PowerPoint プレゼンテーション

平成16年7月30日

独立行政法人 産業技術総合研究所

平成15年度における成果トピック

目次

１.

（情報通信分野）

   線幅45nm世代半導体に対応した層間絶縁膜の開発・・・・・・・・・１

２.

（ナノテク・材料・製造分野）

   標的指向DDSナノ材料・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ １３

３.

（ライフサイエンス分野 ）

   ヒト糖鎖合成関連遺伝子ライブラリーの構築と

それを利用しての糖鎖構造解析技術開発・・・・・・・・・・・・４４

４.

（環境・エネルギー分野）

   薄膜シリコン太陽電池開発の進展・・・・・・・・・・・・・・・６１

５.

（社会基盤（地質）・海洋分野）

   津波堆積物が示す千島海溝プレート間地震の連動・・・・・・・・７５

６.

（社会基盤（標準）・計測分野）

   耳式体温計校正技術とSARS検査への応用・・・・・・・・・・・・８５

１．線幅45nm世代半導体に対応した

層間絶縁膜の開発

次世代半導体研究センター

廣瀬 全孝

目  的

我が国の半導体産業の国際競争力強化と持続的発展に必要な

「次世代半導体材料・プロセス基盤技術開発」を行う。

研究期間

第１期（2001-2003年）

第２期（2004-2007年）

開発項目

微細加工寸法65ナノメートル対応

_{の半導体新材料・プロセス技術}

45ナノメートル以細の半導体の微細化

_{限界の克服}

開発内容

  二種類の新材料開発

  新構造素子・新回路技術開発

  材料限界を打破する新材料の開発

  新原理の素子・回路機能の開発

ＭＩＲＡＩプロジェクト概要

H16年度予算 45億円

量産開始年

2004年

2007年

2010年

微細加工寸法

90ナノメートル

65ナノメートル

10億

45ナノメートル

集積度

（素子数）

4億

 25億

国際半導体技術ロードマップとＭＩＲＡＩのターゲット

*

100ナノメートルは毛髪の太さの1000分の1以下

*

次世代半導体研究センター：半導体ＭＩＲＡＩプロジェクトの目的・概要

基板 pウェル nウェル Cu 配線 ビア pMOS nMOS n+ n+ p+ p+

② 低誘電率材料

   配線モジュール技術

④ リソグラフィ関連

     計測技術

① 高誘電率材料

   ゲートスタック技術

③ 新構造トランジスタ

     及び計測解析技術

⑤ 回路システム技術

MIRAIプロジェクト研究開発項目（５テーマ）と研究体制

大学 研究室 17 University Labs. 産総研 次世代半導体研究センター National Institute (ASRC/AIST) 半導体装置・材料メーカー 13 Equipment・Materials Makers 半導体デバイスメーカー 12 Device Makers

LSI多層配線技術の再構築

銅配線の構造

銅配線

銅配線

銅配線

絶縁膜

絶縁膜

絶縁膜

銅配線

シリコン基板

トランジスタ

配線遅延と消費電力の低減に、

複数世代にわたり適用可能な

スケーラブル低誘電率（Low-k）

絶縁材料が必要

微細化による

配線間負荷の増大

比誘電率 k 技術世代 (nm) 90 65 45 32 22 2004 2007 2010 2013 2016 年 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 ITRS2001 ITRS2003 3年程度の大幅な後ろ倒し

ITRS （半導体国際技術ロードマップ）

複数の技術世代に使えるポーラス・シリカ材料（比誘電率 k=2.0）の開発とCu配線実証

プラズマ共重合によるlow-k膜形成に成功（世界初）。Cu配線実証

ポーラス・シリカの材料強度を2倍に強化し、基板との密着性を2桁向上させる新プロセス開発

MIRAI参加化学メーカ でlow-k材料の事業化 MIRAI参加装置メーカ による処理装置実用化 成果移転 SeleteラインでCu配線 モジュール評価 ﾃﾞﾊﾞｲｽﾒｰｶ･ﾗｲﾝでの ｲﾝﾃｸﾞﾚｰｼｮﾝ課題抽出

目標

MIRAIプロジェクト第1期

（2001-2003）

当初k=1.5の材料開発を目指

した。

2001年国際技術ロードマップ

目標値４−５年後倒し

目標値をk=2に再設定

（k=2.0で弾性率8GPa達成）

MIRAIプロジェクト第2期

（2004-2007）

k=2.0-1.5で弾性率10-3 GPa

のスケーラブル材料実現

配線モジュール信頼性実証

成 果

新開発ガス処理技術により

Low-k膜と基板の密着性2桁改善

低誘電率(Low-k)配線ﾓｼﾞｭｰﾙ技術 45-32nm世代Low-k材料開発と高信頼配線

オリジナルLow-k材料と成膜プロ

セスによる比誘電率（k値）と強度

のスケーラビリティー実現

基本コンセプト：  スケーラビリティのあるLow-k材料開発で複数世代に対応

材料合成から装置まで日本独自の技術を創る

ポーラスシリカLow-k材料の開発

ポーラスシリカ膜の

空孔壁強化技術の開発

（TMCTS

(tetramethyl-cyclo-tetra-siloxane)

処理）

5 0 n m 断 面 電 子 顕 微 鏡 写 真 5 0 n m 5 0 n m 断 面 電 子 顕 微 鏡 写 真 構 造 模 式 図 構 造 模 式 図

周期構造ポーラス膜

基板

空孔

非周期構造ポーラス膜

100 nm

優れた絶縁特性

・ 

リーク電流： ~1×10

-9

_A/cm

2

_(@1MV/cm)

