2021.APR.
Quarterly

VOL.113

I nformation
新型コロナウイルス不活化技術を完成
SEMICON China 2021報告
サムコ科学技術振興財団
研究報告集の掲載を開始

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S amco-Interview

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東海国立大学機構 名古屋大学 副総長

藤巻 朗 先生

À la carte 京の台所を訪ねて4 とうふ料理 豆水楼

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T echnical-Report
次世代HCG-VCSELの加工技術

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Information

新型コロナウイルス不活化技術を完成
当社は、公益財団法人京都産業21から交具類のウイルス不活化を目的として、新付された補 助 金を使 用し、Aqua Plasma®

型コロナウイルスをAqua Plasma®を用を応用した新型コロナウイルス不活化技術

いて不活化する技術を完成させ、東京大を完成しました。

学 生 産 技 術 研 究 所で 効 果 確 認 を 行 い

当 社 は、2020年6月12日に、公 益 財 団(注)、本事業を終了しました。今後は、本法人京都産業21より新型コロナウイルス感技術を当社のヘルスケア事業に取り入れ染拡大防止に貢献する製品等の開発、量産て事業化を図る予定です。

化の取り組みを支援する『新型コロナウイ(注)エンベロープと一本鎖RNAを持つ新型コロナウイルスと同様のレンチウイルスを用いて効果確認を行いました。

ル ス 感 染 症 対 策 技 術 結 集 事 業』として2,000万円の補助金の交付を受けました。
この度、医療用マスクを始めとする医療器

SEMICON China 2021報告
3月17日から19日までの3日間、上海新国際博覧中心（SNIEC）において、半導体サプライチェーンの展示会「SEMICON China 2021」が開催されました。昨年は新型コロナウイルス感染症による影響で延期しておりましたが、本年は予定通りの開催となりました。
当社は、出展小間数を拡大し、マイクロLEDやVCSEL、InPレーザー、量子センサーなどの最新の技術データを加工装置とともに紹介いたしました。

サムコ科学技術振興財団 研究報告集の掲載を開始
サムコ科学技術振興財団では、薄膜、表面および界面の分野の若手研究者に研究助成金をお送りしています。
この度、助成対象者の研究成果報告をまとめた「研究報告集」を、財団ホームページに掲載を開始いたしました。
研究報告集は、第2集まで発刊しており、今後も年に1回発行を予定しております。
冊子版の郵送を希望される方は、以下の問い合わせ先までご連絡ください。
掲 載 U R L ： https://www.samco.co.jp/foundation/document/
問い合わせ先：〒612-8443
京都市伏見区竹田藁屋町36番地 サムコ株式会社内一般財団法人サムコ科学技術振興財団
E-Mail：samco-sft@samco.co.jp

表紙写真 ● 京の春は桜で染まる「御室花まつり」（仁和寺） 3月20日〜 5月9日（予定）仁和寺は仁和4（888）年に創建され、現在は真言宗御室派の総本山。満開の桜の間から覗く五重塔の写真は人気があります。金堂前の染井吉野、鐘楼前の枝垂桜などが競って咲き誇り、中でも中門内の西側一帯には京都で一番遅咲きの桜として江戸時代から人々に親しまれる約200本の「御室桜」の林があります。約2m〜3mと樹高が低いのが特徴で、例年の見頃は4月上旬〜中旬。建物と同様にその美しく華やかな風
景は平成6年に登録された世界遺産の名と共にゆっくり味わいたいものです。
vol.113 / 2021. APR.

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Samco-Interview

プロフィール
学

歴 1987年3月 東北大学 大学院工学研究科 電子工学専攻博士後期課程
工学博士（東北大学）

修了

受賞歴 1992年 （財）
日本学術振興会超伝導エレクトロニクス第146委員会賞
2001年 （財）武田計測先端知財団 武田研究奨励賞優秀研究賞
2004年 （社）未踏科学技術協会 第8回超伝導科学技術賞
2016年 （公社）応用物理学会フェロー表彰
2020年 The IEEE Awards for Continuing and Signiﬁcant Contributions in the Field of Applied Superconductivity
職

歴 1986年4月‒1988年3月 日本学術振興会特別研究員（東北大学 大学院工学研究科）
1988年4月‒1992年3月 名古屋大学 工学部 助手
1992年4月‒1993年12月 名古屋大学 工学部 講師
1994年1月‒2004年3月 名古屋大学 大学院工学研究科 助教授
2004年4月‒
名古屋大学 大学院工学研究科 教授
2019年4月‒2020年3月 名古屋大学 理事・副総長
2020年4月‒
東海国立大学機構名古屋大学 副総長
ふ

