Transcript 11：00
Advanced Manufacturing Research Institute 「MEMS技術普及の課題」 産業技術総合研究所 集積マイクロシステム研究センター（UMEMSME） 前田龍太郎 Advanced Manufacturing Research Institute 全体のストーリー 微細加工とビジネス化の難しさ 薄利多売というより、多品種少量（変量） 加工に時間がかかり大げさな設備が必要 アプリも製造技術も多彩で全貌が理解しにくい ビジネス化のための製造ーコスト低減と更なる微細化の両 立、開発期間の短縮 微細加工は設備がないとできないの？ 共有ファンドリとナノテクア リーナ 加工装置が高いのでは？低コスト一括製造プロセス）（ナノインプリ ント） 大面積デバイスへの新しい取り組み 試作を早くするには？大量生産からカスタム生産へ（デスクトップ MEMS） ハイテクなのでおいそれとできないのでは？ 人材育成 いったいお金は儲けられるの？社会のニーズ安心安全、エネル ギ、健康 Advanced Manufacturing Research Institute ナノテクアリーナの背景 トレンドはローカルからリモートへの集中化 情報の集中化 Wintel時代のリモートソフト販売ビジネスの終焉 クラウドコンピューティング（情報工場でのセキュリティ対応と 検索を目的）、世界で3ないし5か所の拠点？ 半導体製造の集中化 研究開発、設備投資の肥大化 →台湾や中国へのEMSの集中 研究設備の集中化の動き 日本の公的インフラ投資 ナノテク約1000億中 3％ 諸外国は 約30％ オープンイノベーションの動き、Albany, IMEC, Grenoble, Nanofab IMEC、パナソニックショック 研究拠点も世界で数か所に？ 特色あるMEMS研究拠点を形成 National Institute of Advanced Industrial Science and Technology（AIST） Advanced Manufacturing Research Institute 拠点のコンセプト 低炭素、安全安心社会に対応した研究開発試作拠点 気軽にアクセス 参入の障壁を下げるDPEサービス (Design, Prototype, and Education) ● 低コストでフレキシブル MEMSフレキシブル基板対応集積化 ● ワイヤレスネットワークMEMSの実証の場を提供 クリーンルーム等の消費エネルギー見える化 作業者の安全やプロセス管理 ● Advanced Manufacturing Research Institute TIA N-MEMS のサービス 大きな投資やノウハウなしに産業界がMEMSに参入できる仕組み Prototyping Design Manufacturing Testing Education デバイス開発 システムインテグレータ 市場開拓者 中小ベンチャーや学術機関を含むユーザ Advanced Manufacturing Research Institute 施設の概要 場所、人、もの 結集 新規に６５０㎡超のクリーンルームを新設 ３D 棟(３５１㎡）８インチ試作設備＋１２インチ集積化 ３F棟(６０㎡) 接合実装＋検査設備 ２A棟(８４㎡）後工程（ダイサー等）および評価装置 ３B棟（１５４㎡）グリーンデバイス実証 ２G棟（既存４インチ試作ライン）デバイスおよび装置メーカ、周辺技術メーカが結集 2A ３F TIA-SCR TIA-N-MEMS ３D ３B 筑波研究学園都市 ●産業界ニーズである量産を意識した試作ラインを強化 運用の特長 ●時代を先取りしたMEMSセンサ網による施設のグリーン・安全管理 ● 次世代産業の種を生み出す場での人材育成 Advanced Manufacturing Research Institute ８MEMSインチラインの構築コンセプト 東北大学 東京大学 名古屋大学 立命館大学 他 国内ファンドリー群 構築ラインのカバー領域 『国PJとファンドリーの連携で Commercialization Gapを克服』 産総研 Commercialization Gap 研究・コンセプトモデル プロトタイプ 量産試作プロセス 量産プロセス Advanced Manufacturing Research Institute TIA-N-MEMSの狙い ビジネス化ボー ダーライン 高付加価値ニッチと集積化マスプロ 高信頼化とフレキシブル化 大規模DMD 大規模光スイッチ 宇宙用MEMS 大口径集積化によるコ ストダウン 特殊ツール ニッチから 高付加価値 ニッチ 単独企業では困難な 