・ 

絶縁破壊電圧＞5 MV/ｃｍ

100nm 周期構造 多孔質 無機膜 ハードマスク膜 （SiOC) エッチストップ膜 SiN

Cu

配線

バリア膜（Ta/ TaN) Cuダマシン配線断面TEM写真

デバイスメーカとウェーハのやりとりを行い実用化共同研究

材料事業化

Oku, IEDM 2003

Cuダマシン配線構造形成

溶液中での原料分子

の自己組織化

TMCTS

(tetramethyl-cyclo-tetra-siloxane)

ガス処理

ポーラスシリカ壁

1 10 100 1000 104 105 106 .01 .1 1 5 10 20 30 50 70 80 90 95 99 99.9 99.99 密着力 (mJ/m2₎ 累積確率 (%) TMCTS 処理 1 10 100 1000 104 105 106 .01 .1 1 5 10 20 30 50 70 80 90 95 99 99.9 99.99 密着力 (mJ/m2₎ 累積確率 (%) TMCTS 処理

z

弾性率・硬度の改善（約２倍）

z

基板との密着性を２桁改善

ポーラスシリカ膜の空孔壁強化技術の開発

O Si O Si O O O O O Si _O Si O O O O H H O Si O CH3 O Si O Si O Si O Si Si O O O H3C H3C O O H3C OSi O Si O Si CH3 CH3 H CH3 CH3 O SiH CH3 O Si O Si O O O O O Si _O Si O O O O H H O Si O CH3 CH3 O Si O Si O Si O Si Si O O O H3C H3C O O H3C OSi O Si O Si CH3 CH3 H CH3 CH3 O SiH CH3 CH3

TMCTS

O Si O Si O O O O O Si _O Si O O O O H H O Si O CH3 O Si O Si O Si O Si Si O O O H3C H3C O O H3C OSi O Si O Si CH3 CH3 H CH3 CH3 O SiH CH3 O Si O Si O O O O O Si _O Si O O O O H H O Si O CH3 CH3 O Si O Si O Si O Si Si O O O H3C H3C O O H3C OSi O Si O Si CH3 CH3 H CH3 CH3 O SiH CH3 CH3

TMCTS

1) 空孔壁強化機構の解明

2) 空孔壁強化プロセス装置の開発・

実用化

3) スケーラブルLow-k材料の気相成

長技術の開発

0 2 4 6 8 1.8 2 2.2 2.4 2.6 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.8 2 2.2 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.8 2 2.2 2.4 2.6 比誘電率

_k

比誘電率

k

弾性率(

GPa)

硬度

(

GPa

)

TMCTS処理有り HMDS処理（従来法） TMCTS処理有り HMDS処理（従来法） Oku, IEDM 2003

TMCTS処理装置の事業化

プラズマ共重合によるLow-k 膜成膜技術の開発

300 mm ウェーハ上の銅配線構造

原料分子

Si O Si CH₃ CH₃ CH₃ CH₃

骨格形成モノマー：DVS-BCB (di-vinyl-siloxane bis benzo-cyclo-butene)

機械強度向上モノマー：DVB (di-iso-propenyl-benzene)

プラズマ

プラズマ共重合反応

ウェーハ

高弾性共重合体

重合膜

骨格分子 (DVS-BCB)

強化分子 (DVB)

リーク電流：2 MV/cm以下で数倍改善

比誘電率：ほとんど変化無し(k=2.8)

強度(Modulus)：10 %向上し5.7 GPa

二量体

デバイスメーカと実用化共同研究

成膜装置を実用化開発、原料事業化

Si O Si CH₃ CH₃ CH₃ CH₃ Si O Si CH₃ CH₃ CH₃ CH₃ Si O C H₃ CH₃ Si C H₃ CH₃ Kawahara, IEDM 2003

Low-k材料の弾性率 VS k値 ベンチマーク

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

1.6

1.8

2

2.2

2.4

2.6

2.8

3

比誘電率 k

弾性率 

E (GPa)

オリジナルLow-k成膜プロセスによるk値と強度のスケーラビリティー実現

Ew=70 [GPa]

Ew=50 [GPa]

Ew=30 [GPa]

Ew=10 [GPa]

壁面比誘電率4.0

壁面強度Ew=30の

周期ポア構造

E-k理論曲線

Disorder(LMW) Disorder Disorder (MMW) DVS-BCB/DVB+TMB MIRAI特殊成膜 Disorder

MIRAIプロジェクト

第２期目標

MIRAI 提案材料

32nm

45nm

65nm

←ITRS2003

剪断応力

_剥離

引張圧縮応力

破断

ナノインデンテーション

四点曲げ試験

in- situ CMP 摩擦力計測

引張圧縮応力

引張圧縮応力

ナノインデンテーション

四点曲げ試験

in-CMPプロセス中のin-situ摩擦力計測技術と

Low-k膜の機械強度計測技術

バリア/シー ド形成 Cu埋め込み Cu研磨・除去 パターン形成 Cu Cu Seed Barrier

CMP時の膜剥がれモード

Cap/Cu膜剥離 バリア膜剥離 Cu膜形成 変質層で剥離 下地エッチストップ 膜界面で剥離 溝側壁でメタル が剥離

銅配線構造の形成プロセス

CMP（化学機械研磨）プロセス・装置の開発

Friction Force [N] Slurry A Slurry B

CMP速度が摩擦力に比例

R2_{= 0.975} R2_{= 0.983} 0 100 200 300 400 0 100 200300400 500 CMP速度 [nm/min]

