晶ｼﾘｺﾝ膜表面の平坦化） 当社独自技術の開発 事業化への課題 事業化への課題 ・大型基板対応加工装置の ・大型基板対応加工装置の 低ｺｽﾄ化 低ｺｽﾄ化 ・高性能薄膜ﾄﾗﾝｼﾞｽﾀを活かす ・高性能薄膜ﾄﾗﾝｼﾞｽﾀを活かす ﾃﾞｨｽﾌﾟﾚｲｼｽﾃﾑの創出 ﾃﾞｨｽﾌﾟﾚｲｼｽﾃﾑの創出 革新的ﾌﾟﾛｾｽ 技術の確立 ﾚｰｻﾞｰｱﾆｰﾙによる多結晶ｼﾘｺﾝ形成技術 高機能液晶ﾃﾞｨｽﾌﾟﾚｲ の製品化（当社） （大粒径・高移動度化） 高機能回路技術の開発 独創ﾌﾟﾛｾｽ技術による 先端ﾃﾞｨｽﾌﾟﾚｲ産業 の構築・拡大 市場規模 凸部のみエッチング(形状選択性) 凸部のみエッチング(形状選択性) 大面積基板の高速ナノ加工 大面積基板の高速ナノ加工 （わが国） 2002 2004 2006 2008 2010 2012 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 54/73 27 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 集中研究体 実用化・事業化の見通し(三菱電機) 三菱電機（株） 超高速ナノ加工技術の開発 目標値：10µm/min ： 表面粗さ（Ra）＜2nm 大面積ディスプレイ 基板の高速ナノ加工 多結晶Si薄膜トランジスタ ゲート長：1μm以下 電子移動度：100cm2/Vs以上 事業化に必要な開発要素と取り組み状況 本プロジェクト 三菱電機 実施中の項目 レーザアニール 技術・装置開発 平坦化プロセスの 検証・有効性確認 （1μmｹﾞｰﾄ対応の粒径 均一制御技術開発） 当社主力製品 群の変化 携帯電話 用途 産業機器 用途 加工装置製造・低コスト化 （GCIB源・ 照射機構開発） （高信頼TFT開発・ 高機能回路設計） 製品化検討 （性能・ｺｽﾄﾒﾘｯﾄ） 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 デバイス構造・ 回路技術開発 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 55/73 集中研究体 超高速･高精度ナノ加工技術 半導体や誘電体などの各種材料からなるフォトニック結晶などの次世代光デバイス の製造に高エネルギークラスターイオンを活用し、高精度ナノ加工が求められてい る光デバイスや光ＭＥＭＳなどの製造に貢献する。 After Irradiation 特に、パターン幅が小さく、アスペクト比の大きい立体形状の側面を高速で 平坦化加工する技術が必要。 原簿 P.23,137 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 56/73 28 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 集中研究体 主要成果(日本航空電子工業) 研究の背景 研究成果 目標値 表面粗さ 微細パターン Ra<1nm After Irradiation 加工精度 (@100nm パターン) 達成状況 評価 0.3nm ◎ 今後の展開 ~ 100 μm 100nmグルーブ 100nm 100nm MEMSやフォトニック結晶等、高精度の加工 MEMSやフォトニック結晶等、高精度の加工 技術が要求される次世代デバイス 技術が要求される次世代デバイス MEMS光スイッチの光 反射特性改善 高精度パターンを持つ立体形状への 高精度パターンを持つ立体形状への エッチング、平坦化加工技術を開発 エッチング、平坦化加工技術を開発 プラズモンセンサー 向け高精度パターン 作成を実証 高精度パターンへの加工技術により次世 代光デバイスの実用化へ 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 57/73 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 集中研究体 実用化・事業化の見通し（日本航空電子工業） 日本航空電子工業（株） 高精度ナノ加工技術の開発 高アスペクト比な 高精度ナノ加工 目標値：パターン幅<100nm ：表面粗さ（Ra）＜1nm 適用市場 2006年 2011年 2016年 フォトニック結晶 Loss <1dB/cm 波長精度 ～0.1nm 16年/06年比 MEMS デバイス 4766億円 6618億円 8299億円 174％ フォトニック 結晶ﾃﾞﾊﾞｲｽ コスト（マシンレート×時間） （千円） 102 101 100 10-1 8億円 40億円 115億円 ー ビ の 置 コス ム ト試 算 化の 置 実用 ム装 現状ンビー ハの SOIウエ イオ 形成 酸化膜 チ 域 8イン 装 ット領 ス ング イ ミリ タ ーゲ 用 デ バ IB ど） チ 適 な オン 0cm角 ッ GC G C IB イ （MEMS光 ス イ 1 状 質 現 入 改 膜 面 m角 ン 注 表 10 c S成 角 イオ IB 10cm 用 ウエハ 応 チ 体 導 ８イン 半 1012 1013 1438％ （株）富士キメラ総研『MEMS＆ナノマテリア ル関連市場総 調査 2007』より MEMS光スイッチ 1014 1015 1016 ドーズ量 （ions／cm2） 1017 1018 1019 MEMSミラーの後加工プロセスに適用 光損失の低減 ｸﾛｽﾄｰｸ特性の向上 →デバイス高性能化へ期待 フォトニック・プラズモニックデバイス への展開も 実用化への課題： ビームコストの低減 2007年～ ビームコストの低減を検討、デバイス試 作などを重ね、実用化へ 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 58/73 29 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 集中研究体 基盤技術開発 クラスターサイズを高精度に制御したビームや、反応性クラスターイオンを高エネルギーで加速 して利用するプロセスの基礎データを集積する。