| ○ |
最近は実験機器のブラックボックス化が進み、故障しても自分で直せない無いような機器が増えている。 |
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大型研究資金等の研究では、期間内に成果を出さなければならず、腰をじっくり据えて機器開発をする余裕が無い。 |
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研究者が使いたいと思うような先鋭的な研究の供給源は欧米に偏している。 |
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工業的用途があるものや汎用性がある機器については国産でもかなり良いものがあるが、極限的性能を追求する先端科学機器の分野では欧米が強い。 |
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ハード的には非常に良い優秀な国産機器があるが、総じてマニュアルとかソフト面は弱い。 |
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材料分野では、高品質の試料を作製することが重要で、試料を作っている現場で評価して、それをフィードバックすることが重要である。また、欠かせないインフラとして高純度の原料物質が必要である。構造・物性評価では迅速に評価して作製条件にフィードバックすることが必要である。 |
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物理環境として、極低温、超高真空、強磁場・高圧が今後重要となる。 |
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極低温は、ナノ分野の１つで話題となっている量子計算、量子情報処理といった量子コヒーレンスの本質的な現象を追求するのに必須の条件である。 |
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超高真空は、表面分野、超高純度の半導体作製などに必須であり、試料作製、蓄積、観察を一貫のプロセスとして全部超高真空の中で行う必要がある。 |
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強磁場・高圧は、物性パラメーター制御、新たな層の発現に今後重要となる。 |
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ナノ領域の物性測定では、ナノ領域の極小測定として、電子構造、伝導度、磁性、光学的性質などについて走査プローブ顕微鏡の発達とともにいろいろな可能性が広がっている。 |
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ナノサイエンスの研究は、ナノ構造を見ること、ナノ領域の局所的な物性を測ること、究極にはナノ構造を自由に操ることである。操るという意味ではナノそのものの部分をいかにマクロ系とつなぐかというところであり、例えばナノチューブの伝導度を測るために電極をつけるというようなことである。 |
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ナノスケールというと空間分解能が話題となるが、時間分解能も今後重要になる。 |
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ナノ計測の世界では、測定対象と計測器を同一のレベルで考えなければいけないことが非常に多い。 |
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ＳＴＭの先端に検出器をつけて自由に走査して、局所的な情報を得るとか、カーボンナノチューブや１つの分子に電極をつけて伝導度を測るとか、原子を１個１個を操作するということは大変難しいが興味深い対象である。 |
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まとめとして、ナノ系では測定対象系と検出器というものを同一レベルで意識しなければいけない。走査プローブ顕微鏡はある意味では汎用機であるが、対象ごとに工夫を凝らした使い方が求められる。機器開発者と現場の研究者とのコミュニケーションが非常に必要で、必要に応じて大胆に改良を施すような能力をともに養わなければいけない。 |
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| ◎ |
超高真空スーツは非常に大事であるが、なかなか良いものが開発されなかった。先生の所属で開発されているのか。 |
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| ○ |
表面の研究室と半導体を作っている研究室が共同で開発しようとしている。超高真空トンネルに装置をつけるというタイプでなく、ポータブルで超高真空を保つようなものを考えている。 |
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| ○ |
先端計測分析技術・機器開発が重要なポイントとされたのは総合科学技術会議のバイオ分野、それとタスクフォースでいろいろ指摘されたことによるものと思う。そこでは２つの論点があり、１つ目は研究費がほとんど外国の装置の購入に費やされること、２つ目はものすごく良い装置が日本で開発されているのに、実用に結び付かないという点であった。結局、本当に使いやすくてなおかつ最先端の装置開発という意識があまり日本には無いのではないかという結論であったと思う。 |
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今後のスニップス解析、オーダーメイド医療、個人ゲノムになるとゲノム解析の桁数はヒトゲノムの10の９乗からさらに10の９乗つまり10億倍くらいの解析をしなければならない。したがって、非常に短時間で、しかも極端なことをいうと１分子で計測できて、しかもナノテクをフルに利用したようなものを、日本で作って、企業が本気になって取り組めば、かなり大きな産業的効果もあると思う。 |
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ナノレベルの未開拓の領域で日本の強みがあるとすれば、１分子計測技術があるので、これにバイオチップなどに応用することで、使いやすくてそれでいて最先端となるような超高速、超高感度、解析技術に発展させることが期待される。 |
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例えば、海外で研究例があるが、ＤＮＡの分析において、タンパク質の穴にＤＮＡを通して流れる電流から分析する。しかも、バイオチップなどと組み合わせるようなことが期待される。また、電流とプローブ顕微鏡の組み合わせ、プローブ顕微鏡とマイクロＴＡＳと組み合わせて、しかもMEMSでいろいろ加工していくというような最先端の科学と技術を組み合わせたようなものが期待される。 |