in-situモニタリング

剥離のその場検知

表面反応計測

高精度・低圧CMP装置

開発事業化

吸着量をエリプソメトリで計測⇒ ウェハー上のポー

ラスLow-k膜の空孔径分布を高感度・非破壊

測定

0 30 60 0 3 6 空孔径分布 空孔直径 (nm) 0 30 60 0 3 6 空孔径分布 空孔直径 (nm) 周期構造ポーラス シリカ k=2.1

空孔径分布

吸着量の測定

吸着セル ポンプ 検出器 吸着質 (heptane) 入射光 p / p_{0 r}

_：

_細孔径 吸着量 凝縮開始蒸気圧と細孔径が対応

Low-k材料のマクロ物性・局所構造の計測・評価技術の実用化

• 空孔内壁の吸着現象・化学結合の解析

（TMCTSの強化効果、ポアシールなど）

• 計測装置の実用化

圧力計 Negoro et al, SSDM 2003

開発装置の製品化

非破壊 in-situ 吸着エリプソメトリ法

Low-k材料配線モジュールのタイムライン

Low-k材料配線モジュール化基盤技術

      （目標はk=2.0∼1.5に向けたスケーラブル材料開発）

• 2001-2004 ２種類のオリジナルLow-k材料（プラズマ共重合系シリカ、塗布系有機シリカ）の開発

• 2002-2004 ポーラスシリカの材料改質による強度向上

        高精度Low-k材料成膜技術及び表面修飾/改質技術により、実用性を確立

• 2004-2006 材料のk値（誘電率）と機械特性のスケーラビリティーを実証

        

プラズマ共重合系シリカは成膜装置を開発、デバイスメーカで検証

        塗布系有機シリカは材料メーカでの事業化、デバイスメーカーで実用化開発

• 2001-2005  要素プロセス（ドライエッチング技術、低圧CMP技術、ポアシール技術など）の

科学的理解に立脚したブレークスルー技術を300 mmウェハー対応装置で開発

• 2005     

装置メーカによる低圧CMP（化学機械研磨）装置の実用化開発

• 2003-2005  デバイスメーカやSELETEとの共同研究による課題抽出と

技術移転

• 2001-2005 ポーラスLow-k膜の空孔構造、機械強度などの計測技術の体系的開発

• 2004-2006 

計測評価システムの製品化・標準化

２．標的指向DDSナノ材料

ナノテクノロジー研究部門

横山 浩 

研究の背景

2009       2010       2011  20122009       2010       2011  2012 ●オ ゾン 層を 破壊 する とさ れる フロ ンガ スの    代 替品 が世 界的 に普 及。成 層圏 にお ける       フロ ンガ スの 増加 減少 が止 まる 。           マル チメ ディア 新聞 や電 子             博 物館 が普 及し 、                一般 の人 にも 広く                  利 用さ れる 。                       D NA 診断 法に より 個人 が将 来か かり うる 疾患 を                          予測 でき るよ うに なる （がん 、高 血圧 など ）。                             ● エン ジン の燃 焼効 率と 排                                ガ ス制 御の 向上 によ って                                  排 ガス 量が 現在 の10 分                                     の １に 減る 。                                         １セ ンチ角 に10 0ギ ガビ ットの 高記 録密 度を                                           も つ光 学材 料が 開発 され る。 医療 現場 では 、重 いや けど の傷 面に ポリ マー 隔   膜 を代 替皮 脂と して 移植 する 治療 が普 及す る。        ● 全世 界に 張り 巡ら され た地 球環 境負 荷            モニ タリ ング ・シス テム が活 躍す る。                ●神 経回 路網 の自 己組 織性 と自 己修 復機 能を                   ま ねた 電子 回路 が開 発さ れる 。

ドイツ・デルフォイレポート（1998）より転写

米国・国家ナノテクノロジー計画（NNI)(2000）

日本・総合科学技術会議ナノテク戦略（2001）

                      標 的細 胞（が ん細 胞な ど）を                          認識 し、局 所的 に作 用す る                             薬 剤（ミ サイ ルドラ ッグ ）                                が 開発 され る。 標的細胞（がん細胞など）を   認識し、局所的に作用する     薬剤（ミサイルドラッグ）       が開発される。

2012年

未来予測：ドラッグデリバリーシステム（DDS)の開発

標的指向性DDSナノ粒子研究の分類と現状

DDS

Passive targeting

Liposomes

Polymer Micelles

Polymer conjugates

Active targeting

Monoclonal

Antibody/Antigen

Ligand/Receptor

ターゲティングDDSの分類

アクティブ・ターゲティング用

リガンド（パイロット分子）の分類

Y. Matsumura; DDS, 16, 401 (2001) E. Forssen etal. ; ADDR, 29, 249 (1998)

antibodies

carbohydrates

receptors

_peptides

oligonucleotides

パッシブ・ターゲティング（現在、販売･開発中）

①標的指向性が低い（投与量：多量）（副作用有）

②送達に長時間を要する（送達時間：数十時間）

病巣 血管内皮細胞 レクチン DDSナノ粒子（リガンド無 し）

アクティブ・ターゲティング（将来、最重要課題）

①標的指向性が高い（投与量：極微量）（副作用無）

②送達が短時間で可能（送達時間：数十分間）

病巣 血管内皮細胞 レクチン DDSナノ粒子（リガンド付 き）

研究成果 ［Ⅰ］

アクティブ・ターゲティング用

ＤＤＳナノ粒子の作製

本研究のコンセプト

新規なドラッグデリバリーシステム

（DDS)の開発を目指す

細胞膜面上の複合糖質糖鎖の

細胞認識機能に学び

Scientific American, 15, 72 (1985)

