미세 트랜지스터의 채널 부분
불순물 분포를 직접평가하는 기술 개발, 에칭 약액 최적화

富士通硏究所(川崎市 中原區, 사장 村野和雄)은 45나노미터 세대의 미세 트랜지스터의 게이트 전극 하의 채널 부분에 대한 불순물 분포를 직접 평가하는 기술을 최초로 개발했다. 손상을 미치지 않고 게이트 전극을 제거하고, 주사형 터널 현미경(STM)을 구사하여 게이트 전극의 가공형상과 불순물 분포의 비균질성의 관계를 동시에 직접 평가하는 기술로, 프로세스 개발을 약 3분의 2로 단축할 수 있다.
개발한 신기술은 에칭 약액을 최적화하여 손상 없이 게이트 전극 하의 경우 1나노미터 정도의 게이트 절연막을 남기고 다결정 폴리실리콘 게이트 전극만을 에칭한다. 게다가 게이트 절연막을 제거하여 STM으로 게이트 전극 형상의 평가와 활성영역표면의 불순물 분포 평가를 동시에 한다.
트랜지스터는 게이트 길이가 짧아도, 깊이 방향으로 밭이랑처럼 긴 게이트 폭을 갖는다. 게이트 폭 방향으로 형상이 일정치 않은 것이 고르지 못한 성능에 영향을 준다고 보여지지만, 이 게이트 바로 아래의 불순물 분포를 직접 평가하는 기술이 지금까지 없었다.
이번에 이 둘을 연결시켜서 평가하는 기술을 개발했다. STM을 사용하여 게이트 주변 특유의 구조에 의해 평탄한 부분이 게이트 형상이라는 것을 판별한 뒤에 불순물 분포를 고정도로 동시에 측정했다. 이 평가에 의해서 게이트 전극과 소스 드레인 전극이 겹치는 부분인 오버랩 길이가 균일하지 않을수록 성능이 일정치 않다는 것을 최초로 밝혀냈다. 그 비균일은 방사선 안전수치의 전압에서 5밀리볼트로 10~30% 정도에 달한다는 것을 알게 되어 예측결과와 차이가 없어 실용성을 확인했다.
이로써 제조 과정의 최적화를 이룰 수 있고, 프로세스 개발의 단축과 원가 절감으로 이어질 수 있다.
앞으로 시뮬레이터에 이 실측값을 피드백하여 보다 고정도한 예측기술의 확립도 꾀할 수 있다고 한다.  (NK)

피로강도 높은 베어링, 독자적인 열처리로 양산
NTN은 올 1월부터 자동차의 바퀴 주변에 사용하는 ‘원추 롤러베어링’에 피로강도가 높은 철강재를 사용한 제품의 양산을 시작했다. 岡山製作所(備前市)에 제조설비를 도입, 순차적으로 생산체제를 정비한다. 소형화가 진행되고 있는 자동차의 트랜스미션은 베어링도 소형·경량화가 요구되고 있다. 이 철강재를 사용하면 베어링의 중량을 반감할 수 있기 때문에 채용을 적극적으로 권장한다. 3년 후에 50억 엔의 판매를 전망한다.
원추 롤러베어링은 원뿔 모양의 롤러를 내장하고 있다. 양산하려고 하는 것은 회전을 뒷받침하는 원추 롤러와 안팎의 바퀴 등에 ‘FA처리’라고 불리는 특수한 열처리를 한 원추 롤러베어링. 원추 롤러에는 회전 시의 마찰을 대폭 줄이는 가공을 하여 회전 정밀도를 높였다. 岡山製作所에 제조용 장치 2~3대를 도입한다.
NTN은 철강재 결정립이 작아지면 피로강도가 높아지는 성질에 주목, 결정립을 미세화하는 FA처리기술을 확립했다. 이 처리는 질소와 탄소를 침투시키는 침탄질화 후에 다시 저온 담금질을 하여 철강재의 결정립을 종래의 반인 5마이크로미터 정도로 미세화한다.                       (일경산업)

새 합금 알루미늄 합금 개발, 새로운 발상의 재활용 재료로
알루미늄인데 흙 속에서 녹슨다?. 東海大學의 西義武 교수 등이 상식을 뒤집는 알루미늄 합금을 개발했다. 공기나 물과 잘 반응하는 리튬을 섞어 일부러 부식성을 높였다. 합금 자체의 내구성은 낮지만, 불소수지로 감싸면 긴 수명을 유지할 수 있어 새로운 발상의 재활용 재료로 유망하다고 한다.
알루미늄과 리튬, 마그네슘 판을 섭씨 400~500도로 가열하여 합금으로 만들었다. 이 조성의 합금은 만들기가 어렵지만, 일반 알루미나제 도가니 대신에 철로 된 것을 사용하자 합금이 되었다.
이 합금은 그대로는 금세 부식하고 수분이 많은 흙 속에서는 몇 시간 만에 녹슨다. 따라서 표면을 불소수지 가공하여 컴퓨터 케이스 등에 사용할 수 있을 정도까지 내구성을 높였다.
녹이면 재활용할 수 있는 이외에 폐기 단계에서 불소수지를 벗겨서 흙 등에 묻으면 환경부하를 줄일 수 있다고 한다.                    (일경산업)