東海国立大学機構 名古屋大学 副総長

じまきあ き ら

藤巻 朗 先生

今回のSamco-Interviewは、名古屋大学の藤巻副総長に、最近注目されている超伝導デバイスなどのご研究についてお話を伺いました。
（緊急事態宣言の発令中のため、オンライン形式でお話を伺いました）▶ 藤巻先生のご研究についてご紹介ください。
「世界で一番速いコンピュータを作りたい。」という目標を掲げ、超伝導を利用した超高速超低消費電力を有する単一磁性素子回路技術の研究や、磁性ジョセフソン素子を用いた次世代量子デバイスの実現を目指しています。
AIの進展により、ありとあらゆる場にコンピュータの活躍の場が広がる一方、データ量は増大しています。扱うデータ量が増えれば、データセンターの消費電力も増えます。今でも全発電量の約5〜10％がデータセンターで使用され、この電力消費の増加が社会問題になろうとしています。
より高速で低消費電力なコンピュータが求められる中、私どもは超伝導エレクトロニクスを利用した基盤技術の研究を行っております。
まず、計算速度の話をします。現在の計算機を支える半導体集積回路中では、質量を持った電子が動くわけですが、その電子による信号伝送には必ずエネルギーが必要であり、また光の速度よりどうしても遅くなります。本質的に信号伝送の速い回路を作る場合、光の速度で信号が動くようなものを作らねばなりません。私どもの研究室では、超伝導のループを作り、その中の磁束が量子化されるという超伝導独特の物理現象を用いて、超高速かつ低消費電力を成しえる単一磁束量子回路について研究をしています。磁束には質量はありませんので、動き始めると光の速さで動きます。また、その動きを止めることもできるという特 徴も備えています。これらの 特 徴を活 かし、コンピュータの論理回路を構成することを、学生時代に入った研究室で研究をしていました。最近
では、より高度なことができるようになり、磁束量子を信号にした8bitのマイクロプロセッサを作れるようになりました。一般的な半導体のマイクロプロセッサは1〜2GHzの周波数で動きますが、超 伝 導 技 術 を 使 えば50GHz以 上 の 周 波 数 をvol.113 / 2021. APR.

実現できるため、単純に速度を約50倍にできる高い 可 能 性を備えています。小さな回 路であれば100GHzを超えることも検証済であり、従来の半導体ではできない高速化を実現しております。

次に、一体どれほどの低消費電力化が可能なのかという話に移ります。単一磁束量子回路の消費電力は、従来の半導体と比べて1万分の1ほどです。ただし、超伝導は冷却を要するというマイナス点があり、そのマイナス分を仮に千倍と考えると、計算上、消費電力は10分の1程度で済むことになります。そこに前述の速度が50倍ともなれば、速度×消費電力という掛け算によって数百倍のアドバンテージがあると考えています。超伝導は抵抗がゼロではありますが、実際は全く電力を消費しない訳ではなく、多少なりとも消費します。停止したり動かしたりするとエネルギーのロスが起こります。

上記の図は、充放電現象を伴わない論理回路と配線の図で、縦軸を電圧、横軸を時間とし、半導体回路と単一磁束量子回路を比較しています。現在の半導体回路では100ピコ秒程度で立ち上がってスイッチします。このスイッチング動作を私どもの単一磁束量子回路ではインパルス状のパルスを用いて行います。パルスの時間幅は5ピコ秒と非常に短時間です。時間軸をなぞってできる三角形の部分でエネルギーを消費し、その後すぐに消費しなくなるというイメージです。面積の大きさが消費エネルギーに対応するため、半導体回路に比べ、消費電力が大幅に削減できます。すでにマイクロプロセッサを50GHzで動かす基盤は構築できています。

一方、磁性体と超伝導体を組み合わせた新しい素子（磁性ジョセフソン素子）を集積回路に使うことも可能となりました。この素子を、単一磁束量子回路の考え方に当てはめると、さらに消費電力が1桁小さい半磁束量子回路が組み上げられます。今は、この回路によって高速低消費電力のメモリーの構築を目指しています。