白血球の血管内皮細胞への接着と血管外への移動

S. Lee, J.B. Macauley: Genzyme Corporation (1993)

炎症とは、

炎症性疾患組織

の血管系周辺の

局所反応である。

標的細胞（病巣） 免疫系細胞 血管内皮細胞 白血球

細胞認識にかかわる糖鎖・レクチン相互作用の一例

Ref. Bevilacqua MP, Seed, B, et. al. (1989) Science 243, 1160-1165 

（新規糖鎖機能の大発見）

Neu5Aca2→3Galβ1→4GlcNAc-3

↑

Fucα1

〔in vitro ：DDS応用例若干有り、in vivo : DDS成功例無し〕

（シアリルルイスX）

（E-セレクチン）

（シアリルルイスX）

糖鎖

新規ＤＤＳナノ粒子溶液とその粒子径

(A)

ナノ粒子数

１×10

13

_{/10 ml}

（１0兆個）

走査電顕写真

動的光散乱法

(B)

(C)

MALDI-TOF Mass Spectrometry による糖鎖解析

O OH HO OH O _OH O AcNH O O HO HO OH OH HO HO O AcNH HO₂C HO O NH O S H

933.00

934.00

Mass/Charge %Int.

研究成果 ［Ⅱ］

（１）眼疾患、並びに（２）癌疾患による

アクティブ・ターゲティング機能の実証

正常組織と炎症性疾患組織の毛細血管構造の相違点

１）血管透過性が低い（高分子の透過不可）

２）血管内皮細胞に接着分子の発現が無い

１）血管透過性が亢進（ナノ粒子の透過可能）

２）血管内皮細胞に接着分子（レクチン群）の  

発現が有る

正常組織の血管

炎症性疾患組織の血管

炎症モデルマウスの炎症性疾患組織へのＤＤＳナノ粒子の選択的組織分布を示す図

炎症モデルマウスの各臓器へのＤＤＳナノ粒子の分布（尾静注３０分後）

（正常マウスへの分布に対する相対値％で表示）

ＤＤＳナノ粒子を

尾静脈へ投与

炎症性疾患モデル動物として眼炎症モデルマウスを作成

疾患例：

糖尿病の網膜症など

高橋政代,日経サイエンス2003年6月号, P26

網膜

脈絡膜

炎症モデルマウスの眼炎症部位の網膜及び脈絡膜細胞への ＤＤＳナノ粒子のアクティブ･ターゲティングを示す蛍光顕微鏡写真

リポソーム投与

糖鎖無し

糖鎖付き

正常マ

ウ

ス

炎症マ

ウ

ス

写真Ｃ：

パッシブ・

ターゲティング

写真Ｄ：

アクティブ・

ターゲティング

ＤＤＳナノ粒子を

尾静脈へ投与、

３０分後に観察

DDSナノ粒子のアクティブ・ターゲティング

アクティブDDSナノ粒子製剤の尾静注投与での担癌マウスにおける制癌効果

研究の展望

パッシブ・ターゲティング（現在、販売･開発中）

①標的指向性が低い、②送達に長時間を要する

病巣

血管内皮細胞

レクチン

DDSナノ粒子（リガンド無し）

アクティブ・ターゲティング（将来、最重要課題）

①標的指向性が高い、②送達が短時間で可能

病巣

血管内皮細胞

レクチン

DDSナノ粒子（リガンド付き）

本研究の波及効果

①炎症性疾患全般（脳炎、網脈絡膜

炎、肺炎、肝炎、関節炎など）

②続発的に炎症を引き起こす疾患（悪

性腫瘍、リウマチ、脳梗塞、

糖尿病、アルツハイマー病など）

これらの疾患の治療に応用可能なＤ

ＤＳ製剤開発を加速する。

実用化へ向けた取り組み

（死の谷）

ライフサイエンス

発見・解明

研究活動・

成

果

1980

1990

2000

2010

異なる分野知識の

融合・適用

糖鎖工学

超分子工学

分子設計・合成

ナノテクノロジー

実用化

悪夢の時代

研究開発の活発化と

社会からの期待

第1種の基礎研究

_{第２種の基礎研究}

前臨床試験の開始 臨床試験の開始 診断での実用化 ベンチャー設立、並びに製 薬企業との連携 治療での実用化 基本特許群の確立

３．ヒト糖鎖合成関連遺伝子ライブラリーの構築と

それを利用しての糖鎖構造解析技術開発

糖鎖工学研究センター

成松 久

1990

2000

ゲノム世代

塩基配列解析 （ゲノム構造） 発現解析 リン酸化

プロテオーム世代

ポストプロテオーム世代

（グライコプロテオーム）

タンパク同定 相互作用解析 タンパク質構造解析 多型解析

現在

糖鎖付加

糖鎖関連遺伝子の網羅的クローニング

はたらき

かたち

つくる

機能

合成

構造

有用糖鎖 の機能 有用糖鎖の構造情報 構造解析 モデル系 （疾患） の提示 KO KO 酵素 酵素

GG

GG

細胞 合成糖鎖 の利用 機能分子の_構造情報

糖鎖研究の三本柱

Genome

遺伝子

糖転移酵素蛋白質

蛋白質

Proteome

Glycoproteome

What is Glycoproteome

H13年4月∼H16年3月 H15年4月∼H18年3月 H13 14 15 16 17 18 H13 14 15 16 17 18 19 19

糖鎖構造解析プロジェクト

(Structural Glycomics / SG project)

生体機能での糖鎖機能解析

診断と創薬に向けて

糖鎖遺伝子

ライブラリープロジェクト

（GlycoGene / GG Project）

?