また、クラスターと固体との相互作用を解析す るために、大規模シミュレーション技術を開発し、SPring-8などの高輝度放射光による高精度評 価技術も駆使して、無損傷・高速ナノ加工技術を確立する。 京都大学 兵庫県立大学 大阪科学技術センター SPring-8 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 59/73 原簿 P.24,107,152 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 集中研究体 無損傷ナノ加工技術・高速・高精度ナノ加工技術の体系化 京都大学・兵庫県立大学・OSTEC 反応性クラスターの生成 クラスターの衝突シミュレーション 高輝度X線による高精度分析 1.4 Ne6000 1eV/atom F6000 1eV/atom CHF 3 1.0 SiO 2/Si CH 2F 2 0.8 100Å 100Å 0.6 0.4 Si 0.2 0.0 1 2000 4000 6000 8000 10000 Cluster Size (molecules) (6keV、 (6keV、 8ps後) 8ps後) 様々な反応性クラスターの生成に成功 Siに対するスパッタ率 (atoms/ion) 導 入 ガ ス 圧 :4000Torr イ オ ン 化 電 子 電 圧 :500V イ オ ン 化 電 子 電 流 :300mA 1000 反応性クラスター ×4000 SF6 cluster 100 10 100 1000 クラスター ×50 Ar cluster 10 10000 1 0.1 1 従来のビーム Ar monomer 10 加 速 エ ネ ル ギ ー (keV) 100000 100 高エネルギー反応性クラスターにより千倍以 上高いエッチング速度を実現！ クラスターサイズ制御による無損傷加工 0 1x10 5 原子質量[a.m.u] 5 5 2x10 3x10 4x10 5 5x10 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 20 1500 5 Experiments 15 1000 10 500 MD simulations 5 0 Ar-GCIB on Si 5keV 0 1000 0.0 0 2000 4000 6000 8000 1000012000 2000 3000 4000 5000 Damaged layer thickness [nm] (Experiment) 10000 12インチウエハー処理時間 (分/1μm) 高エネルギー化による高速加工 極浅損傷の評価 クラスターによる衝突反応過程の解明 Number of displaced Si atoms (MD) Intensity (A.U.) Acceleration Energy : 20keV Ionization Energy : 500eV Emission Current : 300mA SF 6 CF 4 1.2 Ar cluster size [atoms/cluster] クラスターサイズ [atoms/cluster] クラスターサイズ制御により低損傷ナノ加工を実現！ 無損傷加工、高速・高精度加工に関わるすべての基礎技術を体系化し、 参加各企業の応用研究への反映が必要 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 60/73 30 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 集中研究体 研究開発の成果と実用化の見通し 実用化イメージ 最終製品と実用化の見通し 次世代超高記録密度HDD 面密度：500 Gb/in2 ヘッド浮上量：3.5 nm 磁気スペーシングの低減を実証 研究開発成果 開発項目 磁性材料の無損傷ナノ 加工技術の研究 （日立製作所） 磁性材料の表面平均粗さRa 0.4nm、加工損傷深さ0.7nmの 無損傷加工技術を確立 化合物半導体の無損傷 ナノ加工技術の研究 （三井造船） SiCウエハーの平均粗さ（Ra） 0.287nm、処理速度122分/枚 の無損傷加工技術を確立 高精度クラスタービーム 発生技術の研究 （川崎重工・エピオンジャ パン） エ ネ ル ギ ー 分 布 ΔE=1.52 eV/atomの高精度クラスター イオンビーム発生技術を確立 超高速ナノ加工技術の 開発 （三菱電機） 多結晶Si薄膜の表面粗さ（Ra) 1.95nm 、 加 工 速 度 10.6 μm/min の加工技術を開発 高精度ナノ加工技術の 開発 （日本航空電子） 100nm以下のパターン幅を表 面粗さ（Ra） 0.3nmで加工でき るナノ加工技術を確立 今後の課題：装置導入コストの低減 超鏡面SiCモニターウェハ 0.2μmパーティクル数：10（個/wafer）以下 モニターウエハのサンプル提供中 今後の課題：SiCウエハの製造コストダウン 産業用GCIB装置 高精度サイズ制御、 クリーン度半導体レベル 