磁性ジョセフソン素子40um▶ご研究を始められたきっかけと現在に至る経緯についてご説明ください。
子供の頃から電子工作が好きだったこともあり、東北大学の工学部電子工学科へ進学しました。研究室を選ぶ際、実は超伝導とは全く関係のない生物物理の研究室を希望し、配属も決まっていました。ただ、その教授から兼務している超伝導回路の研究室へ配属を勧められ、結局当初から超伝導の研究に携わることとなりました。その研究室は、磁束量子を情報の担い手とするような世界に先駆けた研究をしていました。
先輩もいないという状況でしたが、逆に何でも好きなことができました。喫茶店などで流行していたインベーダーゲームを見て、「これを超伝導で作れば速くて面白そうだ。じゃあ超伝導で速いものを作ってみよう。」と思って研究を本格的に始め、今の「世界で一番速いコンピュータを作りたい。」という目標に至っています。
▶将来の展望についてご説明ください。
超伝導の研究を始めて40年ほどが経ちました。半導体の速度は、1MHzから1GHzまで千倍ほど速くなり、様々なものに応用が進みました。
一方で、超伝導には解決すべき課題があり、いまだに研究の域を出ておりません。ただ、この40年間淘汰されずに生き残っており、半導体には無い高速性と低消費電力性という魅力があるのも事実です。超伝導の研究も2000年頃に、私が学生時代から取り組んでいた磁束量子を使う単一磁束量子回路に方式が置き換わりました。その結果、マイクロプロセッサへの応用や、半磁束量子回路と言ったさらに低消費電力化を図る工夫ができるようになりました。従来の半導体に比べ、速さが100倍、消費電力は1万分の1という優位性があり、冷却のペナルティを考慮しても半導体に太刀打ちできるため、将来は半導体と超伝導の共存も可能であると考えています。
ここでメモリーの話をいたしますと、メモリーは原理的に今以上の低消費電力化、高速化が困難と言われています。メモリーでは1ビットの記憶を担う記憶セルがマトリクス状に並んでおり、x軸とy軸の交点の記憶セルで情報の書き込み、読み出しをします。一般的には、交点を確実に作り出すため、x軸やy軸の配線全体を充電しなければなりません。この長い配線の充電に大きなエネルギーと長い時間を要します。一方、私どもは、磁性ジョセフソン素子を用いて、低電力大容量メモリーを研究室内で作製する研究を進めています。この記憶セルでは、書き込みに必要なエネルギーを熱力学的限界まで低減化させることができます。これにより、インパルス状の電磁波パルスを利用した番地指定が可能となります。パルスは光速でx軸やy軸を伝搬しますし、充電がなくなりますので、高速化と低消費電力化が図られます。このメモリーの集積化については産業技術総合研究所と共同研究をしています。産業技術総合研究所から従来の超伝導集積回路のチップをいただき、そのチップ上に磁性ジョセフソン素子を私どもの研究室で試作します。その工程の中でサムコさんのエッチング装置（RIE-10NR）が活躍しております。
これら超伝導を用いたマイクロプロセッサ、メモリーなどの技術開発が進むにつれて、実用化の障害となっていた課題を解消でき、その先の半導体システムと共存する姿が見えてきたと感じております。また、超伝導量子計算機の研究も進めており、これと結び付けることができれば、名実ともに世界で一番速いコンピュータが実現できます。
▶弊社の装置をご使用いただいておりますが、ご感想をお聞かせください。
満足しております。当研究室に、エッチング装置（RIE-10NR）が2台あり、超伝導材料のニオブと窒化ニオブ薄膜のエッチングに加えて、配線層のコンタクトホー ル 形 成 に向 け、シリコン 酸 化 膜（SiO2 膜）をエッチングする際に使用しております。前述の産業技術総合研究所から提供されるチップは数が限られ非常に貴重であるため、加工の失敗は許されず、エッチング装置には高い制御性と再現性が求められます。技術が未熟な学生もサムコさんの装置を使っていますが、トラブルになったことは聞いたことがなく、非常に優れた制御性、再現性を有した信頼性の高い装置であると感じております。

▶日頃のご研究において心掛けておられることはどのようなことでしょうか？

学部生の頃、研究室の教授から「物事の本質を考えろ」と、指導を受けたことを今でも覚えています。
その後は、物事や事象の本質を考えるようになり、研究に打ち込む姿勢も変わりました。今でも常に心掛けており、学生にも伝えるようにしております。
▶座右の銘をお教えください。
研究をしていると自分の思い通りにいかないこともあります。その時は「人事を尽くして天命を待つ」という、ことわざを頭に思い浮かべます。重要なのは前半で、本当に自分のできることを精一杯やったのか？と、自らに問いかけるようにしています。
こうせいおそまた、教育に携わる者として「後生畏るべし」という言葉も常に念頭に置いております。実は本学の附属高等学校には、将棋の藤井聡太さんが在学していました。キャンパスで見掛ける機会は無かったのです
が、年齢の若い方でも凄い人はいますよね。藤井さんも私よりはるかに年下ですが、将棋で私が藤井さんに勝てるわけがありません。世界には才能を持っている若い人が沢山いますので、「後生畏るべし」の言葉のように、今後も将来有望な若い人達の才能を伸ばしてあげられる教育者でありたいと思っております。
▶休日などはどのようにお過ごしでしょうか？