NEDOプロジェクトの期間

リコンビナント酵素の作成 基質特異性解析 cDNAクローニング 未知遺伝子 100個 (2001-2004)  既知遺伝子とのホモロジー 既知遺伝子 110個 (1986-2000) 糖鎖遺伝子 ゲノム配列 新規検索ソフトの開発 糖鎖遺伝子ライブラリー 220個 ORF タンパク質のアミノ酸配列 類似配列 モチーフ EST YES NO 日本 (GG以外) 33% GG プロジェクト 35% 米国 18% 欧州 13% アジア (韓国など) 1%

遺伝子クローニングの比率

偽遺伝子と判明したもの     18 発現解析 中など   27 クローニング・基質特異性解析 54

糖鎖関連遺伝子の網羅的クローニングの状況

糖鎖が原因となる疾患

糖鎖が原因となる疾患

1．癌

2．感染症（ウイルス、バクテリア）

3．糖尿病

4．免疫疾患

5．神経・筋・疾患

6．糖タンパク質性ホルモン

7．IgA 腎症

8．再生医療への応用

9．不妊症

10．血液型

11．その他

診断と治療に向けて

糖鎖が原因となる疾患

TM2の大腸癌患者組織に

おける発現変化

正常組織に比較し癌組織で発現量の増加が認められた（平均15倍）

0 2 4 6 8 10 12 14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 平均 患者番号 Expression (10 -3 X copies/ug, tot al RNA) 正常組織 癌組織

ガンと糖鎖

GalNAc

Ser/Thr

Gal

β1

3

Core 1 structure

ムチン型糖鎖（コア１構造）

Core 3 structure

ムチン型糖鎖（コア３ 構造）

GlcNAc

β1

3

癌

癌

J.B.C. 277:47724

J.B.C. 277:12802

ガンと糖鎖

GGプロジェクトでクローニングした遺伝子

発現が増加↑

G4, G5, G26

G34

K12

ST2, ST3

SP5

F3, F6

…etc.

発現が減少↓

G8, G10

K2, K3, K5,

K8, K11

O10

L4

SP3

…etc.

例）Gn-TV 発現が上昇↑

N-結合型糖鎖の構造変化 → → → → →

悪性化

（分解酵素からプロテクト）

糖転移酵素発現変化 → 糖鎖構造変化

糖タンパク質機能変化

がん化で発現が変化する糖転移酵素

マウス精巣におけるin situ hybridization

β3GalNAc-T2は、germ line

cells で発現している。

GalNAc

β1-3GlcNAc-R

精子 精娘細胞 精母細胞 精粗細胞

生体組織と糖鎖

GG

糖鎖遺伝子

SG

構造解析技術

糖鎖機能解析

（Functional Glycoproteomics)

癌

悪性度

早期診断

腎疾患

IgA腎症

再生医療

分化度

マーカー

その他

免疫

糖鎖を基盤とした

医療技術

予後の判断

治療指針

Sweet Medicine

(Glyco-Based Medicine)

Sweet Medicine

Our plan

Our plan

GTase Library

糖鎖・糖ペプチド標品

MS

n

測定

フラグメント DB

ペプチド、オリゴ糖

フラグメンテーション予測ツール

ESI

MALDI

糖鎖の構造解析

医療分野における糖鎖研究の展望

現在

5年後

10年後

糖鎖装飾による 医薬品の向上 全ての糖鎖の 構造解析が可能 糖鎖構造を指標と した疾患の診断 糖鎖装飾に 根ざした治療 糖鎖構造解析 技術の開発 疾患と糖鎖構造の関係の解明 糖鎖関連疾患のメカニズム解明

糖鎖研究の展望

糖鎖構造解析の進捗予測

1年後

3年後

5年後

10年後

感度

装置

対象

応用

IT

普及

1 pmol 糖鎖構造解析 システムの完成 ヒト型中性糖鎖 バイオ医薬の 品質管理 MSnデータ ベース 一部の専門 研究機関 50 fmol ヒト型全糖鎖 糖鎖機能解析 糖鎖統合 データベース 糖鎖研究に 携わるラボ 1 fmol 装置の小型 軽量化 実験動物の 全糖鎖 •疾患マーカー •病理切片診断 •選択的断片化法の確立 •全自動解析装置 •ヒトグライコーム •ヒトグライコプロテオーム バイオ系ラボ 植物・微生物を 含む全糖鎖 病院

糖鎖構造解析の進捗予測

４．薄膜シリコン太陽電池開発の進展

太陽光発電研究センター

近藤道雄

19 24 31 43 60 91 133 205 318 452 0 200 400 600 800 1000 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 累積導入量 [MW] その他 欧州 米国 日本 60 69 78 89 126 155 201 288 391 560 17 17 16 21 35 49 80 129 171 251 0 100 200 300 400 500 600 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 年 生産量 (MW) 全世界 日本 欧州 米国 そ の他 IEA-PVPS（国際エネルギー機関・太陽光発電プログラム）報告 T1-08:2000より

PV News Vol22 No3 March 2003, May 2003

産業・事務用 8.8% 公的施設用 2.8% 自家用／その他 0.1% 電力応用商品 2.9% 民生用 1.2% 住宅用 84.3% 国内用途別 太陽電池 出荷量 178,098 kW (2002)

