Ｖ－４．研究開発項目④ 高集積・複合 MEMS 知識データベースの整備（マイクロマシンセンター）
１．研究の概要504

２．成果の詳細②－１

高集積・複合ＭＥＭＳ製造技術に関わる知識データの収集、整理

高集積・複合ＭＥＭＳ製造技術に関わる知識、知見を集約するとともに、代表的なデバ
イス、プロセス、計測評価等関連技術について事例を含めて、知識データとして集約を行った。本開発事業の参画事業者（委託先及び助成先）の研究開発の成果（研究データや科学的知見）および再委託する大学の研究開発の成果に加え、国内外のＭＥＭＳ関連の主要学会や主要学会誌（出版物）から知識データ情報を収集し、目標 1000 件に対して 1500 件
超の知識データを収集し蓄積した。また、最新の知識データを収集した学会・シンポジウ
ムは次の世界的主要学会をカバーした。
（ １ ） Optical MEMS 2006 （ International Conference On Optical MEMS and Their
Applications, 2006 年 8 月 21 日～24 日、アメリカ）においては、特に光 MEMS に関する
高集積化関連技術の情報収集を主に行った。
（ ２ ） NNT2006 （ Fifth International Conference on Nanoimprint and Nanoprint
Technology, 2006 年 11 月 15 日～17 日、アメリカ）においては、ナノ構造或いはナノ修飾に関する製造技術の先端的な研究開発情報収集を主に行った。
（３）2006IEDM（2006 IEEE International Electron Devices Meeting、2006 年 12 月
10 日～13 日、アメリカ）においては、半導体集積化の中での MEMS 関連技術の知識デー
タの収集を主に行った。
（ ４ ） Transducers 2007 （ International Conference On Solid-state Sensors andActuators and Microsystems, 2007 年 6 月 10 日～14 日、フランス）において、特に Sensor
や Actuator に関する MEMS 高集積化関連技術の知識データの収集を主に行った。
（５）MNE2007(33rd International Conference on Micro- and Nano-Engineering, 2007
年 9 月 23 日～26 日、デンマーク)においてマイクロ及びナノに関する機能の複合化関連
技術の情知識データの収集を主に行った。
（６）2007IEDM（2007 IEEE International Electron Devices Meeting、2006 年 12 月
10 日～12 日、アメリカ）においては、半導体集積化の中での MEMS の高集積化関連技術の知識データの収集を主に行った。
（７）EUROSENSORS 2008(22nd international conference EUROSENSORS, 2008 年 9 月７日～10 日、ドイツ）において、Sensor や Actuator に関する MEMS 高集積化関連技術及びパッケージング技術並びにアセンブル技術の知識データ収集を主に行った。
（８）MNE2008(34rd International Conference on Micro- and Nano-Engineering, 2008
年 9 月 15 日～18 日、ギリシャ)においてマイクロ及びナノに関する機能の複合化関連技術の知識データの収集を主に行った。

505

また、高集積・複合ＭＥＭＳ製造技術に関わる特許情報として、①MEMS/ナノ機能の複合化技術、②MEMS/半導体の一体形成技術、③MEMS/MEMS の高集積結合技術の三つの研究
開発項目を対象に、2000 年以降 2009 年 2 月までに公開された国内（公開）、米国（登録）（国際特許 PCT 出願（公開）は、2000 年以降 2006 年 11 月まで）の総件数 12627 件を、調査、分析し、ファイン MEMS に係わる 4500 件超を分類・抽出してデータベースに実装
した（表１、図４参照）。
さらに、ファイン MEMS カテゴリの内、②MEMS/半導体の一体形成技術、③MEMS/MEMS の高集積結合技術（主にパッケージング関連技術）ついては、国内特許情報では表れてこない
欧米企業・研究機関等の出願動向を調べるために、米国（登録）、欧州（EP 公開）、国際 PCT出願（公開）を対象に、分析し、主要な企業、研究機関の出願動向をまとめた総論部、及び代表的な特許情報の要約（和文）と特許フロントページを配置した各論部から成る分析
資料集をデータベースに実装した。
表１ ファイン MEMS 関連特許分類一覧
ファイン MEMS 分類

国内公開特許米国登録特許PCT 公開特許

A1: MEMS/ﾅﾉ機能の複合技術

204

10

2

A2: MEMS/半導体の一体形成技術

191

66

13

A3: MEMS/MEMS の高集積結合技術

66

32

2

A4: その他*

3968

20

－

抽出合計

4429

128

17

＊ A4（その他）は、A1～A3 への分類困難であるが、ファイン MEMS に関連する特許

506

図４
②－２

知識データベースに実装した特許調査・分析資料の一覧

知識データの研究開発

助成（企業）対象の研究内容に関する知識データの収集を補完するため、ＭＭＣから大学研究室へ以下の研究開発を再委託することにより、それらの成果としての知識データを収集、整理した。
（１）MEMS／半導体におけるプロセス統合モノリシック技術に関する知識データベース
の研究開発

（東京大学

杉山研究室）

目的）CMOS デバイスとＭＥＭＳを１チップに集積させ新機能を発現するモノリシック集
積技術は、次世代 MEMS を設計するためにきわめて重要である。これには、エッチング、
精密アラインメント、薄膜堆積による高アスペクト構造の埋め込み、平坦化など様々な要
素技術が含まれている。しかも LSI 製造技術と違ってこれらの要素技術が標準化されていない。そこで、すでに製作されているモノリシック集積 MEMS に関する知見、今後 MEMSに利用可能な新技術（たとえば超臨界製膜技術など）に関する知見を文献・学会発表などのデータから抽出し、知識データベースに入力した。
研究開発の成果）平成１８年度は、プロセス統合モノリシックに関する項目を中心に 31 件のデータを入力した。とくに、「マイクロゼオライトカラムによるガス分離」、「O2 プラズマ処理を用いた InP 基板と Si 基板の接合」など異種材料の融合による高機能化に関連した事
例を多く取り上げた。この中には、「マイクロチャネルエピタキシーによるヘテロエピタキ
507