産業応用への本格的展開 今後の課題：応用に即したGCIBプロセス装置の開発 多結晶Si薄膜トランジスタ ゲート長：<1μm 電子移動度：>100cm2/V·s 薄膜トランジスタの試作に成功 今後の課題：大型基板対応加工装置の低コスト化 MEMS・フォトニック結晶 光損失:<1dB/cm 波長精度:～0.1nm プラズモンセンサ用パターン作成を実証 今後の課題：ビームコストの低減 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 61/73 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 集中研究体 本プロジェクトにおける競合技術 ナノ精度加工から見たエネルギービーム技術の特徴の比較 ビーム 特徴 応用加工プロセス ・低エネルギー照射効果、化学反応の共用、 クラスターイオ ンビーム ・イオン注入（極浅） ・表面クリーニング・研磨 ・スパッタリング（ラテラルスパッタ）、 エッチング、表面平坦化 ・低損傷加工 ・薄膜形成 ・ラテラルスパッタ効果、 ・高スパッタリング効果、 電子ビーム ・電子線の熱エネルギー効果を利用した加工 ・ナノオーダーのビーム径を実現することが出来る ・リソグラフィ（含む直接描画） ・溶接 イオンビーム ・イオンと被加工物の相互作用による加工 ・高エネルギーが得意、低エネルギー化が困難 ・収束イオンビームではナノオーダーのビーム径が実現できる ・イオン注入 ・エッチング ・蒸着、膜形成、 中性粒子ビーム ・電荷を持たない粒子の衝突を原理とした加工 ・エネルギー制御困難 ・ビームを絞ることは困難 ・エッチング ・表面クリーニング ・薄膜形成 レーザービーム ・光と被加工物との相互作用による 熱的あるいは化学的な加工 ・通常は波長程度までしか絞り込めないが、非線形光学効果を 利用するなどで反応場を限定することができる ・また近接場光ではナノオーダーのスポットができる ・レーザー加工 ・アニーリング ・近接場リソグラフィ ・アブレーション （三菱総研資料） 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 62/73 31 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 集中研究体 ４． 研究開発成果と 事業化・実用化の見通し 成果の公表と国際貢献 今後の展開と期待 ３．産業界における動向 ２． プロセス技術の新規性と特長 １．総論 背景 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 研究開発成果（概要） 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 63/73 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 集中研究体 特許 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術に関する知的財産 1989 基本技術に関する特許 2000 ガスクラスターイオンビームプロ セスに関する基本特許 31 件 （山田公、出願ＪＳＴ） 技術基礎の確立 2002 応用技術に関する特許 2007 【 次世代量子ビーム利用ナノ加工技術開発 】 プロジェクト(2002～2006年度） プロジェクト参加企業による応用特許 分野別 (2002～2007) 無損傷ナノ加工技術 ７１件 超高速・高精度ナノ加工技術 １５件 計８６件 （外国特許６６件） 実用化に集中 技術戦略委員会（弁理士を含む）を組織、 知的財産権の強化を図る 原簿 P.34 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 64/73 32 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 集中研究体 論文ほか公表 ２００２ ２００３ ２００４ ２００５ ２００６ 国際会議 ５２ ３７ ４４ ３０ ４７ 国内会議 １５ ２５ １５ ２２ ２３ 論文(国内） ０ １ ２ １ １ 論文(国外:査読あ り） ７ ３６ １０ １９ ２３ 著書および解説 ２ ２ ０ ０ １ 展示会 ０ ２ ２ １ ２ 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 65/73 原簿 P.35,184 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 集中研究体 イオンビーム関係の国際学会 クラスターイオン分野が、学会のトピックスとして含まれ、定着した！ イオンビームによる材料表面改質国際会議 (SMMIB) 2005(トルコ）では9件の論文発表 本プロジェクト関係6件 (内招待論文1件） イオン注入技術国際会議 (IIT) 2006(フランス）では２３件の論文発表 本プロジェクト関係５件 (内招待論文1件） イオンビームによる表面改質国際会議 (IBMM) 2006年(イタリヤ）では22件の論文発表 本プロジェクト関係１０件(内招待論文2件） 加速器の研究と産業応用国際会議 (CAARI) クラスターの産業応用セションを主催（2年毎継続） 開催地アメリカ、 2005年には9件 本プロジェクト関係6件 原簿 P.35 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 66/73 33 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 集中研究体 総合科学技術会議で研究開発の 具体的成果事例として取り上げられる （科学技術基本政策策定の基本方針 平成１７年６月１５日 総合科学技術会議 基本政策専門調査会 資料より） GCIB 技術 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 67/73 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 集中研究体 海外研究機関による技術評価 ロッセンドルフ中央研究機構Möller教授による評価 このプロジェクトは全体的に見て、たいへん説得力のあるものとなっており、また、成功してい るといえる。産業界と大学からなるパートナーによるコンソーシアムというたいへん優れた研究 組織で、基礎的な研究と応用研究をうまくバランスして研究を進めてる。また、その研究開発 成果についても、非常にすばらしいもがあると評価する。 • 無損傷加工技術の基礎的な解明と応用技術開発の両面とも優れた成果が生まれていると評価できる。また、プロジェクトの研 究開発テーマは産業応用においても良い例となっており、たいへん有望で優れた共同研究であるといえる。クラスターイオン ビームプロセスのユニークな特徴を無損傷加工技術開発に活かしている。今後更に大きな基板へのスケールアップを目指す と共に、ラインソースのような大面積化の技術を実現して欲しい。 • 高速･高精度ナノ加工技術の研究は、大きく進展していると評価できる。 とくに、産業応用に適したテーマーをプロジェクトで は取り上げており、成功が期待される。局所的な高速プロセスは実効性が高く、良い研究開発成果が得られている。今後、効 率的な産業プロセスを実現するためにはスケールアップが必要であると考えられる。 ミラノ大学Milani教授による評価 このプロジェクトは、意欲的な研究開発目標を定めているだけでなく、大学と企業の連携を進 める複合体という特徴を持っている。私の考えでは、研究組織は適切であり、このようなプロ ジェクトを推進するのに最適である。研究開発成果は大変興味深く、産業展開を考慮しながら ナノマニュファクチャリングへ応用するという素晴らしい見通しを得ている。産学連携による達 成した研究開発成果は、非常にすばらしい。 • 無損傷加工技術は、大変有望であり、これまでに得られた成果により、更なる研究開発や研究投資が必要である。物理的． 化学的な現象の基礎的な理解を更に深めること、特にクラスターイオンの特性と材料改質（ナノ加工）物質との関連を明らか にすることを強く提案する。 • この研究は、大変興味深く、また、無損傷加工技術と同様に大変有望である。本プロセス技術をさらによりよいものにするた めには、基本メカニズムの解明にもっと多くの研究をするべきでしょう。クラスター照射時のパラメーター（サイズ分布、エネル ギー、クラスターの組成）などの影響を詳しく調べることを、強く勧めます。 原簿 P.35 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 68/73 34 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 集中研究体 第７回クラスターイオンビーム・次世代量子ビーム プロセステクノロジーワークショップ 毎年ワークショッ プを開催 ２００６年 １１月６日(月)・７日(火) （東京メトロ竹橋駅下車) KKRホテル東京 クラスターイオンビームや高輝度放射光を活用する次世代量子ビーム技術は、ナノ テクノロジー分野のプロセスや評価技術として極めて高いポテンシャルを有していま す。 今回で７回目となる本国際ワークショップでは、この分野の国内外の第一線の研究 者が参集し、基礎から産業展開にいたる最新の研究成果について講演と討論・意見 交換を行います。皆様のご参加をお待ちしております。 ワークショップ 委員長 山田 公(京都大学名誉教授) トピック 特別講演 首都大学東京学長、東北大学名誉教授 西澤 潤一 先生 招待講演 豊田工業大学教授、東京大学名誉教授 ・クラスター－固体表面相互作用の基礎理論 ・クラスターイオンビーム装置の開発 ・量子ビームを用いたナノ計測・評価技術 ・各種ビームを利用したナノ加工技術 表面平坦化技術 薄膜形成技術 極浅イオン注入技術 高速ドライエッチング技術 研究発表募集 Call for Papers 近藤 保 先生 主催：財団法人 大阪科学技術センター 共催：独立行政法人 新エネルギー・産業技術総合開発機構 後援：経済産業省 (予定) 上記のトピックに関する研究発表を募集します(口頭又はポスター発表)。 募集要項に関してはホームページをご参照ください。 原簿 P.35 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 69/73 集中研究体 プロジェクトに参加の研究者による成果を中心に Webや出版による成果の公表 集大成を2006年10月に出版 http://clusterion.jp/ 目次 国際ワークショップを毎年開催し プロシーディング (英文）を発刊 原簿 P.35,36 1. 2. 3. 4. 