•

日本は、太陽電池の生産量およ

び導入量において世界のトップ。

•

住宅向け系統連系形が牽引。

累積導入量

太陽電池生産量

用途別出荷量（太陽光発電協会調べ）

2010年 482万ｋW

国内太陽光発電導入の概況

太陽光発電低価格化の推移

（PVTEC 資料）

モジュール システム

56%

66%

住宅用３ｋWシステム （結晶シリコン）

新技術の必要性

0

100

200

300

400

500

1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002

Module Inverter Others Construction

Co

st

(x

10

0

0

0

J

P

Y)

year

大幅なコストダウン

[参考：太陽光発電の展開イメージ]

従来型系統連系システム 産業用 住宅用 場内高電圧連系自家消費システム 7円/kWh ∼50円/kWh 30円/kWh 23円/kWh 14円/kWh 発電コス ト 蓄電池付システム バルク結晶シリコン に加え薄膜(シリコ ン、化合物)太陽電 池も登場へ シリコンでも化合物で もない新材料も 登場 自律度向上型シ ステム展開 アクティブ ネットワーク制御 海 外 地域コミュニティPVシステム 広域連系PVシステム 新エネルギネットワーク SHS(ソーラーホームシステム) VLSPV 2002 2007 2010 2020 2030 水素製造 <<システム技術>> 系統に負担をかけないシステム 単独型から統合型システム システム大型化 BOS長寿命化 超薄型／多接合化 による高性能化 <<電池技術>> 技術の世代交代による 低コスト化の実現 _{新材料(色素等)・新構造太陽電池}

[参考：太陽光発電の展開イメージ]

従来型系統連系システム 産業用 住宅用 場内高電圧連系自家消費システム 7円/kWh ∼50円/kWh 30円/kWh 23円/kWh 14円/kWh 発電コス ト 蓄電池付システム バルク結晶シリコン に加え薄膜(シリコ ン、化合物)太陽電 池も登場へ シリコンでも化合物で もない新材料も 登場 自律度向上型シ ステム展開 アクティブ ネットワーク制御 海 外 地域コミュニティPVシステム 広域連系PVシステム 新エネルギネットワーク SHS(ソーラーホームシステム) VLSPV 2002 2007 2010 2020 2030 2002 2007 2010 2020 2030 水素製造 <<システム技術>> 系統に負担をかけないシステム 単独型から統合型システム システム大型化 BOS長寿命化 超薄型／多接合化 による高性能化 <<電池技術>> 技術の世代交代による 低コスト化の実現 _{新材料(色素等)・新構造太陽電池}

NEDO 2030ロードマップ

太陽光発電技術開発ロードマップ

ミッション ： 太陽光発電の産業化と普及を加速する研究開発。

太陽電池の超低コスト化を可能にする技術

  （高効率化、高スループット、低温化など）

中立的立場での標準化、評価 

システム評価、運用技術 〔発電量予測〕

国際協力 （先進国、途上国）

2010年政府導入目標 482万kW ( 発電量 ~ 0.5 %) ← 現状 64万ｋW

メガソーラー 1000 kW (発電量 0.8％） 

実証研究

  

太陽光発電研究センター

多結晶シリコン製造工程

スライスロス、時間 → １/２ 以下

材料のグレード

（NEDO HP）

Device processing

Passivation, Electrode Printing

現状 １９％ （小面積）

薄膜シリコン製造工程

p-層

i-層

n-層

1 m

p-層

i-層

n-層

電極

レーザパターニング

 

効率

 （多結晶 ∼ 12％）

 a-Si:H      7~ 8 %

a-Si:H/µc-Si:H ~10% →

12%

量産性 → 低コスト化

Voltage (V) 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 Current density (mA/ cm 2 ) 0 2 4 6 8 10 12 14 J_sc : 12.5 mA/cm2 V_oc : 1.35 V FF η : 0.74_{: 12.4%}

glass/ type-U/ a-Si p-i-n (0.35 µm)/ µc-Si p-i-n (4 µm)/ ZnO/ Ag

Area: 1 cm2 p層 界面バッファ層 i層 n層 p層 i層(µc-Si) n層 金属電極 封止材 透明導電層 基板+透明導電膜ム ボトムセル （微結晶シリコン ） トップセル (アモルファスシリコン) ZnO中間層  V V

光劣化

 （typ. 15%)

0.3

µm

~ 2

µm

製膜速度

 (typ. 0.1nm/s) 

薄膜シリコンタンデム太陽電池

劣化後変換効率 10％

製膜速度2.5nm/sにおいて9.5％以上

量産可能プロセスで効率13％以上

課題と

目標

【研究内容】 トライオード法およびナノ結晶埋め込みアモルファ スシリコンを太陽電池に適用し、高光安定アモル ファスシリコンを開発した。 光劣化率を従来の1/4の5%以下にまで低減した。 またp/Iバッファ層の最適化により初期効率を高め 劣化後変換効率として世界最高レベルの9.24%を 得た。 【概要】 高光安定アモルファスシリコンを開発し光劣化率を従 来の1/4の5%以下にまで低減した。劣化後変換効率と して世界最高レベルの9.24%を得た。 【開発技術はどう使われるか】

・ 

薄膜シリコンタンデム太陽電池 ・ 高安定薄膜トランジスタ（液晶パネルディスプレイ)

高光安定アモルファスシリコン太陽電池開発

(電圧 V)

電流密度 

mA/cm2

低劣化アモルファスシリコン太陽電池の特性 0 2 4 6 8 10 12 14 16 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 J[mA/ c m2] V[V] Initial Stabilized