シャル層の転位低減」など当研究室の成果を平易にまとめたものも含まれる。
平成１９年度は、「シングルウォールカーボンナノチューブ(SWNTs)を用いた NO2 ガスセンサ」など異種材料融合プロセスに関する事例をさらに入力するとともに、「水素化アモル
ファスシリコンを用いた高電圧太陽電池アレイ」、「光発電による静電アクチュエータの直接駆動」など太陽光発電の MEMS への取り込みに関する事例を、今後の展開が期待される分野として取り上げた。また、「超臨界 CO2 を媒体に用いた金属製膜」、「超臨界 CO2 を用いたガラス表面への生態適合材料のコーティング」など当研究室で開発したプロセス技術
で、モノリシック集積 MEMS に関連の深い技術を平易にまとめて事例として入力した（平成１９年度の知識データの登録件数 30 件）。
平成２０年度は、「CMOS 上マイクロ流路での磁性体微粒子の操作と光学検出」、「リコン
フィギュアラブル IC に向けた CMOSMEMS プローブの作製」など、CMOS とマイクロ分析
デバイスや MEMS との集積に関する事例、「CMOS プロセスによるシリコンナノワイヤア
レイの作製」など CMOS プロセスを用いて MEMS に応用可能な機能構造を作製する事例を中心に、30 件を入力した。また、すでに入力されたデータベース内の事例を改良するためのコメントを 50 件入力した。
このような事例入力と並行して、データベースの内容をプロセスで実証するための実験を行った。LSI と MEMS の統合プロセスに不可欠なシリコンの深掘りエッチングに関して、超高真空蒸着装置を立ち上げ、アルミをマスクとした高アスペクト比のエッチングを可能にした。さらに，等方性エッチングと異方性エッチングのバランスによる３次元形状形成を支配するメカニズムを明らかにするための系統的な実験を行い、解析モデルとの比較検討によりエッチング形状を大枠で予測するモデルを構築した。
このような深掘りエッチング技術を活用した MEMS の作製にシミュレーションがどこまで精度よく活用できるかを検証するため、MemsONE および市販の汎用有限要素法シミュレ
ーションソフト（COMSOL）を用いた櫛歯型振動子の設計を行い、設計に基づいて製作した振動子の機械特性を測定した。シミュレーション結果と実験結果の比較により、
MemsONE におけるメッシュ生成の問題などを指摘し、シミュレーションの改善に貢献した。
（２）高集積化 MEMS 解析手法に関する知識データベースの研究開発（東京大学

藤田研究室）

目的）平成１８年度～２０年度にかけて、高集積化 MEMS 解析手法に関する知識データベースの研究開発を行った。平成１８年度は、高集積化 MEMS 解析手法としてマイクロアク
チュエータとそれを支持する機構を解析した。平成１９年度は、電子回路とマイクロ機構
が集積化されたデバイスに着目し、その動作解析手法を調査した。また平成２０年度は、「生物を駆動源としたマイクロシステム」、「空気圧駆動マイクロバルブ」の内容を中心に、知識データベースに新規登録を行うとともに、データベースの質的向上を目指し、一二年次に作成したデータベースの内容に加筆を行った。
508

研究開発の成果）平成１８年度は、高集積化 MEMS 解析手法としてマイクロアクチュエー
タとそれを支持する機構の解析を中心に研究した。
まず、多数のマイクロアクチュエータと複雑な支持構造が組み合わされた高集積 MEMS
駆動デバイスの典型例として、MEMS 機械式アナログ・ディジタル（AD）変換デバイスを取り上げ、その構造の概要、駆動原理、AD 変換原理を考案した。
そして本デバイスの最適な設計を行うため、連成バネ構造を弾性マトリックスで表現し、複数のマイクロアクチュエータからの駆動入力に対してどのような動きをするかを解析した。その結果に基づき、１２ビットの機械式 AD 変換デバイスとして適切な動作をするよ
うに、総計６０以上の支持バネの硬さを決定することができた。この結果を、知識データ
ベースに登録した。
このデバイスは、静電駆動櫛歯型アクチュエータを用いているため、このアクチュエー
タの基本特性の解析についても検討し、その結果を知識データベースに登録した。すなわ
ち、櫛歯アクチュエータの不安定性の解析手法、安定性を向上しより大きな変位を得るための支持構造の設計手法、位置決め用垂直くし歯型アクチュエータのクロストークを低減するための電極構造解析手法、静電アクチュエータの共振周波数と最大変位を規定する式の導出方法、などを調査した。
次にナノ構造デバイスとして、ウェットエッチングによるシリコン対向ナノ針端の製作
方法、ナノ針端をシリコン電界電子放出銃として用いたときの先端の劣化状態を透過電子顕微鏡内で実時間観察した研究結果、生体分子モータをマイクロ流体デバイスに付加し標的分子を選択的に直接搬送するデバイスなどについて知識データベースに登録した。さらに、アクチュエータアレイチップとセンサアレイチップの積層集積化方法を含め、全部で10 件を登録した。
平成１９年度は、高集積化 MEMS の解析手法を検討するため、多くの電子回路とマイクロ機構が集積化されたデバイスに着目し、その動作解析手法を調査した。
解析ソフトウェアを用いて、センサとアクチュエータを集積したデバイスの動作解析を行った。そして実験結果との対比による解析の有効性の検討を試みた。これを高集積化
MEMS のデータベースへ追加した。またデータベースへ新規のキーワードなどを追加した。
さらに文献検索によりデータを蓄積した。加えて、MEMS－08（米国）に出席し、関連情報を収集した。以上の結果、知識データ累積登録件数は 61 件であった。
平成２０年度は、高集積化 MEMS 解析手法に関する知識データベースを充実させるために、以下の 3 つの活動を行った。
他ユーザが登録した項目に対して、より内容の詳細が必要だと思う部分に、計 52 件のコメントを記入した。(データベース、ノートへの 52 件のコメント記入)「生物を駆動源としたマイクロシステム」、「空気圧駆動マイクロバルブ」の内容を中心に、知識データベースに新規登録を行った。また第 25 回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウムに出席し、情報を収集し、この情報についても登録を行った。(知509識データ累積登録件数：93 [61+32]件[2009 年 3 月 2 日現在])
さらにノートに記載された 21 のコメントに対し、対応を行った。具体的には、データベースの項目に図表、説明、リンクの追加を行い、データベースの内容を充実させた(データ
ベース、21 件コメントへの対応)。
（３）MEMS/半導体における高集積配線技術のための知識データベースの研究開発（東京大学