大口径集積化 潜在的ロングテール （その他大勢）ニーズ 集積化マスプロ 少品種多量 製品個数 多品種少量 製 品 単 価 Advanced Manufacturing Research Institute 低炭素化・安全を目指した設備運用 • 消費エネルギーのセンサネットによる見える化 • プロセス装置のオンライン化 – ガス薬品類の環境負荷を計測 • 環境負荷に比例したユーザ課金 • 作業員の安全モニタリング クリーンルーム毎のＣＯ２排出量表示 Advanced Manufacturing Research Institute 低コスト一括製造のチープ革命ーナノインプリント Photonics Bio-chemical technology Reactor Lenz array Optical guide Diffraction lattice Photonic devices Micro channel Mixer Bio-chip 100-200 billion US$（2010)DVD Lithography （50nm） Magnetic memory Display Electronics HDD Storage Media Advanced Manufacturing Research Institute 試作の高速化、大量生産からカスタム生産へ デスクトップMEMSファクトリー • 低コストで実験が行えること – 設備の標準化、小型化 • 在庫を持たない、必要量だけ生産 – 1個流しのような極少量生産方式 – 注文を受けてから生産（最近のマンション販売） • 量がまとまれば、 従来方式を適用する。 あるいは1個流し設備の並列化 Advanced Manufacturing Research Institute Desktop Nanofactory TOP down Nanotech or MEMS approach Larger wafer Process Standard Winner American Capital China Production Need Change Advanced Manufacturing Research Institute 小型電子線描画装置 装置目標仕様 ・解像度（最小線幅）：１５０nm ・描画範囲：１０ｍｍ角 ・描画位置精度：１００nm以下 ・装置価格 100,000US＄以下 デスクトップサイズ装置 電子銃 重点開発課題 描画結果（例） 偏向レンズ （コイル ＆電磁石） １ｍｍ 歪み：全域平均１０μm以下 Working Distanceの延長 基板 （Y方向マイナス側で最大１５０μm） 描画範囲：１０ｍｍ実現 偏向レンズの微調整（ハード的対応） 描画位置補正（ソフト的対応） 描画位置精度：１００nm実現 １６ビットD/Aコンバータ制御 ＆高加速電圧（約２０ｋV) 解像度：１５０nm実現 Advanced Manufacturing Research Institute TIAの産業人材育成活動 【目的･背景】 ・共用MEMSプロセッシング施設を拡充・整備し、産総 研内外に公開することで、プロトタイピングを迅速に行 うなどにより、研究者・技術者への研究開発支援を行う。 【研究内容】 高付加価値技術系： 高度情報化社会の技術基盤となる高機能MEMS製品 の開発促進（高機能創製・高生産性製造技術） ローエミッション・再生プロセス技術 ナノインプリントによる低環境負荷・再生技術の活用 【開発技術の用途】 ・MEMSやナノインプリント技術を異分野産業に提供 ・アイデアの迅速な実証によるビジネス化の促進 ・安心安全に資するデバイス創出による社会への貢献 ・ MEMSの基礎知識、設計手法の体得 ・プロセス実習・講習（設計シミュレーション、マスク作 成からエッチング技術、計測、評価技術の体得） ・将来のメガヒットを生み出すイノベータ養成 関東・関西・九州・東北地域との連携により得意分野技 術を補完。きめ細かな技術を提供。 