劣化後 9.24 %

高性能アモルファスシリコンの高光安定 化を図り、この膜を活性層に用いたアモ ルファスシリコン太陽電池において安定 化後変換効率10%以上を実現する p/Iバッファ層の最適化により初 期効率を高め安定化後変換効 率として従来の8.5%から世界最 高レベルの9.2４%を得た 【15年度計画】 【15年度実績】

p層 界面バッファ層 i層 n層 基板+透明導電膜ム p層 界面バッファ層 i層 n層 基板+透明導電膜ム

高光安定アモルファスシリコン太陽電池開発

太陽光

反射ロス

新規界面バッファ開発 → 反射ロス低減

 （特許申請済み）

光劣化

欠陥生成

p/i バッファ層 適正化 → 

劣化率低減

低SiH2アモルファスシリコン開発 → 

劣化率低減

 （SiH2 一次元構造 → 準安定）

VHF プラズマ技術

水素希釈法

トライオード法（ラジカルシーブ）

 → SiH3 純化技術

Cathode

SiH

₄

VHF

exhaust

Substrate

Mesh

d

V Anode

SiH3

【研究内容】 ４Torr以上の高ガス圧力下で放電電極間距離を10ミリ程度 に狭めることで高速製膜時の膜質低下を抑制できることを 見出した。 ２３A/sの製膜速度時に単接合セルで9.1%の変 換効率を得た。 さらに電極形状をホロー形状とすることに より８０A/sの製膜速度において５ｘ１０^15cm-3の低欠陥密 度を達成した。 【概要】 ８０A/sの製膜速度において５ｘ１０^15cm-3の低欠陥密 度を達成した。２３A/sの製膜速度時に単接合セルで9.1% の変換効率を得た。従来問題であった高速化における効 率の低下をほぼゼロにまで低減した。 【開発技術はどう使われるか】

・

薄膜シリコンタンデム太陽電池

Voltage (V)

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

Current

densit

y (mA/

cm

2

)

0

5

10

15

20

25

J

_sc

: 23.7 mA/cm

2

V

_oc

: 0.528 V

FF

η

: 0.73

: 9.13%

Area : 0.25 cm

2

d

_i

: 2.3 µm

R

_d

: 2.3 nm/s

微結晶Si薄膜高速高品質化技術開発

製膜速度10倍以上まで性能維持

（世界最高速、最高効率）

高速製膜された微結晶シリコン太陽電池特性

微結晶Si薄膜高速高品質化技術開発

VHF高圧枯渇法 （産総研オリジナル技術）

世界中でデファクト化 （技術移転中 MHI）

従来法 （低圧法 < 1 Torr）

高圧枯渇法 （∼10Torr)

+

+

+

水素原子

SiH3ラジカル

SiH4 + H2 から効率的にHとSiH3を生成（イオン抑制）

+

AIST メガソーラタウン

1MWp アジア最大 6500 m2 5600 panels

10

6

kWh /year → 0.8 % of total(AIST)

PV累積導入目標 @2010

単結晶 46% 多結晶 47% ヘテロ接合 5% アモルファス 2%

単結晶

多結晶

多結晶

_多結晶

ヘテロ接合

アモルファス

単結晶 29% 多結晶 54% ヘテロ接合 6% アモルファス 6% その他 5% 単結晶 多結晶 ヘテロ接合 アモルファス その他 電池出荷 市場シェア ＃太陽電池だけでなく、パワーコンディショナについても 家庭用4kWユニットと産業用10kWを複数種類使用。 つくばセンター 電池構成 アモルファス 2%

各種太陽電池の比較

５．津波堆積物が示す千島海溝

プレート間地震の連動

活断層研究センター

杉山 雄一

2003年十勝沖地震による

石油タンクの火災（苫小牧）

1952年十勝沖地震による津波

（十勝大津港）

 

津波堆積物と津波シミュレーションによる

500年に1度の巨大津波の研究

活断層研究センター

活断層研究センター

津波堆積物と津波シミュレーション

霧多布における20世紀の地震の津波

浸水域は海岸から2km未満

1952年十勝沖地震津波

1960年チリ地震津波

十勝沖地震調査委員会，

十勝沖地震調査委員会，

1954

1954

チリ津波合同調査班，

チリ津波合同調査班，

1961

1961

釧路

北海道を襲った地震津波

浸水域が海岸から3km以上に達する巨大な津波

樽前（1739）火山灰

駒ケ岳（1694）

津波によって運ばれた砂

平均繰り返し間隔

~ 500 年

•過去1000年間に 砂層2枚

•過去2500年間に 砂層5−6枚

20世紀のプレート間地震とは異

なる津波波源

巨大な津波は繰り返し発生した

巨大津波の繰り返し発生

津波シミュレーションで津波堆積物の分布を再現

巨大な津波はプレート間地震の連動に

よることが分かった

nature

nature

vol. 424

vol. 424

p.660

p.660

-

-

663 August 7,

663 August 7,

2003

2003

成果の公表

成果の公表

巨大津波の原因

北海道太平洋岸における

津波被害予測図

本格研究の「製品」としての津波被害予測図

本格研究の「製品」としての津波被害予測図

津波被害予測図

検討会での議論：産総研に求められているもの       

検討会での議論：産総研に求められているもの       

 

 

津波浸水

津波浸水

履歴図      

履歴図      

 

 

ハザードマップのための震源像の提供       

ハザードマップのための震源像の提供       

 

 

ハザードマップ自体は中央防災会議・地方自治体が作成

ハザードマップ自体は中央防災会議・地方自治体が作成

H15

H15

年度，外部委員による検討会を

年度，外部委員による検討会を

3

3

回開催      

回開催      

  