三田研究室）

目的）MEMS に先端 CMOS 回路を集積化することで、寄生素子の低減による性能向上や、機械部品が主体であった MEMS 単体では不可能であった、高度なその場情報処理等新機能が創出されると期待できる。この、CMOS-MEMS 集積化技術の鍵となる技術は CMOS 回路と MEMS との間を接続する「微細配線技術」である。わが国をはじめ欧米、アジア等で集積化 MEMS の実現方法が提案されているが、これらの成果をひとつのデータベースにまとめることで技術の利用価値を向上させるものである。
研究開発の成果）論文調査、MEMS 集積化技術を研究している諸外国の研究機関の技術者と面会、国際会議等に出席、等の方法で、様々な研究機関で発表されている異種部品融合・
微細配線技術のサーベイを行い、統一した形式でデータベース化した。また、CMOS ポス
トプロセスを実際に行っている研究所・企業において実地調査（研究代表者自らの手によるプロセス実行も含む）を行い、成果をデータベース化した。このような研究を行い、生のラボデータを記入することによって論文では得られない<<現場>>の知見をデータベース
化することができた。特に、研究代表者自らが全てのデータベース並びにコメントの記入を行うことで、質の高いデータベースの実現に寄与できたと考えている。
平成１８年度は、シリコン MEMS 構造を利用した立体配線技術、機械的に MEMS 構造と LSI との位置合わせを取る技術について、重要と思われる技術を東京大学武田先端知ビルにおいて追試し、得られた内容を元に使いやすいデータベース整備を行った。また、
CMOS８インチラインをもち、ポストプロセスを専門とするエジンバラ大マイクロエレク
トロニクスセンターに出張し、配線技術に関する情報収集を行った。同大学はスコットランドにおける R&D センターの中心として最近新築されたクリーンルームを持ち、CMOS
イメージセンサ発祥の地であるなど、イメージセンサや CMOS 回路についての欧州における重要な拠点のひとつである。学会は Nanotech Montreux

2006、MEMS2007 に出席し動向調査を行った。
平成１９年度は、前年度に引き続いて実地調査先として、エジンバラ大マイクロエレク
トロニクスセンターを選び、第一・第二四半期に同大学に研究代表者自らが長期出張を行った。ここではポストプロセスによる配線技術とその応用をサーベイ・追試・開発した。
生まれた成果を平成２０年３月の国際会議 International Conference on Microelectronic
Test Structure (ICMTS 2009, Edinburgh)で発表し、内容を速やかにデータベース化した。
また、学会のチュートリアルから抜粋してデータベースを充実させた。学会ならびに研究
510

会として同年度に始まった「ナノテクノロジー・ネットワーク」への会合に出席して技術動向を調査、MEMS2008 に研究代表者が出席して動向調査を行った。また本研究開発の予算によって Transducers2007 に出席し、引き続いて LETI/CEA、LAAS/CNRS、IEF/CNRS
を訪問して先端 CMOS と MEMS の微細配線に利用可能な技術調査を行った。特にCEA-LETI 訪問が契機となって、技術主任の Jean-Philippe Gouy 氏の紹介によって、厚み
2.5 ミクロンの塗布が可能な電子線レジスト「OEBR-CAP112」を東京大学で継続的に購入するチャンネル開拓に成功し、MEMS 微細配線実験の実施がさらに容易になった。また、
東京大学武田先端知ビルのスーパークリーンルーム環境は文部科学省の「ナノテクノロジ
ー・ネットワーク東京大学拠点」を通じて全国の研究所・企業に技術提供ができるため、本邦の MEMS 微細配線技術の加速的な向上に寄与できることになった。
平成２０年度は、引き続き文献調査、MEMS 集積化技術を研究している諸外国の研究機
関の技術者と面会、国際会議等に出席、等の方法で、様々な研究機関で発表されている異種部品融合・微細配線技術のサーベイを行い、統一した形式でデータベース化した。ICMTS
論文会議、APCOT2008、ESSDERC2009、LATW などの国際学会への出席による情報収集に加えて、CMOS ポストプロセスを実際に行っている研究所・企業、またはアプリケー
ションとして MEMS を利用する研究所において動向調査を行い、成果をデータベース化した。
（４）MEMS／MEMS における多層接合技術のための知識データベースの研究開発（東京大学