最近は大学の仕事が多く、休日にゆっくり過ごすことが難しくなっています。元々、モノを作るのが好きだったこともあり、最近はテレワーク用としてPCディスプレイを設置する架台を自作しました。また、今やりたいことは真空管のラジオを作ることです。今の時代、そもそも真空管が売っていないのですが、実は10年ほど前に秋葉原で購入済みです。これで準備万端と思いきや、真空管を装着するソケットを買い忘れてしまい困っております。ドイツの知り合いに話を聞くと、ドイツでは今でも真空管ラジオのキットが販売されているらしく、それを買った方が早いかもと思っております。こういった夢を見ながら休日は過ごしております。
▶最後にサムコに対して一言お願いします。
サムコさんには、私たち研究者にとってずっと味方でいてほしいと思っております。研究開発用の装置は、試料の大きさがまちまちだったり、条件がまちまちだったり、高いフレキシビリティが求められます。一方で、必ずしも台数が出ないかもしれません。ただ、いつか大きく化ける技術となるかもしれず、そこに期待して、今後もご協力いただければと思っています。プ
ラズマを用いた装置は、想定外のことが起こりやすいのですが、サムコさんの経験を活かしていただいて、できるだけ制御性、再現性の高い装置を供給していただけますと、我々研究者の成果も出やすくなり、非常に助かります。今後もご支援をお願いいたします。
お忙しいところ貴重なお時間を頂き、誠にありがとうございました。

3-4À la carte

京の台所を訪ねて 4
日本の食文化を形づくる伝統食品の一つに豆腐があります。特に京都の豆腐の美味しさは広く知られており、伝統の京料理の技をもって作られた豆腐料理の名店「豆水楼」木屋町店を訪ねました。

腐懐石「八坂」は昼・夜ともに人気のメニュー。祇園店で始まったベジタリアン向けの「六波羅」は、魚介類や肉、乳製品などを一切使っていない新しい豆腐懐石で、京都を訪れる外国人の方の注文が多いことから、両店で提供するようになりました。
コロナ禍にあっても地元客に愛され続けていますが、とりわけ昨年4、5月に辛「京都を訪れたら一度は豆腐料理を食べかったのは「食材を活かせなかったこと」。和ておきたい」といわれる京都で、豆腐料理の食が世界的に注目される一方で、日本人の専門店として注目されているのが豆水楼 木

食事は欧米化し、日本料理店が苦戦する中屋町店です。御池通りと木屋町通りの交差で、豆水楼は、町家と料理の良さ、リーズナブ点の近くの路地を入ると、出合うのが同店。

ルな価格に加え、気楽に 利用できることで大正時代の町家という伝統の佇まいが、古きお客様を魅了しており、日本の味を見直す人良き京都にいざなってくれます。店長の本田を確実に増やしています。
「お豆腐はシンプル

福良さんは「京都らしさを感じられる豆腐料で、お塩だけでも美味しく召し上がっていた理を作りたい」と語ります。観光シーズンにはだけるもの。まずは日本の方々に味わってい国内外の旅行客を大勢迎え、今も地元のただければと思っています」と本田さん。

ファンを増やしている理由について、「落ち着木屋町店の東にはいた雰囲気の町家で気軽に食事をとってい鴨川が流れ、5〜9月ただけることではないでしょうか」と説明してくまで川床（約50席）がれます。

設けられます。京 都

1階にはカウンター席や、鴨川と東山を借の夏の風物詩、納涼景にする客室も完備。2階は大人数にも対応

床が待ち遠しい季節できるテーブル席の広間です。の到来です。

名物は「冷しおぼろ豆腐」（冬期は「おぼろ湯豆腐」）。国内産の大豆を使用し、天然にがりで仕込んだ逸品です。原料の価格変動などの苦労はありますが、安全で安心できる料理にこだわり、伝統の豆腐がもつ美味さを届けています。また、さまざまな食材に合わせられるのが豆腐の特長です。一番人気のコー
ス料理「高瀬川」では、汲み上げ湯葉の造りとうふ料理 豆水楼［木屋町店］

京都市中京区木屋町通三条上ル上大阪町517-3
TEL 075-251-1600
営業時間
月〜土 昼11：30〜15：00、夜17：00〜22：00
日・祝 昼11：45〜15：00、夜17：00〜21：30※ラストオーダーは閉店の1時間前になります※無休（年末年始と川床設置の休業有り）

ホームページ http://tousuiro.com/

や名物おぼろ湯豆腐のほか、季節の蒸し物など、京野菜などの旬の食材を活かした 旬の豆腐料理 を提供。
「冷しおぼろ豆腐」は、すぐに食べきれる美味しさ。お代わりもできます。
また豆水楼 祇園店は、八坂神社や高台寺、清水寺に近く、祇園エリア散策時の食事処に最適です。築130年の町家で、 離れの蔵にはテーブル席が設けられています。豆vol.113 / 2021. APR.