  

研究者（北大，北海道立地質研究所）      

研究者（北大，北海道立地質研究所）      

  防災担当者（北海道庁，札幌管区気象台）       

  防災担当者（北海道庁，札幌管区気象台）       

  第

  第

1

1

回 

回 

5

5

月

月

7

7

日，第２回 

日，第２回 

10

10

月

月

10

10

日，第３回 

日，第３回 

12

12

月

月

19

19

日

日

国・自治体による地震発生予測，地震・津波被害予測への利用

・

地震調査研究推進本部

：「千島海溝沿いの

地震活動の長期評価について」 を15年3月

公表（左図）

・

北海道庁

：広域津波ハザードマップの作成

を検討中

60% 20 30% 30% 40% 次の30年間にM∼８クラスの地震が発生する確率

・

中央防災会議

「日本海溝・千島海溝周辺海溝型地震に関する専門調査会」 ：現在，審議

中

・

北海道庁・北海道大学・産総研活断層研究センター共同

：文部科学省防災研究成果普及

事業に応募（現在，被選考中）

以下の予測や計画では，本研究の成果である

十勝沖及び根室沖の連動

とそれによ

る

巨大津波

が重要な要素となっている．

地震・津波被害予測の活用

計測標準研究部門

６．耳式体温計校正技術とSARS検査への応用

計測標準研究部門

田中 充

（１） 耳式体温計に対する産総研の対応

（２） 技術的問題点の解決と標準供給体制の整備

（３） 社会貢献

・ 信頼性の確保、品質の高度化

を達成

・ SARS感染拡大防止のための国際協力

（４） 今後の展開

  耳式体温計校正技術と

        SARS検査への応用

計測標準研究部門

社会基盤（標準）トピック

（１）耳式体温計に対する産総研の対応

・ ばらつき大きい

・ 検温値が高めに出る

・ 工業規格の整備 

  

関係省庁、製造業者、消費者、学識経験者間の取りまとめ

     １９９８∼１９９９年度 「新型体温計調査研究委員会」

     ２０００年度       工業規格の標準化  

       「赤外線式体温計JIS原案作成委員会」

・ 標準供給体制の整備

解決策

100 1,000 10,000 100,000 1,000,000 10,000,000 1995 1996 1997 1999 2000 2001 水銀体温計 電子体温計 耳式体温計

体温計国内生産(輸入)本数

高速 (1sec ∼ ) , 非接触な体温測定が可能 

1997年∼  一般家庭に急速に普及

1998年∼ 

 消費者からの反応

・・・新聞、各種メディアに掲載

社会基盤（標準）トピック

（２）技術的問題点の解決と標準供給体制の整備

耳式体温計

工業用赤外放射温度計

温度範囲

35 ∼ 42 ℃

0 ∼ 500 ℃

測定視野

広視野 （約90

o

）

狭視野 （約5

o

）

精度

±0.2 ℃

約 3 ℃

耳式体温計に特化した（

広視野、高精度

）

新たな標準設備の設計、標準供給体系

を整備

耳式体温計用

標準黒体炉システム

特徴

 １．広い視野角に対応した高性能な黒体空洞の開発

 ２．国際温度目盛に基づいた精密な黒体放射輝度の実現 

   不確かさ 0.03 ℃ （k = 2)

世界最高水準の標準技術の確立

社会基盤（標準）トピック

（３）社会貢献

２００１年度 ： 

標準供給の開始

        

国内事業者（７社）との体温域黒体炉比較測定

国内製造事業者の標準設備に対するトレーサビリティの実現

２００２年度 ： 

日本工業規格原案

 完成

信頼性の確保、品質の高度化を達成

２００３年度 ：

産総研主導

の世界初の体温域黒体炉の

国際比較

国家標準の同等性の実証

参加機関：

産総研 

    ： ＪＩＳ準拠標準黒体炉

    

 PTB （独）, NPL（英） ： ＥＮ準拠標準黒体炉

±0.05 ℃ の範囲で一致

±0.015 ℃の範囲で一致

社会基盤（標準）トピック

SARS感染拡大防止のための国際協力

２００３年初頭 SARS（重症急性呼吸器症候群 ）患者の急増が深刻な社会問題化

空港等での感染者の出入国管理強化

体温38度以上

の患者のスクリーニング

  （中国国家質量監督検疫験検総局）

 

—耳式体温計、熱画像装置

による信頼性の高い

スクリーニングが必要

耳式体温計等の校正・試験技術の整備が

アジア諸国の緊急課題となる 

体温域黒体炉の緊急供与と技術支援

（２００３年５月∼６月）

・支援要請に基づき、シンガポール（SPRING)及び台湾（ＩＴＲＩ）へ

 産総研の体温域標準黒体炉を緊急供与（産総研校正証明書付き）

・中国（ＮＩＭ）へ技術情報の提供     

社会基盤（標準）トピック

（４）今後の展開

② 耳式体温計のISO/OIML（国際法定計量機関勧告）化 予定

   製品の品質、性能、安全性、試験方法などに関する

  国際規格の統一を産総研主体として活動

  ２００４年 ６月 ＯＩＭＬ ＴＣ１８ ＳＣ２ 開催予定

① ２００４年度計画 アジア太平洋地域におけるＡＰＭＰ補完比較

目標；

 計量標準の国際相互承認、および、規格の世界的な統一により、

国民生活の安全・安心の確保

産総研がパイロットラボとして参画 （黒体炉の提供）

社会基盤（標準）トピック

 

産総研のリーダーシップによる国際協力体制の強化