須賀研究室）

目的）本研究は、接合技術に関するデータベース構造化を検討し、データベースの枠組みを構築することを目的とし、接合に関する知識を体系に整理し、高集積化 MEMS との関連をキーワードベースに相関させるものである。特に、当研究グループが中心になって行なってきた、MEMS 関連の低温接合技術研究の 900 余りの論文、および、特許検索等に基づいて、データベースのコンテンツを収集、分析し、さらにまた、ウエハの低温貼合せなどの重要技術については、実験的な検証実験を行い、独自の実験データ収集を行なうことを目的とした。
研究開発の成果）この目的を遂行するため、高集積・複合 MEMS 知識データのうち、特に、接合やウエハ貼合せのプロセス、構造、応用に関わるものに関しての検討を行なった。特に、平成１８年度については、Wafer Bonding 国際会議への出席、および Polymer パッケージの国際会議の主催により。接合界面に被接合体とは異なる接合介在物質を挿入する方法と直接接合の２つの接合方法について、平成１９年度においては、IEEE-CPMT の低温ウエハ
接合国際会議の主催、平成２０年度には ECS-Wafer Bonding Symposium のアレンジ等を通して、最新のウエハ接合に関する論文、科学技術的知見の蓄積・整理を行った。また、接合技術に関するデータベース構造化を検討し、ローカルなデータベースの枠組みを構築した。当研究グループが中心になって行なってきた、MEMS 関連の低温接合技術研究の 900 余
511

りの論文に基づき、接合に関する知識を体系に整理し、データベースのコンテンツを収集、分析した。特に表面活性化技術、表面改質技術、それらの応用事例を重点課題として、重要と思われる 96 件、ノート 50 件を、ファイン MEMS 知識データベースにアップした。
また、重要技術であるウエハの低温貼合せついては、シーケンシャルプラズマの効果に関する実験、高精度の位置決め、およびフッ素を使った新しい表面活性化手法の実験的検討等に関する実験的な検証実験を行い、Si やガラスに対して、低温接合のための新しい知見を得た。またこれらの実験や調査により収集したデータについても精査した上で本知識データベースに掲載した。
（５）MEMS－MEMS 結合技術のための知識データベースの構築（慶応義塾大学

三木研究室）

目的）高集積・複合ＭＥＭＳの開発者のためのデータベース整備として、知識情報および学会等の新規技術情報の収集・体系化をおこなった。特に、本研究開発では、MEMS の高集積化、複合化に不可欠な MEMS－MEMS 結合技術に関する知識データベースの構築をおこなった。
研究開発の成果）平成１８年度は、アクティブ方式およびパッシブ方式による MEMS ウエ
ハもしくはチップの高精度な位置合わせ方法、デバイスの保護かつ異種材料の熱膨張係数の違いを考慮した接合後プロセスフローなど、ビルドアップ多層集積、チップレベル高精度接合に関し、国内外の最新の研究について、11 月に米国バークレーで開催されたPowerMEMS2006、および１月にタイ国バンコクで開催されたＩＥＥＥ

ＮＥＭＳ、その他国内会議や、ジャーナル、書籍より情報収集をおこない、知識データベースに入力した。
また、研究室において当該分野における基礎実験をおこなうために、備品として、ミスア
ライメント測定アライナ（特殊試料ホルダー：ユニオン光学）、高圧電源（ＨＪＰＺ-０．３
Ｐｘ３：松定プレシジョン）、金属薄膜成膜装置（ＳＣ-７０１ Ｑｕｉｃｋ Ｃｏａｔｅｒ：
サンユー電子）を購入した。シリコンウエハなど材料を購入し、基礎実験を開始した。入
力知識データ実績３０件を達成した。
平成１９年度は、平成１８年度に続き、アクティブ方式およびパッシブ方式による MEMS
ウエハもしくはチップの高精度な位置合わせ方法、デバイスの保護かつ異種材料の熱膨張係数の違いを考慮した接合後プロセスフローに加え、液体の封入接合技術を含むビルドア
ップ多層集積、チップレベル高精度接合技術、さらにはポストボンディングプロセスに関し、国内外の最新の研究について、1 月に米国アリゾナで開催された MEMS2008、その他
国内会議や、ジャーナル、書籍より情報収集をおこない、知識データベースに入力した。
また、研究室において当該分野において基礎実験をおこなうために、備品として電気炉を購入した。シリコンウエハなど材料を購入し、液体封入接合技術およびパッシブアライメ
ントに関する基礎実験を行った。入力知識データ実績３０件を達成した。
平成２０年度は、MEMS の高集積化、複合化に不可欠な MEMS－MEMS 結合技術に加512