講習会・実習講座・ファンドリーサービス（人材育成事業） 平成１９年度： ２４９名（実習5回、研究会6回） 平成２０年度： ２８５名（実習15回、研究会5回） 平成２１年度：３４３名（実習11回、座学10回、研究会3回） Advanced Manufacturing Research Institute これまでの主な成果と事業の特長 ・体系化と公開（全国連携とビジネス化を促すコンテンツ拡充） ・全国連携を行い、活動を拡大（関西、九州地域、公設試験場、地域企業との連 携） ・製造プロセス技術に加え、異分野融合や応用システム化等のコンテンツを拡大 MEMS実装、MEMSデザイン、MEMS生活環境科学等 ・独りよがりならない（産業界と連携し、要望を反映） ・産学連携による人材育成ロードマップの策定 ・人材育成の要望に対する調査、広報活動 ・教育カリキュラム、教育手法や資格認定の検討・評価委員会 ・新しい展開（人材育成を通じた異分野連携と大面積化への対応） ・低環境負荷微細加工 ・地域企業との連携 15 Advanced Manufacturing Research Institute 全国連携でプログラムを体系化 システムイノベータコース （異分野連携し、新しい応用を開拓） 通信光 デバイスイノベータコース （新デバイスを迅速に設計システム化） プロセスイノベータコース （製造プロセスを俯瞰最適化） プロセス 設計 熱ナノインプリント基礎 ﾏｲｸﾛﾏｼﾝ技術 MEMS真空技術 MEMSデザイン 微細金型成形 光MEMS基礎 光ナノインプリン マイクロナノ機械加工ト 計測・評価 形状創生・計測 材料特性評価 光MEMS特論 （応用） システム集積 情報提示素子 MEMS実装 デバイス集積化 MEMS制御 MEMS半導体集積 微細金型応用 センサアクチュエータ マイクロ流体・流路製作 圧電応用 センサ基礎 流体ｴﾈﾙｷﾞｰ マイクロメカトロ エネルギ変換 安心・安全 健康・環境 環境・人体計測 人間と機械 Advanced Manufacturing Research Institute 産学官連携によるロードマップ策定 ２０００ ２００５ ２０１０ ２０１５ ●部品産業の国際競争力維持・強化 ●安全・安心・快適社会への貢献 目 標 ●ＭＥＭＳ製造技術の高度化（高性能・高信頼性・低コスト） 市 場 動 向 単機能ＭＥＭＳ 高度化単機能ＭＥＭＳ 市場規模4,400億円 MEMS人材の目標 約9,000人 ２０２５ ●新しいライフスタイルの創出 ●マイクロ・ナノ統合製造技術の確立 高集積ＭＥＭＳ （高機能・複合） 革新的ＭＥＭＳ （ナノ・バイオ融合・自律分散） 市場規模1兆1,700億円 市場規模2兆4,000億円 約2万3,000人 約4万8,000人 社内のMEMS人材育成ステップアップの環境整備 企業内人材育成 方策の充実 ・ＯＪＴ ・社内ＭＥＭＳ研修・講座 ・研究会・セミナー活用 ・産学共同研究を通した人材育成 MEMS技能認定制度の確立 ・指定試験機関 ・認定プログラム 社会人対象ＭＥＭＳ講座・研修コース の拡充 環 境 整 備 人 材 育 成 産学連携による 人材育成方策 の整備 ・社会人大学院での単位取得 ・国研・公設試での実践的な研修コースの拡充 産学連携拠点におけるMEMS人材育成の強化 ・分野横断的なプログラム ・他学部・企業との人的連携 ・学位授与 シニア人材の活用 ・シニア人材バンク 他分野からの 人材確保のため の環境整備 ・ＭＥＭＳ試作コンサルタント／コーディネータ MEMS分野のインフラ整備 ・ソフトインフラの整備（MemsONEの普及促進） ・知識データベースの整備・充実（MEMSPedia活用） MEMS用インターンシップの拡充 ・MEMS用プログラムの策定 Advanced Manufacturing Research Institute 産総研の人材育成に関する実績 Advanced Manufacturing Research Institute ○東大-産総研連携での学部生に対する実践的教育プログラム例 2004年12月に締結された東大－産総研の包括協定において、研究課題「国際競 争力強化のためのナノテクものづくり技術開発」（以下ナノテク製造）が、“微細製造技 術分野での両機関の強みを最大限に活かし、企業とも連携して研究を推進するととも に、新産業に結びつく新研究分野の開拓や、計測・標準技術等のナノテク製造技術を 支える基盤技術開発等を実施する” ことを目的に設定された。 平成18年度冬学期（前半） 工学部システム創成学科・知能設計システムコース （学部３年生用） 知能設計応用プロジェクト 「MEMSセンサデザイン」 概要： 自ら振動スイッチ型の加速度センサ＊のアプリケー ションを設定し、センサの仕様策定，形状設計，プロ セス設計，マスク設計およびMEMSシミュレーションソ フトを利用した簡単な動作解析を通じて、簡単な MEMS設計を体験する。２名ｘ３あるいは４グループで 行う。産総研の先進製造プロセス部門ネットワーク MEMS研究グループの協力を得て実施する。 