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走査プローブ顕微鏡を使い、一重鎖ＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク質であればアルツハイマーや狂牛病の原因となる繊維状タンパク質が薬とどのように相互作用をするかとか、二次構造、三次構造を解析するなどということが期待され、さらにバイオチップのように誰もが使えるものに開発することが必要だと思う。 |
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単分子の分析は、我々の体の中ではリボゾームが実際に１分子を読んでタンパク質合成をしているのであるから、決して不可能なことではないと考える。１分子計測は空間的、時間的にもバイオで適用していくいろいろなテーマ、技術開発がある。それをバイオチップのような簡便でしかも非常に少量のサンプルで、高速に分析できるようなものの開発が期待される。 |
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大学において計測分析装置を開発したり組み立てる研究室が非常に減り、学生もそのような研究室に行かないというような現状が出ていることに非常に憂いている。装置開発への人材育成ということで、大学院教育もあるが、ポスドクなどが息の長い仕事をするように応援するための奨学金制度を作ったり、そのような研究をした人のキャリアパスになってうまく昇進できるような施策が重要ではないかと考える。 |
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なぜ、日本の製品を買わないかというと、中途半端だとよくいわれる。非常に凝っている割に使いやすくないとか、ソフトに不満が残るというような話がある。企業に聞くと、市場規模が狭く研究費も少ないという言葉が返ってきたりするので、中規模でも世界的に存在感のあるような企業やベンチャーを多く作るような施策が重要であると考える。 |
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| ○ |
人材育成は非常に大事であると私も考えている。 |
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日本には研究戦略はあっても、市場戦略とか文化戦略というものが無いのではないか。世の中にどう役立つのかという解析や、意識が薄いのではないかと考える。測れたけれども、作ったけれども、これをどう使うかというところで日本は失敗しているというか、損をしているのではないかと考えているが、先生はどうお考えか。 |
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| ○ |
政策的な問題になると、市場戦略とか文化戦略というものが無いと、相変わらず分離したままでつながらないと思う。経済産業省だけでなく、文部科学省もサイエンスとして立派なところを目指すとともに、世の中に出して波及効果を目指すということを、企業の人と一緒に考えた方が良いと思う。 |
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| ○ |
半導体産業の位置づけとしては、2010年には100兆円の規模になると予想されており、日本として死守すべき産業であると考えている。 |
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デバイスの最小寸法については、MOSFETのゲート長が重要な寸法になっており、すでに90nmの領域になっている。ロードマップでは2007年には35nmとなっており、すでにゲート長は57nmを切った状況にある。さらにゲート酸化膜厚はすでに１nmを切っており、いわゆる原子の世界に入ってきている。 |
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次世代ULSI開発に不可欠なナノ分析技術には、 |
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 ナノからサブナノ領域の構造を解析する、あるいは組成を分析する分析技術 |
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 ナノ領域の状態、いわゆる結合状態や化学状態を評価する分析技術 |
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 ナノ領域の微量、ppbレベルの分析ができる技術 |
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 ナノレベルの電気的あるいは磁気的な現象を可視化する技術 |
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が挙げられる。 |
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次世代ULSIは、新しい絶縁膜を使うので、その膜の構造や、膜の中に残留している不純物や、界面を評価する技術、チャネル中の欠陥や歪みを分析する技術、不純物分布、電位分布を分析する技術が必要で、これらをナノレベルで評価しないといけない。そのために、現在微小領域のSIMS（二次イオン質量分析計）、SCM（走査型容量顕微鏡）、CBED（収束電子回折法）等がある。 |
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CBEDは局所歪みを測定する装置であるが、サンプルが曲がると測定できず、0.5μm以上の厚みを持った単結晶に限定されており、分解能は10nmが限界となっている。今後、多結晶や配線周りの非晶質での応力の測定、局所的なナノメーターレベルでの歪みを測る技術の開発が必要になっている。 |
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原子を直接見るという技術はいろいろあるがその１つに高角度暗視野走査型透過電子顕微鏡法（HAADF-STEM）がある。強度が原子番号に比例するため、ガリウムと砒素は識別できるが、今後シリコンとゲノマシリコン等に応用するため開発している。 |
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深さ方向の不純物を測るには、SIMSが有力であり、深さ方向の分解能は１nm程度の分解能が出ている。しかし、横方向の分解能はμmオーダーで悪い。目標分解能10nm以下、感度0.01％を目標として研究を開始しようとしている。 |
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将来期待されるナノ分析技術として、３次元アトムプローブ法（３DAP）がある。電界放射顕微鏡を使用し、Time
of flight法と合わせて原子を同定する方法である。 |
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現在、57nm以降のテクノロジーに対応して分析評価する市販装置は無い。実験的にできるようになったものがある段階であるので、これをしっかり開発して分析測定器を市販できれば良いと考える。 |
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ＣＴスキャンのようにデバイス構造の３次元可視化が可能な装置の開発も期待される。 |