え、ファイン MEMS 分野に大きく貢献すると考えられるナノ構造製作技術に関する知識データベースの構築を行った。特に、金、銀ナノ粒子の製作方法と、それを用いた接合方法、
インクジェットや液相反応を利用したナノ構造製作に関する国内外の最新の研究について、
２００８年６月に台湾で開催されたＡＰＣＯＴ２００８、２００９年１月にイタリアソレ
ントで開催された MEMS2009、その他国内会議や、ジャーナル、書籍より情報収集をおこない、知識データベースに入力した。また、シリコンウエハなど材料を購入し、液体封入接合技術およびパッシブアライメントに関する基礎実験を行い、その成果を国際学会
MEMS2009 にて発表した。断面積が上部と下部で異なる（下部の断面積が上部より大きいとする）マイクロチャンバ内に、非圧縮性かつ不揮発性流体であるグリセリンを、大変形可能なシリコーンゴムで封入した。接着剤には紫外線硬化樹脂を用いている。下部をマイ
クロアクチュエータで駆動すると、上部では、断面積の比に従い、変位が増幅されて出力される。この変位増幅機構を用いることで、触覚ディスプレイや、大流量バルブなど大変位を必要とするアプリケーションに使用可能な MEMS アクチュエータが実現される。特に、グリセリンを空気の混入なく封入するために、液体で封入する技術を確立した。通常のボンドアライナが使用できない液中接合のために、シリコーンゴムの凹凸形状を利用したパ
ッシブなアライメント技術を構築した。入力知識データ実績３０件を達成した。また、知識データベースの質向上のために、他知識データベースに対し、ノート記入実績５０件を達成した。
以上、平成１８～２０年度において、MEMS－MEMS 結合技術に関する基礎研究を行うとともに、国内外の学会および論文誌を調査し、９０件の知識データをデータベースに入力した。また知識データベースのあり方、内容について検討し、初心者の参考となる知識を共有化するための知識データベースの実現に貢献した。また、研究発表や、講演、および展示会での発表を通じ、当該研究とともに、高集積・複合ＭＥＭＳに関し収集・体系化された知識データベースの紹介を行い、その普及に貢献した。
②－３

高集積・複合ＭＥＭＳ（ファインＭＥＭＳ）知識データベースの構築

本研究開発では、ファインＭＥＭＳプロジェクトの研究開発を通じて得られた成果・知識情報、国際会議情報等を体系的にデータベース化し、高集積・複合ＭＥＭＳ開発・製造を目指す研究者・技術者が容易に活用できる環境を提供することを目的とした。そこで、知識データベースのユーザが、特殊なアプリケーションや専門的記述言語の知識が無くてもデータの閲覧・登録を容易に行え、かつ継続的な知識データの編集・更新も簡単で、複数のユーザが同時に共同作業できる環境の構築に取り組んだ。この環境を実現するインフラとして、フリー百科事典「ウィキペディア」が活用例として知られている Web ブラウザ/MediaWiki システムの導入を行った。インターネットに接続可能な環
境であれば、同時に複数のユーザが、気軽にいつでもデータを閲覧・更新・意見交換できることが、この Wiki システムの大きな特徴である。図５に示すように、本研究開発で
513

は、Web ブラウザ/MediaWiki システムをデータ蓄積サーバ（ＭＭＣ内）に実装し、さらに知識データの体系的格納を可能に、かつ支援できるデータベースのシステム、入力・表示・検索機能を開発することで、知識データの蓄積及びデータベースシステムの構築を行った。
プロジェクトの成果

学会等の最新情報

ファインＭＥＭＳ
知識ＤＢ

MemsONE
知識データベース
データ変換

研究開発メンバー

データベースに付加

Wikiによる効率的なデータ編集・蓄積、システムの構築

図５

ネット上での共同作業を主眼とする共有コラボレーション環境の構築

まず、平成１８年度では、ファインＭＥＭＳに関する知識の体系化、データベースの枠
組み、知識データの入力方式及び表示方式の設計等に関わる知識データベースの概念設計
ならびに入出力方式等に係る技術的評価を踏まえた詳細設計の一部を実施し、知識データ
収集用システムの構築と試験的な運用を実施した。さらに、平成１９年度では、ファイン
ＭＥＭＳ知識データベースの詳細設計を完了し、知識データの集積およびシステムの構築作業を行った。また、データベース検索プログラムの開発および特許情報のデータベース化を実施した。そして、平成２０年度では、ファインＭＥＭＳプロジェクト成果・知識情報の集積、登録データの質的向上を図りながら、知識データベースの Web 上の一般公開に向けたガイドラインの作成および一般公開用システムの構築作業を行った。また、高集積･複合ＭＥＭＳ知識データベースを MemsONE 知識データベースへ付加することを目的としたデータ変換作業を実施した。
（１）知識の体系化
知識の体系化として、ファインＭＥＭＳプロジェクトの研究開発項目から研究キーワー
ドを抽出、整理を行い、表２のようなカテゴリに分類し、これを MediaWiki 上でのデータ
入力時の選択項目としてシステムに実装した。
一方、MemsONE は、４つの大分類項目（プロセス、デバイス、材料特性、解析）と、さらにそれぞれが中分類に細分化されたカテゴリで体系化されている。ファインＭＥＭＳの知識データを MemsONE の知識データに変換するために、カテゴリ分類の対応関係の明514

確化を行った。その結果を表３に示す。
表２

ファインＭＥＭＳ知識データベースにおける知識データのカテゴリ
・ナノ機械構造・選択的バイオ修飾
・選択的材料修飾
・ナノ機能デバイス化
・プロセス統合モノシリック
・センサ新原理・CMOS/MEMS 多層・3 次元インターポーザル
・擬似 SOC・MDW3 次元垂直型配線
・自己組織化高密度実装
・異種材料多層集積
・ビルドアップ多層集積・チップレベル高精度接合・低ストレスダイシング

