2021年度 微細加工プラットフォーム シンポジウム（2021年12月13日）
『共用施設から生まれるイノベーション』 ～ナノテクが拓く未来～
【特別講演】
講師：株式会社イノバステラ 取締役CTO 杉浦 聡
（東京大学支援：ナノテクノロジープラットフォーム令和2年度秀でた利用成果 最優秀賞）
＜概要＞電機メーカーからスピンアウトしたベンチャーを待ち構えていたのは、魔の川でも、死の谷でも、ダーウィンの海でもなかった。束縛からの解放は同時に、実験と検証を積み重ねて新規デバイスを創り上げるプロセス開発環境を失うことでもあったのだ。もがいていた我々の前に現れた救世主は、一流の装置群と優秀な研究者を備えた微細加工プラットフォームであった。共に手を動かして開発した半導体デバイス、ナノヒーターの話をします。
(2) 「微小光熱源ナノヒーター®素子」
(00:00) 20 分 おおおおおお ただいまご紹介にあずかりました杉浦です えっとですねあのシンポジウムで話をする 機会を与えていただきありがとうござい ますそれではの微小光にす件7引いた素子 の話をいたします これらのナムヒーターの構成例です 2つの部品からなんています一つはリング レーザーまああのトロイダルレーザーと 呼ばれているものですが 代表値ですがもう直径が100ミクロン リグレーダーの幅が20ミクロンぐらい です小さいものはの直径が20ミクロン ぐらい大きいもの1ミリを超えているもの までまあさまざま 試作をしています 材料はの狩り思想を使っていますえその中 にですね寮費土と草がありましてそこまで 約4 micro 彫り込みます 上と下にあの電極をつけまして光をこの 活性そうですね量子ドットそうで発進さ
(01:05) せるとそれはの この壁外壁とうち壁に反射させてこういっ た形でレーザー橋ぐるぐる回ってレーザー が支援をさせるというものですそれはの品 のニードル これをは長さ約1mm 直径が1007ぐらいのものでリング レーザーとの間を37メートル程度離して 設置しますそうしましたのか清掃から レーザーがな発信してるんですが恐れの 漏れてくるセーブ これはもう捕まえまして 金のニードルの先端非常に狭い領域 数量などの領域にエネルギーを集中させる というのがこのナムヒーターです まあ7ヒーターの用途といたしまして by を計測したがは計測ですねこういったもの が考えておりますして上はあの 産総研のバイオメディカル緊急部門の小倉 様がやられている金中です 従来のその ものですとこういったの真空のチャンバー の中にまぁ最近だとかウイルスを入れて
(02:11) 上から electron beam を 当ててしたで苦戦として観測するという ことをしてましたそれに変わりまして非常 に高先が 絞れると絞れた光源を使えるということで 7ヒーターを使ってみないかとこうしまし たの大気中にウイルス細菌をことができる また溶液中に行くことができるということ でこの中に何か薬を入れたときウイルス どうなりますかっていったようなことが それらを生かしたまま こちらと死んでしまうんですが生かした まま 見ることができるとそういった方面に 使えるのではないかということを考えて おります 続きましたの生ヒーターのようと一番 大きな大きなっていうのはのマーケットと して大きな 熱アシストハードディスクヒートアシスト マグニートレコーディングハマーと呼ばれ ているものこれの応用というのを御説明 いたします これはハードディスクドライブです もう真ん中でこの磁気ディスクがま ぐるぐる回っているといったものでまぁ何 層かの時期リスクありますまぁ最近ですと
(03:14) 9枚10枚とあるんですがそういったもの でスイングアームがあってヘッドがあり ますねヘッドの中にこの ガーディスナムヒーター組み込みます 何の日だ国を超えまして このヘッドナムヒーターとその磁気 ディスク枚打数7m 浮上させて使うと いうものです これがの 磁気ディスクです 記録そこういった形だ前の sns と これが一つとそのあの記録に相当するん ですが この 記録密度向上させようとを大きくしようと きた時には磁性体の一つ一つと小さくする 必要があります 小さい磁性体というのは1時間が経つと 時間が保てないということが起こります これを解決するために大きなにを磁力を もつ磁性体というのを使いますところが 今度を白くが大きいとこの記録ヘッドで 書き込みができなくなってしまいますその ため一旦 温めてあげると熱を変え加えてあげて保持 力が下がった時に