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| ◎ |
非晶質の歪み計測について、非晶質の歪みというのはどのような現象として現れ、どのように測るのか。 |
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| ○ |
ＬＳＩ配線および配線周りの信頼性の問題に現れる。測り方がわからないのが現状である。多結晶の歪みも測らなければいけない。 |
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| ○ |
プローブテクノロジー関連は海外の企業がやはり多く、主な企業は全てスピンオフカンパニーである。 |
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ナノプローブテクノロジーの現状は、金属半導体材料、デバイス、有機分子、生体関連試料に対して、機能物性計測として単に構造計測を超えて電気物性や光物性、磁性、力学物性というものをナノスケールで評価しようという方向に動いている。現在進行形では数10nmを切り始め、ものによっては単一分子原子レベルまできている。 |
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特徴としては、非破壊系測定、測定環境を選ばない、表面観察ということがあるが、このことが裏返しに欠点にもなっている。 |
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原子間力顕微鏡をベースとして、磁気力、表面電位、スピン、電気容量というような物理量を測る方向で動いている。また、これをナノスケールで可視化していく、マッピングするという顕微鏡評価法を作ろうとしている。 |
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ＩＢＭのグループは単一核スピンあるいは電子スピンをとらえて、ＣＴ化にトライしているが、10のマイナス21乗ニュートンという力を検出しなければいけない。現状10のマイナス19乗ニュートンというエレクトロンスピンの法に関しては検出が可能なところまできている。 |
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プローブテクノロジーの一番大きな問題点は定量性である。これは、分解能の裏返しで、小さくすればするほどプローブ先端の形状、組成がデファインし難くなり、結果的にどれくらいのエリアが、どれくらいの原子が、どれくらいの分子数が相互作用しているのかを決定することが非常に難しい。これができれば、単位面積当たりとか、単位密度あるいは単位原子分子当たりの相互作用量、電流密度、電気容量、導電率、ヤング率といったものが測れるので、非常にパワフルな組成分析、あるいは定量分析法として成り立つ。 |
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サブフェースの情報を得たいという方向に動いている。 |
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基本的に非常に小さな相互作用を平均して受けているので時間分解能は遅い。現時周波数変換方式などを使ってピコセカンドくらいまで繰り返し現象であれば測定できるようになっているが、リアルタイムにしていきたいという動きがある。 |
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走査速度に関しては、１秒から１分／フレームが現状であるが、ビデオレートにしてリアルタイムでものを見たいという要求がある。 |
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将来的には３次元計測に展開したい。サブサーフェイスぐらいでもナノ診断をしたい。 |
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１つの特徴は液中動作が可能であるから、生体計測について、in-situの生体反応の実時間計測ということが可能ではないかと考える。 |
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半導体素子が非常に微細化してきて、分子スケールの素子の電気特性を測るようになると、プローブ顕微鏡の応用研究を進めていく必要がある。 |
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極限的な高分解能、高感度分析ということで、単一原子分子の直接分光、シングルスピン検出、量子状態非破壊検出、シングルドーパントのレベルのマッピングというようなことが、現在すでに求められているものである。 |
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そのほか、素電荷計測、３次元の力場解析という超高感度ともいえる方向もあるが、問題が山積している。 |
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MEMSとの融合ということが、１つの鍵であると思う。今後バイオセシング等を入れて融合的に発展していくのではないかと考えている。 |
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| ○ |
MEMSとのシミュレーションで、バイオであれば例えば細胞に対して１回に100個も200個もプローブを出して計測するというようなことが将来重要になってくると思う。 |
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| ○ |
実際に別の流れですが、1000本ものプローブを出すという動きもあり、それがバイオに入っていくということは十分考えられる。 |
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| ○ |
環境分野で扱う資料は非常に複雑で汚い。材料分野やナノテクノロジーの分野と違うところは、環境試料に含まれる多元素を共存するマトリックスの影響を受けずに高感度に定量するということである。マトリックスがたくさんあるので、常に微量分析をすると問題になる。 |
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現在世界中に普及しているアジレント社（ヒュレットパーッカード社）のICP-MS装置は、日本で開発され、装置は全て日本で作っており、世界に誇れる装置の一つである。 |
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環境物質について、どのような化学形態で存在しているかということを明らかにしなければいけないのが現状である。そのために、例えば高速液体クロマトグラフィーで形態ごとに分離した後に、ＩＣＰ−ＭＳで元素の全濃度を定量したり、エレクトロンスプレー質量分析計などを使って化学形態の同定をするということが考えられる。そこで問題となるのが感度であり、ＩＣＰ−ＭＳがppt、エレクトロンスプレーでppmのオーダーでしか分析できないので、この感度の改善が必要である。 |