515

表３
MEMSONE分類
中分類

大分類

プロセス

デバイス

プロセス
統合モノ
シリック

MEMS/半導体一体形成技術
縦方向配線

センサ
新原理

CMOS/ME
MS多層

◎

◎

◎

◎

◎

◎

◎
◎
◎
◎

◎
◎
◎
◎

◎
◎
◎
◎

◎
◎
◎
◎

◎
◎
◎
◎

◎
◎
◎
◎
◎
◎
◎
◎
◎

制御

固定構造

解析

ナノ機能
デバイス化

成膜

可動構造

材料特性

MEMS/ナノ機能複合技術
選択的
選択的
バイオ修飾
材料修飾

ドライエッチング
ウェットエッチング
洗浄リソグラフィ
接合
不純物拡散･熱処理
パッケージ
マルチプロセス
その他

感知

材料

ナノ
機械構造

ファインＭＥＭＳと MemsONE とのカテゴリ相関マトリクス

◎

◎

光制御

◎

◎

電気制御
流体制御
物理センシング
化学バイオセンシング
静電駆動
電磁駆動
マイクロプローブ
マイクロニードル

◎

◎

◎

◎

◎

◎
◎

◎

◎

◎

◎

◎
◎

◎

◎

擬似
SOC

◎
◎
◎
◎

◎
◎

◎

◎
◎
◎

◎

◎
◎

◎

◎
◎

◎
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◎
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◎

◎

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◎
◎
◎

◎
◎
◎

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◎

◎

◎

◎

◎

◎

◎

◎
◎
◎

◎

◎

◎

◎

◎

◎

◎

◎
◎

◎

応力-ひずみ解析

◎
◎

◎

◎

◎
◎

◎

◎

◎
◎

力学特性
熱特性
電気特性
光学特性
圧電特性

◎

◎

◎

◎

低スト
レスダ
イシン
グ

◎

◎

◎

チップレベル
高精度接合

◎
◎

◎

◎

◎

ビルドアップ
多層集積

◎

◎

◎

自己組織化
高密度実装

MEMS/MEMS高集積化結合技術
ビルドアップ多層集積

◎

◎

基本特性

MDW3次元
垂直型配線

異種
材料
多層
集積

◎
◎

半導体材料
酸化膜/窒化膜
ポリマー
ガラス/セラミクス
磁性材料
圧電材料
形状記憶合金その他

3次元インタ
ーポーザル

横方向配線

◎

接合解析
プロセス解析
半導体解析
伝熱解析

◎

◎

◎

◎

◎

◎

（２）知識データ収集用システムの構築
上述の「知識の体系化」の検討結果に基づき、知識データを格納するデータベース及び知識データの入力・表示方式の設計を行い、さらにデータの入力およびウェブを通じて広く公開する際に必要な機能について開発を行った。図６には、ＭＭＣ内に構築した知識データ収集用システムの概要を示す。この収集システムは、２００６年１２月に運用を開始
し、本事業参加メンバー（委託・助成事業者・再委託大学）がインターネット経由で、直接知識データを入力・参照することが可能となった。また、このシステムの改善について
は、ファインＭＥＭS 知識ＤＢ委員会活動（②－４

プロジェクトの推進並びに本開発事業の運営管理支援参照）を通じて、データ収集進捗管理、学会等の最新情報のデータベース化と並行して取り組んだ。

516

◎
◎

◎

委託事業者

助成事業者
ﾃﾞｰﾀ入力・閲覧

再委託大学

ﾃﾞｰﾀ入力・閲覧

インターネット
ファイアウォール
MMC
MMC研究員

2006年12月
試験運用開始

ﾃﾞｰﾀ入力・閲覧

Web browser

MediaWiki

64ビットＣＰＵ2.8ＧＨｚ
メモリ容量2ＧＢ
ＨＤ容量146ＧＢ x 2

Red Hat EnterpriseLinux

ﾊﾞｯｸｱｯﾌﾟ

ファインMEMS知識DB委員会
委員長：下山勲 東京大学教授、副委員長：藤田博之 東京大学教授、他２２名
Ｈ18～Ｈ20年度開催実績計15回
ﾃﾞｰﾀ収集進捗管理、ｼｽﾃﾑ改善

知識ﾃﾞｰﾀ蓄積ｻｰﾊﾞ

図６

知識データ収集用システムの概要

次に、知識データ収集用システムに実装した機能の概要を以下に示す。
図７－１にはシステムのメインページを示す。

図７－１

データベースメインページ画面517

図７－２には、知識データ入力（新規事例入力）画面を示す。この画面では、事例タイトル、カテゴリ（表３）を選択し、知識データ（事例）タイトルを入力後、新規事例入力
ボタンを押すことで、選択したカテゴリに対応する編集画面を表示させ、各種情報を入力・登録することができる。編集画面で入力したデータ例を図７－３に示す。

図７－２

図７－３

知識データ入力画面

編集画面で入力した知識データの例

518

ま た、 このシ ステ ムでは 、フ ァイン ＭＥ ＭＳカ テゴ リでの デー タ集積 状況 お よ び
MemsONE カテゴリ分類でのデータ集積状況を表示させる機能を実装した。図７－４には、
ファインＭＥＭS カテゴリ毎の登録数を表示した例を示し、図７－５には、MemsONE カ
テゴリ分類でのデータ集積状況を表示した例を示す。

図７－４

ファインＭＥＭS カテゴリ別の入力ランキング表示例

MemsONE 中分類カテゴリの
入力ランキング表示へリンク
図７－５

MemsONE カテゴリ別の入力ランキング表示例

さらに、本システムでは、データベースの使い勝手を高めるために、日本語の検索精度を高めた検索ボックスを実装した。このボックスでは、登録データのタイトル、及び本文について検索ワードの完全一致部分を検索することができ、空白区切りで AND 検索が可能である。さらにこの検索機能では、特許データベース対象・非対象を選択可能とし、特許データの全文検索結果を網羅することが可能である。図７－６に検索実行の表示例を示す。
519