(04:20) 情報を記録するこれがの熱アシスト磁気 記録ですこのための熱源として7ヒーター を使います これがの小さい企業ですけどものを我が社 のミッションというのがあります 私たちやろうとしてるのが電力削減で世界 の環境問題に起用したいと思いです そしてあの日本の半導体産業 ちょっと元気のない時もありましたので そこに新しい g を起こしていきたいと 思っております2の日本の科学技術の あなたの成長ソサエティ5.55.0これ そのものに何か contribute するはことはできないんですけども 電力面からこれを支えていこうということ を考えております it 機器の消費電力の増大についてお 話しいたします インターネットに流れる情報というのは 必ず一度はデータセンターの ハードディスクに記録されます これはの記録しないでフラフラ動くという ことができないんでインターネットの情報 は必ずハードディスクに記録するという こと 情報はの年率25%で増えております3年 で倍20年間約200羽になります
(05:27) この勢い今後も続くと言われてますし こういうあのちょっとコーナーで様子が 変わってきてもうちょっとこれが増えて いるのではないかなと思っております そうしていきますと2025年には it 機器が表皮する電力っていうのは総発電量 日本の場合ですね20%にもよくだろうと 言われていますまた現在世界のデータ センターで使われている電力というのが 世界の主 電力消費量の池からサンパー戦闘くらい つまり標準的な国数カ国分にあたる電力が データセンターの中だけで使われてしまっ ています 2030年までにデータセンターは世界の 電力消費量の10%を消費するといわれて います またデータセンターから排出される電車駅 物ハードディスクだとかサーバーだとか いうもの俺前に100トンのゴミが出て くるということです私たちはこれを何とか したいと考えています なあとかする方法としまして記録密度現行 のとりあえず10倍のねっサーチした ハードディスクをつくろうということです
(06:32) 横軸に年代縦軸にその情報量というので右 ですし電力使用量ということでもいいん ですが 7ヒーターがないとこの 情報と増えたのと同じだけ電力がたくさん 使うことになります装置の数も多くなると そこで記録密度10倍にしてあげると装置 の数が10分の1で済みますって事はあの 消費電力10分の1になるということで これだけ削減できます この削減量というのはどのくらいかといい ますと2030年に火力発電所で作ったと すると全世界で11億トン削減ができます 今の場合この梅雨ですねハードディスクを ハードディスクのナムヒーターに置き換え てデータセンターだけで使う話をしてい ます家庭をとかその他のものは良い出ませ んデータセンターだけで約11億とんどっ これはの2019年で日本全体で廃止され た co2と同じ寮それの削減が可能に なります ちょっとお金の話をして何なんですがこれ はの eu の二酸化炭素排出権の取引
(07:35) 価格ですあの右肩上がり俺は今年の9月 ですね69ロまだこう上がっていくだろう と言われています彼にその eu ベース で考えた時 この1トン当たり60位中ロホスト11奥 さんも削減というのは8.7兆円にそう 落とします またあのねどで出されている資料により ますと 400億との co2の削減のためには約 1センチ長辺の規模の対策費用が必要に なるとというふうにあの言われております あの私たちはこれをどうこうすることが できないんですがもう国益のためにこれら のお金入ってくるような引く3ということ を考えている考える方いらしたら影響力を 致しますのでどうぞお申し出ください 次にあの日本の半導体産業に新しい銃を 起こしたいということ 市場の予測として2025年前世界の データセンターで60をこのヘッド必要に しますこの中であの日本の半導体事業で 業界で2/346個のシェアを持ったとし たらどのくらいになるかという試算んです
(08:39) by kaiko 50円売り上げ年間 2000億円になります幻かえっこ5円と 書いてありますが実際の私たちの中ですみ 上げていきますとへすべての管理費含めて 3円から4円ぐらいでできます前の 歩留まりは日目に悪くても1個5円くらい かなとしますと純利益として2000 s 1,800円年間上がるだろうというふう に思っています た方式今あの 提唱されている他の方式と7引いたを比べ たものです他の方式ですと半導体レーザー があってレンズまたファイバー光 ファイバーの伝播工学系そして近接場光の 発生素子がありますそれに対して私たち 阻止1個です部品点数は1個て済みますし 光学系はのファーフィールドから200 フィールドに変換することもなくにや ビールだけですそして部品はの半導体 プロセスの中ですべて作ることができると いうこと大こちらの方がまだ言われている という価格ですが1ドルを切ることができ ないでしょう115円狩りですかそれに 対して私原価5円だとか売価でもそれらの