産学人材育成パートナーシップ事業（マイクロナノ） 平成21年度計画の要点 組織力 Advanced Manufacturing Research Institute ～自立化に向けて～ 自立化後を睨んだ組織力の強化 自立化後を睨んだ組織力の強化 ○（財）マイクロマシンセンターの参画 講 座 講座の充実 講座の充実 ○出口指向（改名） ○教材のビジュアル化 ○経営学的講座の新設 試行結果のフィードバック 試行結果のフィードバック ○合理的な方法の確立・実施 民間企業の協力体制 民間企業による講座サポート ○民間人による講義 ○実習 ○ショールーム活用 インターンシップ制の導入 インターンシップ制の導入 ○明確な目的を持った長期研修 広 報 活発な広報活動 活発な広報活動 ○ワークショップの開催 ○ホームページの作成 ○メルマガの発行 受講生募集体制の確立 受講生募集体制の確立 ○顧客名簿作成 その他 ○メルマガ送付 ○受講者とのコミュニケーション確立 資格証明の発行 資格証明の発行 ○資格審査システムの確立 Advanced Manufacturing Research Institute 講習会スケジュール（１日目）20年度6回開催 • 10:00-11:00 – オリエンテーション、プロセス概要説明 • 11：00からプロセス講習（２班に分かれて実習） – A班（3名～4名） • 11：00－1４：00 コンタクトアライナーによるレジストパターニング – スピンコート、コンタクトアライナー、現像、観察等 • 14：30－16：30 ICPドライエッチングによるシリコンマスター製作 – ICPエッチング、レジスト除去、観察 – B班（（3名～4名） ・11：00－1４：00 ICPドライエッチング ・14：30－16：30 コンタクトアライナー • 16：30－17：00 – まとめ（実習時間が延びることが多く18:30に終了したこともある） Advanced Manufacturing Research Institute プロセス実習（マスター製作詳細） • マスター製作（高野、上野が担当） – レジストパターニング： • ステッパー説明（装置構成、オペレーションSW、レチクル） • 露光条件出し（レジスト塗布、ベーク、露光、現像、観察、など） • 本番露光（露光、現像、観察） – ICPドライエッチングによるシリコン加工： • ICPドライエッチング装置説明（装置構成、オペレーション、ガス等） • ドライエッチング（午前中パターニングしたウエーハ使用、5umエッチ） • レジスト除去（アセトン洗浄、IPA洗浄、等） • 観察（顕微鏡、SEM) – 実施場所：MEMSビジネス棟 レジスト塗布 ステッパー ICP Advanced Manufacturing Research Institute 講習会スケジュール（２日目）20年度6回開催 • • • • • • 9：00－9：30 – （熱）ナノインプリントプロセスに ついて（解説） 9：30－11：00 – A班：シリコンマスターの形状計 測 • コンフォーカル顕微鏡、 SEM – B班：シリコンマスターの形状計 測 • Zygo測定装置 11：00－12：30 – A班、B班、交代 12：30－13：15 昼食、休憩 13：15－16：15 – ナノインプリント実験 • 小型ナノインプリント装置、 各種評価装置（Zygo） • ガラスインプリント装置 16：30－17：00 講習会まとめ ３F棟：コンフォーカル顕微鏡 ２A棟：Zygo Advanced Manufacturing Research Institute • 講義１ 講習会プログラム – マイクロ流体の基礎 – 研究紹介「マイクロ流体シミュレーション」 – 研究紹介「マイクロカンチレバー液中AFM」 • 実習１ – PDMSによるマイクロ流路作成 • 講義2 – 心電・脈波と疲労モニタリング、携帯型センサ – 開発事例「尿意センサ」 • 実習２ • 携帯型センサ等を用いた心電等計測 • 心拍データの時系列解析（疲労等の評価） Advanced Manufacturing Research Institute マイクロ流路製作実習 • PDMS成型によるマイクロ流路作成プロセス を体験 硬化 Advanced Manufacturing Research Institute 研究の提案法 – 3題噺・3段論法 • • • • 自分の専門、パートナーの専門、キーワード キーワード→一部のテーマ→自己テーマへの弁護 安全安心→赤外線イメージャ→強誘電体薄膜の性能 安全安心→防災→映像データベース、救援ロボット – 課題解決型 • ニッチな課題解決から大きな市場 – 軍事から民生 計算機、ナビシステム、赤外線 – 病人から普通の人へ ウォッシュレット – 宴から日常へ カラオケ、高感度ビデオ – 誰でも必然性のわかる問題 • 省エネ（クリーンルーム、その他） • 鳥インフルエンザ、口蹄疫