検索ワードを入力し検索ボタンをクリック（空白区切りで AND 検索可）

検索ワードは消えずに残る

図７－６日本語検索実行の画面表示例
また、特許調査のデータベースは、図７－１のデータベースメイン画面の「特許調査」
から、特許情報一覧の Web ページにリンクしており、公開年別一覧、分野別一覧、及び欧
米特許分析資料集の閲覧を可能とした（図４参照）。図７－７には、特許データの登録例を
示す。

520

スクロールして画面下方へ

PDF 文書へのリンク

テキスト全文。これによって検索により特許情報全文の検索が可能。

図７－７

特許データの登録例（３）Ｗｅｂ上の一般公開に向けたガイドライン作成および一般公開用システムの構築と運用
データベースの著作権、個人情報保護等についての弁護士見解を踏まえ、公開用データ
ベースに掲載する利用ガイドライン、利用規約を作成し（弁護士による条文精査も行い）、実装を行った。図８－１に実装する利用ガイドラインの画面表示、図８－２には利用規約の画面表示を示す。

521

図８－１

公開用知識データベースに実装する利用ガイドラインの画面表示
522

図８－２

公開用知識データベースに実装する利用規約の画面表示

523

次に、一般公開用メインページ（図８－３）と一般公開用システムの機能を以下に示す。

技術用語集

図８－３

公開用知識データベースのメインページ

一般公開用のデータベースでは、上述の利用規約・ガイドライン以外に、一般ユーザにとって有用な機能、表示として、MEMS に関する略語等の技術用語を閲覧・登録できる技
術用語集の実装、グーグル検索ボックスの配置、ファインＭＥＭＳ知識データベースの概要紹介の表示、新規登録事例の表示、お知らせの表示、ファインＭＥＭS カテゴリ別のランキングの表示、ファイン知識ＤＢ委員会のメンバーが選んだキーワードによるランキングの表示等を追加した。さらに、一般ユーザがデータベースの閲覧・編集ユーザになるための登録機能を実装した。図８－４に技術用語集の表示画面を示し、図８－５には、ユーザ
登録のアカウント名とパスワード作成画面（利用規約および利用ガイドラインの承認を求める画面構成）を示す。
また、一般公開用知識データベースの運用については、ファインＭＥＭS 知識ＤＢ委員会
を通じて検討し、知識データ収集用システムと同様に、プロジェクト終了後も継続してＭ
ＭＣ内にサーバを置き、ＭＭＣが管理者となって、サーバの管理、データのバックアップ、
著作権侵害等、法律に抵触する内容の監視、一般ユーザの登録アカウントの管理、各種問
い合わせ対応等を行うことを決めた。

524

図８－４

図８－５

技術用語集の表示画面

ユーザ登録のアカウント作成画面

525

（４）MemsONE 知識データベースへのデータ変換
データベースの表示ソフトウェア（ファインＭＥＭS システム：MediaWiki、MemsONE
システム：MemsONE 独自のソフトウェア）およびデータ入力形式が異なるため、データ変換ツールを作成し、ファインＭＥＭＳ知識データ（全 1557 件）の MemsONE 知識デー
タへの変換を実施した。
MemsONE 知識データベースではデータの入力を XML 形式（Extensible Markup
Language 形式）のデータファイルから入力することになっているため、その XML 形式の
データファイルにファイン MEMS の知識データを変換して入力する必要がある。以下に変換プロセスと図９－１にフローを示す。
①

変換スクリプトの作成
ファイン MEMS のテンプレートの項目に従って MemsONE 知識データベース入力用

XML ファイルを作成する変換スクリプトを作成した。（MemsONE 知識データベース入力用 XML ファイルを作成するため、ファイン MEMS 知識データベースでは知識データの入力用のテンプレートの項目を MemsONE 知識データベースの入力用 XML 形式の項目と一致させてある（図９－２）。
）②

MemsONE 入力用 XML ファイルの作成

作成したスクリプトを用いて、ファイン MEMS 知識データから MemsONE 知識デー
タ入力用 XML ファイルを作成する。
MemsONE 知識データベースへの入力③

MemsONE 知識データ入力用 XML ファイルを使って MemsONE 知識データベースへ
知識データを入力する。

ファイン MEMS
知識データベース

変換スクリプト

XML 形式データ
ファイル

MemsONE
知識データベース

MemsONE 知識データへ入力

図９－１ MemsONE 知識データベースへの変換526

ファイン Mems 表示画面

MemsONE
概要ページへ

対象材料ページへ

装置ページへ

図９－２

データ入力形式の違い「X 線二重露光法による MMMA３次元加工技術」をサンプルとして MediaWiki を用いた Web ベースのファイン MEMS 知識データから MemsONE 知識データに変換した結果を
図９－３に示す。

図９－３(a) ファイン MEMS 知識データベースの表示例

527

図９－３(b) MemsONE 知識データベースへ変換後の表示例②－４

プロジェクトの推進並びに本開発事業の運営管理支援

高集積・複合ＭＥＭＳ製造技術開発プロジェクトの参画事業者の研究者、再委託大学の研究者、および有識者から成る「高集積・複合ＭＥＭＳ知識データベース委員会（委員長
下山勲 東京大学教授、副委員長 藤田博之 東京大学教授、副委員長 三原孝士 オリン
パス株式会社、副委員長

入江康郎

みずほ情報総研株式会社、委員２０名）」（以下「ファインＭＥＭＳ知識ＤＢ委員会」という）を設置し、知識データの収集・整理、データベ
ースシステムの仕様・機能、及び公開用データベースの運営方針・普及活動等について広範な検討を行った。平成１８年度は、９月、１２月、２月に計３回、平成１９年度は、４月、６月、９月、１０月、１２月、２月に計６回、平成２０年度も、前年と同様に、４月、６月、９月、１１月、１２月、３月に計６回開催した。また、本開発プロジェクトの参画
事業者の研究開発責任者クラスから成る「ファインＭＥＭＳプロジェクト推進連絡会」（座長