(09:45) 半分ぐらいで売れるんで非常競争力が十分 得られるのではないかなと思っております ってことであの 要素技術 一番要素技術に版もそれをシステムにして 自称すると3番4番やっていくという 繰り返しをやっていきますそしてそれだけ ではダメなんでこれだけでしたの特許を 作るだとか実証して論文を書くという ところですが私たちのはやはり 産業にしなきゃいけないということでそこ から少し時間遅れで量産プロセスの開発し ていくと そういうことをやろうとしています 私たちのようなまぁベンチャー スタートアップを待ち受ける困難として 研究製品化事業化の段階で真の彼はだとか 死の谷だとかダーウィンの人の子強い単語 がようやく一般的に言われていますで 私たちなりにこれらを超える方法というの を考えて会社を作ってへへ歩き始めたわけ です ところがの想い影思いがけず大きな 落とし穴があったとこれはの
(10:50) どうやって秘策をするかということです 何 メンバーみんなの電機メーカーにいたんで 半導体そのものを作るのはの車内で作って いたり協力メーカーさんにお願いしてたん ですが ベンチャーなった途端それができなくなっ てしまったということで非常に大きな こんなの街を受けていました であのものづくり系のスタートアップと まぁあまり少ない特にあの半導体デバイス のスタートアップというのは成功の可能性 が非常に小さいと言われています なぜならば秘策装置を持っていないと半 導体のライン全部持つことってのはとても できませんでそれらの装置クリーンルーム からのメンテナンスも含めて装置を持てた としても使いこなすということはとても 無理だということを使いこなしたとしても 私たちは今の彼からノウハウがない ノウハウがあったとしてもその蓄積が非常 に少ないだとか応用ができないというのが この半導体径のスタートアップに待ち受け ている 非常に厳しい現実ですっていうことであの 長期にわたる研究開発をしなくてはいけ ないということでこれはのスタートアップ
(11:55) 企業でも致命的です 一時はの倒産ということもきちんと考え なきゃいけないなという事態にまでなり ました もそうしたなかであの戻りものづくり系の スタートアップに成功の可能性を与えて くれる仕組みというのがこの文部科学省 ナノテクプラットフォームである尾西各国 だと私たちはの東京大学の微細加工 プラットフォームを使うしていただきまし たこれはの新次元を目指す方向性だとか 組織の火病連携と組織の壁を越えた連携と いう句とが私たちの小企業の考え方によく あったという事でとても良いがの マーチングだったと思っています 山で船内で唯一クラス1ロペレーベル名の 都市型クリームというのが支えてこの中で 技術開発とそして 施策ということを勧めたが入りました ん これがの灯台微細加工プラットフォームも 支援の内容です寒いた拠点長も作られた 資料を元にしていますこちら側がデザイン のレイヤーこちらが物理のレイヤーです まあデバイス特性の測定であるだとか デバイスの施策の雪の実行というのが支援
(13:01) を受けられますそしてあの多分サービス 内容に機械状態だと思うんですが私たちの 場合デバイスの設計だとかひさプロセスの 設計というのも随分いろいろ教えて いただきました この結果の技術も量の支援と聞き利用の 制度はこの2つの制度を利用いたしまして プロとだいぶの施策ができたこの十段目 拠点にはの過去をたくさんの支援を通じて 愛知菊石されている material データまでれるプロセスデータそしてそれ らの データをうまくコンバージョンしていく ノウハウがあるとそれらを使わせてもらい ました 先ほど目にの命戻りますが新しい知識技術 を作るということに関しましてはセンター へ最先端の装置だとか蓄積したノウハウと 技術 これがの灯台の中にあったのでこれを利用 しましたまた産業として年間数量個の量産 が可能なプロセスの開発という意味では 装置の使いこなしいいノウハウを一つじゃ なくて脳は軍になってるあるんですがそれ らの王様だとか経験というものを使わして
(14:05) もらったということです これがの研究開発のチームです 産学官日米連携7つの組織から成り立って いますそれぞれの分業という事ですがこの あの格好に関しては色んなとこから出てき て灯台の中で一緒になってやったと言う 練り方をしました ここからはの具体的なデバイスの施策の話 をいたします これがのレーザー基板狩りしその基盤の 構成です ここにうサーブストレートがありまして その上にがリスト型のまあ様々な物質を 積層させていますここですね量子ドットが 入っているそうです これテーム写真なんですがあの水玉のを横 か神たような形で積層されていますここが 発行して活性層になります これ版この 量子ドットのサイズ等等を調整することに よってこの材料で0.