5. イオンビーム技術の概要 ガスクラスタービームの発生 クラスターイオンビームと固体表面相互作用 ナノ加工プロセス応用 産業用クラスターイオンビーム装置 223ページ 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 70/73 35 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 集中研究体 わが国の独創技術を世界に発信 国際貢献 日本 Milano Milanouniversity university Universitat UniversitatKarlsruhe Karlsruhe University UniversityofofSurrey Surrey Loughborough LoughboroughUniversity University University UniversityofofHelsinki Helsinki Gothenburg GothenburgUniversity University Chalmers ChalmersUniversity UniversityofofTechnology Technology Forschungszentrum ForschungszentrumRossendorf Rossendorf 韓国、台湾、中国 で半導体応用開発が 進んでいる Argonne ArgonneNational NationalLab. Lab. Optical OpticalCoating CoatingLab. Lab. Houston University Houston University New NewJersey JerseyInstitute InstituteofofTechnology Technology New NewYork YorkState StateUniversity University Massachusetts Institute Massachusetts InstituteofofTechnology Technology Boston Bostonuniversity university Harvard Harvarduniversity university University UniversityofofFlorida Florida National NationalInstitute InstituteofofStandard Standardand andTechnology Technology 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 71/73 原簿 P.33 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 集中研究体 2007年技術戦略マップに記載の重要技術との関連 成果の展開と今後の期待 情報通信分野 技術マップ ナノテクノロジー分野 ナノ加工分野 「材料界面制御 精密ビーム加工」分野における追加 （注 精密ビーム加工 複合ビーム加工 の定義？） 医療診断分野 健康福祉分野 環境エネルギー分野 ナノ加工分野 情報家電分野 センサー・トランスデューサー 複合ビーム加工 検査評価 センサーMEMS 複合ビーム加工 環境センサー 複合ビーム加工 「材料界面制御 精密ビーム加工」分野における追加 Si半導体 超微細半導体デバイス（LSI DRAMなど） 極浅ドーピング 大電力パワートランジスター 基板製造 ドーピング 大電力高周波トランジスター 基板製造 ドーピング 大電力高周波パワートランジスター 基板製造 ドーピング メモリー・ストレージ 磁気系ストレージ パターンドメディア ナノ平滑平面形成 クラスタービーム クラスタービーム クラスタービーム クラスタービーム クラスタービーム MEMS分野 エッチング技術 高精度微細エッチング 無損傷加工技術 3次元表面加工技術 自由曲面加工技術 LSIプロセス融合ダメージフリーエッチング技術 成膜技術 高品位圧膜 薄膜成膜技術 平滑・低残留応力薄膜形成技術 形成技術 ナノ機能材料選択的形成技術 ナノ材料ウエハレベル形成技術 プロセス連続化・大面積化 プロセス大面積化技術 MEMS分野のロードマップ 指標 側壁面の粗さ・平面度向上 λ／２０ 以上 無損傷加工 無損傷エッチング 無損傷クリーニング 欠陥密度 １０Ｅ１５ 個/cm2 3次元ナノ構造形成 表面面精度 （RFーMEMS） スキンデﾌﾟス以下２％以内 自由曲面加工 局率半径 １００ミクロン ２％以内 原簿 P.11 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 72/73 36 次世代量子ビーム利用ナノ加工プロセス技術 集中研究体 GCIB技術の応用分野： 成果の展開と今後の期待 様々な産業分野でGCIBの特徴を 活かした研究開発が進展中！ 通信用フォトニック結晶 表面平坦化効果 産業用GCIB装置 情報通信 ユビキタスネット ワーク社会の実現 光通信用WDMフィルター 表面平坦化効果 HDD磁性薄膜セン サーの表面加工 無損傷加工効果 圧電薄膜共振器 表面弾性波フィルタ 局所加工効果 電子デバイス 次世代トランジスター 低エネルギー効果 TFT用ポリシリコン 高速加工効果 次世代産業を 支える基盤技術 有機発光ダイオードの 高輝度化と長寿命化 表面平坦化効果 環境・医療 安全・安心な 健康生活 極端紫外線露光システ ム用マスク形成 表面平坦化効果 人工骨表面処理 表面平坦化効果 ミクロンメートル SiC、SOI基板平坦化 表面平坦化効果 ドラッグデリバリー（DDS) 高密度照射効果 加工寸法 ナノメートル 事後評価分科会資料(10月31日) 資料5-2 73/73 37