下山勲

東京大学教授、副座長

杉山進

立命館大学教授、委員１５名（平成１８年度）、１６名（平成１９～２０年度））を設置し、研究項目別の進捗状況の把握、研究項目間の調整、研究開発成果の普及活動等に関わる運営支援をすることにより、本プロジェク
ト全体の円滑なる推進を図った。平成１８年度は、７月、１１月、２月の計３回、平成１
９年度は、６月、８月、１１月、２月に計４、平成２０年度は、５月、８月、１２月、２月に４回開催した。

528

２－４．開発成果のまとめ（１） 目標の達成度
目標

達成度

備考

基本計画目標全研究開発項目に係わる知見のＤＢ化○

1500件超の知識データをＤＢ化
特許情報4500件超をＤＢ化

基本計画目標MemsONE知識ＤＢへの実装○

全データをMemsONEデータとして統合

自主目標１

知識の体系化○

ファインMEMS/MemsONE
カテゴリの相関マトリックスを構築

自主目標２

知識データ収集用システム構築○

Ｗｉｋｉベースの知識データ収集用システムをマイクロマシンセンターに構築

自主目標３

ＤＢ入力・表示機能開発○

データ入力初期設定機能、各種ランキング
・新着知識表示、全文検索機能を実装

自主目標４

公開用ＤＢ
システムの構築○

一般ユーザの利用規約、ユーザアカウント作成
機能等を実装し、マイクロマシンセンターに構築

自主目標５

MemsONEデータ
入力形式に変換○

変換スクリプトを作成し、全データをMemsONE
データに変換ファインＭＥＭＳプロジェクトの研究開発項目にかかわる研究成果（研究データ、科学的知見、および文献情報）を、三年間合計で１０００件以上収集し、体系的にデータベース化するとともに、収集した知識データをＭＥＭＳ用設計解析支援システム(MemsONE)の知
識データベースに付加することを目標とした。本研究開発では、インターネットを通じて
複数のユーザが自由記述・閲覧可能な Web ブラウザ/MediaWiki システムをデータ蓄積サーバ（ＭＭＣ内）に実装し、さらに知識データの体系的格納を可能に、かつ支援できるデータベースのシステム、入力・表示・検索機能を開発することで、知識データの蓄積及びデータベースシステムの構築を行った。このシステムを用いて、ファインＭＥＭS プロジェ
クトのカテゴリおよび MemsONE のカテゴリで分類し、目標をはるかに上回る１５００件超の知識データをデータベース化することができた。また、ファインＭＥＭS の知識データは、
データ変換ツールの開発により、MemsONE システムの知識データとして変換を完了した。
（２）成果の意義
高集積・複合ＭＥＭＳ開発・製造を目指す研究者・技術者が、インターネットを介して自由にＤＢにアクセスでき、ＤＢの可視化・検索機能の搭載により活用し易く、アプリケ
ーションの知識がなくても知識データの更新が容易なＤＢシステムを実現した。
（３）知的財産等の取得なし。
529

（４）成果の普及①展示会による普及活動
第１７回マイクロマシン展（2006 年 11 月 7 日～9 日、東京国際フォーラム）第１８回マイクロマシン展（2007 年 7 月 25 日～27 日、東京ビックサイト）
国際ナノテクノロジー総合展 nano tech2008（2008 年 2 月 13 日～15 日、東京ビッグサイト）
第１９回マイクロマシン展（2008 年 7 月 30 日～8 月 1 日、東京ビックサイト）
第２０回マイクロマシン展（2009 年７月 29 日～7 月 31 日、東京ビックサイト）②ファイン MEMS プロジェクト成果発表会の開催（2007 年 7 月 27 日、2008 年 7 月 31
日、2009 年 7 月 31 日、東京ビッグサイト）③ファイン MEMS ホームページによる広報活動
マイクロマシンセンターのホームページ内に開設した「ファイン MEMS」のホームページを漸次更新し、当プロジェクトの活動内容を一般公開した。
④知識データベースの一般公開
マイクロマシンセンターのホームページ内に開設した「MEMSPedia」のホームページに 2009 年 6 月第 2 週より知識データベースの一般公開を開始した。

530

３．実用化・事業化の見通し（１）成果の実用化可能性

公開版知識DBの管理・運営

マイクロマシンセンター自主事業★DB開発メンバーによる公開版のデータ更新、編集メンバーの追加★知識DB編纂委員会を設置し、情報収集・登録分野の検討、技術カテゴリ ・キーワードの見直し★ランキング表示、ユーザ登録情報より
ユーザの関心がある分野・知識を把握

知識の集積化を継続し、ＭＥＭＳ分野の包括的な知識基盤となる百科事典“MEMSPedia”として整備予定

知識の集積化を継続し、ＭＥＭＳ分野の包括的な知識基盤となる百科事典“MEMSPedia”として整備予定（２）波及効果
知識データベースを整備することにより、今後成長が期待される自動車、情報通信、安全・安心、環境、医療等の分野において必要不可欠となる、小型・省電力・高性能・高信頼性の高集積・複合ＭＥＭＳの製造技術に関する高度な知見やデータを容易に利用することが可能となり、様々なＭＥＭＳの創出、ＭＥＭＳ開発・製造効率の向上、さらにＭＥＭＳ研
究者・技術者の裾野拡大に寄与することが期待される。

531