(15:03) 9回転にミクロ ぐらいの鉢を作ることができます今回比較 でを1.05ミクロンというものを使い ましたあの寮費トップレーザーの特徴とし まして非常に高効率であるため消費電力が 小さいということ下の温度依存性が非常に 小さいということです a私たちの目標としているのが 電力を削減するということですので消費 電力が小さいということはマストです そしてあのハードディスクのヘッド付近に 持っていきますので放熱性が悪いだとか ピンチ機械全体があった窓ということが あるので温度依存性があっては困るんで この量子ドットレーザーを使ったという ことです ところがですねあの書こうという意味では 必ずしも良いことばかりではなくてこの ようにその複数の物性のものが 積み重なっていると普通の市だとなかなか うまくいかないと単一のものですときれい に壁ができるんでしょうけれどもこのよう な感じでが逆さになってしまいます これ開発者のリングレーザーの写真です先 ほど申しましたようにここをレーザーの光 が外壁とうち壁を反射してぐるぐる回って
(16:09) レイジングするということなんですがこの 壁がガサガサしてまして反射ができない皆 外に散ってしまうだとか綺麗な反射ができ なくて公がロースになってしまいますって ことでずっと光らない状態が続いていまし たこれはの最初の状態の海外で支度してき たのですがこの辺りから東大の プラットフォームの支援を受けまして 現在現在といっても数年前なんですが2年 ほど前ですねあの テスト的に 同市へのレーザーを作っていますこれ ちょっとあの世とが別なんですけどもあの 道兵のレーザーを作りました これが同心円状リングレーザー 外壁もうち壁も光が反射していくに十分な 影響名フラットミスを持っています 約1センチ角のレーザー基板そこにですね 500個ぐらいのレーザーを作りました それはのプローブを当てて電力供給すると 500個ほぼすべてが光りますっていう ことで今の リングレーザーの秘策を十段のプロトンの 中でやるとほぼ100%光るというところ
(17:14) まで実力が上がってきました シミュレーションの話です リングレーザーまああの外株うち壁あるん ですがそのすぐそばに餌金のニードルおき ますこれはのシミュレーションなんでも 30nm ではなく1007名と話してい ます そうしますと先端で100ナノメーターの ペグりニードルから 38ナノメーターの日もシボレーていると いうものが作れます私たちはの 今回 z 編パーを使いましたぐるぐる 回っているこのマール4ポイント集方向に x 例えば4面に垂直な方向には位で半径 方向に z にしますとまぁこちら側に 偏波しているものを使っていますそうし ますともこういったところでロスが少ない だとか よく絞れるということがありますもう直感 的に分かると思うんですがこちら方向の 偏波を使いますとこういうところでロスが ありますしたのを最後ビーム県広がって しまうというようなことも出るんでで前方 を使ったということです 金のニードルの施策です
(18:17) え ココアの簡単な.そよっから見た状態です ここに金のニードル高さは6007127 の直系のものを作りました127たも下が 120なので上はちょっと絞ってあるんで 80ぐらいになってますまあの背が高いだ けどちょっと太いもの背が低いけれども 細いもの とうとうをつくりまして レーザーの真横 ギャップ30-6名たらはい開けたところ にこれを機のニードルを設置しました これがノー2019年に作った プロトタイプの写真ですこれはの複数置く をつくりまして出荷をしております 出荷先に一つ私たちのパートナーの アメリカの関連名の大学3オメガ方で金の ニードルからの出力が理論値にほぼ等しい という確認それが終わった後現在はの ディスクへのリードライトの主権という ところに入っております これがの現在ナムひーたんのステータス です 基本動作確認して作成方法もまあまあ いけるかな量産もなんとかなるかなという