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日本は全く新しい機器を開発することは得意でないが、複合化は非常に優れている。ハイフネーテティドテクニックといって、現在あるものをハイフンでつないでいく、そして目的のものをコマーシャル化することは優れている。液クロで分離したものを２つにスプリットして、１つは元素の全濃度を測定し、１つは形態を分析するというハイフンでつないだ装置の開発というのは、日本にふさわしいのではないかと思っている。 |
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標準化合物が無くても、その元素の化学形態を明らかにする分析手法の開発が期待される。 |
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固体試料を微量で直接分析する装置の開発、例えばレーザーアブレーションＩＣＰ−ＭＳの開発が必要であると感じている。 |
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同位体比の精度を改善する必要がある。感度も大事であるが、感度とともに精度の改善も必要である。 |
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| ◎ |
エレクロスプレーイオン化法の感度向上が必要ということであるが、何桁ほどか。 |
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| ○ |
今のオーダーがppmで、モルのオーダーでいうとマイクロモルのオーダーである。それを３桁下げてナノモルのオーダーにしたい。エレクトロスプレーからマスに入っていく効率が悪いように思う。そのあたりを改善できればと考えている。 |
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| ○ |
環境問題は社会と関係しているので、今の環境分析が手間をかけて高いという不満がある。簡易分析で、例えばバイオアッセイのようなもので高感度でできる分析法というようなものの開発について、先生はどのようにお考えか。 |
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| ○ |
高度な分析は、それだけの処理過程がありそこを評価してもらいたいと思う。 |
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| ◎ |
全体のご議論をお願いします。 |
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| ○ |
半導体分野では、優秀な人材を集め、産学連携体制の下、資金も相当投入したにもかかわらず、欧米に負けてしまった現状が不思議でならない。このような状況になった要因について、ご意見をいただきたい。 |
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| ○ |
非常に重い質問であるが、企業にいて感じることは、やはり戦略でまず負けていたのではないかと思っている。例えばメモリであればメモリに特化するとか、低コスト化に特化してコストを切りつめるとかという戦略が少なかったのではないかと思う。 |
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また、最近日本人が働かなくなったといわれているが、韓国とか台湾の従業員に比べハングリー精神というようなものが少なくなったということも原因であるといわれている。 |
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| ○ |
アメリカでは本当の司令塔のような人がいて、そこに結集できるような体制があったのに対して、日本でそのような取り組みが少し無かったのかと私なりには感じている。 |
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| ◎ |
技術の開発には相当に全力を上げて取り組まないといけないというご主張です。 |
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大学における機器開発がいかに最近低調になったかということは、改善ポイントに直結するので、報告書に書き上げるつもりである。 |
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機器メーカーの立場で、なぜこうなったかご指摘いただきたい。 |
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| ○ |
現実的なビジネスとして考えたとき、市場が非常に小さいことが上げられる。開発に見合うリターンとしての大きさがどれほどあるかということが問題になる。 |
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そのため、小さな企業は小さいままで大きくなれないし、ある程度大きな企業は専業メーカーでなく、ビジネスの中の一部になっているということが１つにある。 |
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| ○ |
私は、２つの問題があると考えている。１つは、日本の企業は国際市場での競争力をつけるために、ラインナップを整備して作り上げ、厳しい検査をして、出荷した製品がきちんと整備され誰が使っても性能が出るという形にシステムがなっており、大学の先生がいうとおりに改造して、プロトタイプで入れるというようなことができなくなったことにあると思う。 |
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もう１つは、予算の出し方についてで、試作研究に対して材料費を積み上げて審査をするという考え方のために、メーカーが受けられないのではないかということを考えている。 |
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| ○ |
学生が育たないということは、１つは国が豊かになって余り物づくりを好まないということはあると思うが、日本では、装置開発ですばらしいものを作れば科学がかわるくらいの成果なのに、世間でそれが認められていない。そこのところを学生が敏感に感じているためではないかと思う。風土的なところを含めて、技術を開発することに尊敬の心を与えるようなキャンペーンが必要でないかと考えている。 |
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| ○ |
請負契約の場合に、技術費とか、全体の設計費がつけられないということはある。物品契約では、仕様保証が必要なので、試作研究では請負契約が望ましい。海外に比べて、国内の方が請負契約で問題もあるので、改善する点はあると考える。 |
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| ◎ |
この検討会は研究行政の戦略を練る大役を任されている。本日話題提供をいただいた先生方並びに委員の先生方にはニーズとシーズということをペーパーにまとめていただき、次回検討会の参考としていきたい。 |