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Technical-Report〜次世代HCG-VCSELの加工技術〜【サムコ㈱ プロセス開発1部】■はじめに■実験結果2：HCG-VCSELの加工

1977年、東工大の伊賀教授（当時）により発明された面発光活性層の上部DBRを回折格子に置き換えることでVCSELの高レ ーザ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser; VCSEL）の 市 場性能化が可能である。図1(b)は高屈折率サブ波長回折格子(Highは、近年、光通信やセンサー用途で拡大している。VCSELの生産

index Contrast sub-wavelength Grating; HCG) -VCSELと呼ばれ、エピ層の薄膜化だけでなく偏波制御機能をもった次世代VCSEL

工程では、ドライエッチングやプラズマCVD装置が必要とされ、当として注目されている。1) レジストマスクでパターニングされた社の製品も研究開発から量産までワールドワイドで数多くのユーGaAs-VCSELの最新ドライエッチング加工例を紹介する。

6inch GaAsウエハのHCG加工例を図5に示す。エッチング深さ
340nm、GaAs(275nm)/Air-gap(190nm)間 隔 のHCGを 作 製し

■実験結果1：VCSELメサ加工

約5であった。垂直かつ平滑な側壁が得られ、6inch面内均一

ザ ー に 利 用されて いる。本 稿 で は、当 社RIE-400iPを 用 い たた。エッチングレートは約50nm/min、レジストとの選択比は性は±3.3%と非常に良好であった。

現在製品化されているVCSEL構造を図1(a)に示す。VCSELデバイスが完成されるまで、メサ加工や素子分離加工など複数のドライエッチング工程が必要となる。多層膜反射鏡(DBR)と活性層■まとめ

垂直メサ加工例を図2に示す。エッチングレートは320nm/min、た。VCSELは2017年iPhone Xへの採用をきっかけに他のスマーをエッチングする工程がメサ加工である。3inch VCSELウエハの当社最新GaAs-VCSELのドライエッチング加工技術を紹介しSiNマスクとの選択比は25であった。エッチング側壁は、明瞭なトフォンにも搭載され始めている。また、LiDAR (Light Detection

かがえる。

きな市場も見込まれる。当社装置を選定頂いたお客様には、
ドラ

ンドポイント波形を図3(a)及び(b)に示す。どちらの波形もDBRや

VCSELの普及とこの分野の発展に貢献していく。

DBRコントラストが観察できることから非常に平滑であることがう
上記エッチング中に取得した干渉反射型及び発光分光型のエ活性層を検出でき、狙い深さでエッチングを停止することができる。エンドポイントは、VCSELウエハの品質向上に有効である。

6inchウエハでも高速垂直加工が実現できるプロセス技術を開発した。エッチングレート約2μm/minでエッチングしたGaAsメサand Ranging) やOCT (Optical Coherence Tomography) な ど 大

イエッチング装置と最新の加工技術をセットで提供する。今後も、■参考文献
1）High-Contrast Grating VCSELs; Connie J. Chang-Hasnain et al.
IEEE JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN QUANTUMELECTRONICS, VOL. 15, NO.3, MAY/JUNE 2009

加工例を図4に示す。レジストマスクとの選択比 約18、SiNマスクとの選択比 約70を達成した。

DBR-VCSEL

図2 GaAs VCSELのメサ加工例（鳥瞰SEM）
図1(a) 既存VCSEL構造

図4 GaAs VCSELの高速垂直メサ加工例（断面SEM）
p-DBR

MQW

n-DBR

図5 GaAs HCG-VCSELの加工例（断面SEM）
p-DBR

HCG-VCSEL

MQW

n-DBR

AlGa

High Contrast Grating

図1(b) 次世代HCG-VCSEL構造
図3(a) メサ加工時の干渉反射型EPD波形

vol.113
サムコ株式会社

図3(b) メサ加工時の発光分光型EPD波形

2021年 4月発行

〒612-8443 京都市伏見区竹田藁屋町36

TEL 075-621-7841 FAX 075-621-0936 E-mail koho@samco.co.jp

https://www.samco.co.jp/