(19:21) 中でこれからやっていかなきゃいけない こととして性能向上へ地仕様か応用分野の 拡大というものが残っております これはの最近のトピックスといってあの 説明なしでちょっとへ 説明いたします 説明文なしで説明しますこれがあの 媒体の表面の写真ですここにあのバラ メータいくつかあったんですがちょっと あの モザイクをかけさせていただきました このバーが20nm ですこれ比較的 小さな 8なのとか7ぐらいの粒径を持った者中7 ぐらい157ぐらいといったようなものを 様々な条件でプロセスをして勝った63 テストをしてということをしてまーこれが のヒステリシスを見た家ですこういった ようなことを今進めております同時に もっと 記録密度を上げるために米1個1個の ドメインを小さくするということ これはもうに中なのでこれ中なのですから も同じようなスケールでとってもっと持っ てくださいこちらですと1個1個の軸が
(20:25) さん7ちょっと切るぐらいまで こういったものを作っておりますこれは no 7ヒーターで記録再生してナム引い たの最低小指こちらの バイターの最適化ということを勧めてい ます 実際進み方としましてはあの記録して mfm で見ながらだとか シミュレーションやってみてとこれは比較 的きれいに記録されているもんだと身が きれいに出てきます乱れてきてまあこれ 記録に自分が小さいだとかいう条件だと 汚いとまぁこれは綺麗に再生できてここは エラー補正すればいいなぁだとかいう ところでこの粒径それから記録方式速度 toto のパラメータを選んでおります これちょっとあの形の違うんですが ナノ粒子が空中にあって利益利益公がこれ に当たったときこの周りに近接場光が出来 ますこれが式になりますまああのデンバー をそれぞれ近接場と中間と電影年番号と いうことに表すことができたしず足し算で
(21:28) あらせます で1007切ったあたりからこの近接場光 の影響がとても大きいになります 3畳分の1ですねを引きなるということで 例えばこの私たちがやろうとしているのは この37m を半分15なのにしたいと そうしましたのパワーは10倍イン演出で 10倍ですね10倍弱になりますのでこの 距離を詰めることを今やっておりますど 同時に同心会のリングレーザーではなくて ちょっとこう真ん中がシフトしたような形 のレーザーも行っておりますえっですね これあのさっきのシミュレーションと違い まして媒体がない状態なんですがこの くらいのパワーが出ていますでこちらが ですとパワーが大きいです赤いとか大きく なっているのでパワーが出ているとこの 状態パワーが大きいのに地元のレーザーは さほど日からしてなくて済むよというよう なことをやっております 沖生もバリエーションなんですけどまぁ こんな8法というかの綱をしたものこう いったレーザーもさっきお見せした
(22:32) 道新医療のレーザーのしたかまあこういう ともにつなげていこうということで進めて います またへ 金のニードルの先端のパラメーターと同時 に根っこの部分ですね を色々工夫しようと シリンダーの形状とそれから高のタイプ だいたいこのコーンにしますと2桁半 ぐらいパワーが上がりますっていうことで この37メートルの観劇のこの部分を少し 口を広げてあげるとでパワーを秦広げ量を 増やすといったようなことも進めており ます 今後の展開です今の7つの組織からやって いますが今後はノ越アシスト ハードディスクの実用化だとかなも引いた 素子をたくさん作ることということそして あの 応用分煙も広げていきたいという思いが ありますこれあの人に 視差いるウキに光8月ハイパワーで集中 できるということ 下の波長もある程度自由に選べるという こと そしてあの安く大量生産ができるという
(23:35) ことでこういった方面に使えるのではない かなと思っています ただこのはを大きくしていきたいに関し まして 私たちのメンバーだけではまだまだ不足し てます こういった地仕様かができるだとか心境4 分野がこんなもがあるだとか試してみたい という方へどうぞ雨私たちの仲間として 加わって 使っていっていただきたいというふうに 思っております 共有の施設利用の仕組みを生み出しと巴 育ててきて皆様に深く感謝いたしますご 静聴ありがとうございました