금형 내마모성 35% 향상, 재료용 새 다이스강(鋼) 개발
日立金屬은 금형용 재료에 사용하는 다이스강의 신제품 ‘SLD-MAGIC’을 개발했다. 이 회사의 종래 철강보다도 내마모성을 약 35% 올린 이외에, 가공도 하기 쉽게 만들어 금형의 장수명화로 이어진다. 주로 자동차용 금형 메이커나 부품 메이커에 판매, 올해 연간 10억 엔의 매상을 목표로 한다.
SLD-MAGIC의 성분은 철과 크롬, 탄소, 실리콘 등. 여기에 다른 원소를 첨가하여 경도가 최적의 상태가 되도록 조정했다. 금형을 표면처리할 때 코팅제의 밀착성도 높였다.
자동차에 사용하는 철강재는 고장력 강판(하이텐)등 보다 강도가 높은 품종의 비율이 높아지고 있다. 종래의 다이스강으로 제작했던 금형은 프레스 성형을 할 때에 철강재의 경도 때문에 흠이 생기거나 마모 등이 일어나 기 쉬웠다.                 (일경산업)

폐플라스틱, 제올라이트 촉매로 연속 처리

공간절약, 비용 절감

早稻田대학과 早大계열의 연구개발형 벤처기업인 브레스트(東京·港, 사장 伊東昭典)은 공동으로 폐플라스틱에서 연료 기름을 재활용하는 공정을 연속화하는 기술을 개발했다. ‘제올라이트’라고 하는 촉매를 이용, 종래가 다른 기름 성분을 효율적으로 분리· 추출한다. 지금까지는 일정량을 모아서 처리해 왔는데, 촉매의 이용으로 연속처리가 가능하게 되었다. 소형장치로 실험에 성공, 대규모 플랜트에서도 재활용 비용의 절감이 유망하다고 한다.
범용 수지인 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리스틸렌 등 3종류의 폐자재를 동시에 처리하고, 중질유나 경질유, 프로판가스 등을 빼내는 기술 자체는 이미 실용화되어 있으나, 종류가 다른 성분이 생기기 때문에 지금까지는 일정량씩 처리하는 배치(batch) 방식이었다.
신기술은 폐플라스틱을 가늘게 분쇄한 후 섭씨 250도, 350도, 500도로 단계적으로 가열. 유용한 플라스틱 성분을 가스화하여 제올라이트 촉매에 통과시킨 뒤 공기와 물로 2단계로 냉각한다. 가스화한 후의 필요치 않은 물질은 탄화하여 회수한다.
제올라이트는 나노미터 사이즈의 미소한 구멍이 많이 뚫려 있어 가스와 반응하면 중질유나 경질유를 액체의 상태에서 분리할 수 있다. 각 성분을 각기 다른 탱크에 회수·저장한다. 종래의 방법에서는 기름기가 고화되어 버리기 때문에 분리하는데 별도의 공정이 필요했다.
신기술을 사용하여 1시간 당 10~
100킬로그램의 폐플라스틱을 처리할 수 있는 소형장치를 개발. 크기는 세로 2미터, 가로 3미터, 높이 3미터 정도로 같은 처리능력을 가진 종래형 장치에 비해 설치면적을 5분의 1이하로 소형화했다. 장치는 트럭에 실어서 이동할 수 있으며, 브래스트가 한 대에 2천만 엔으로 연구기관이나 공장용으로 판매한다.
폐플라스틱의 연속처리기술은 대규모 플랜트용으로도 유망. 꺼낸 프로판가스를 장치 안의 가열로 이용하면 재활용 비용을 줄일 수 있을 가능성도 있다고 한다.
신기술은 신에너지·산업기술종합개발기구(NEDO)의 조성을 받아 개발했다.                    (일경산업)

수명 100배의 차세대 LSI용 절연막 개발
日立製作所와 日立化成工業은 차세대 대규모집적회로(LSI)의 실현에 없어서는 안 될 새로운 절연막을 개발했다. 절연성을 유지한 채 수명을 종래의 100배로 높였다. 2007년에 실용화할 LSI용.
개발한 것은 ‘저유전율 절연막’. LSI회로 사이에 끼워 전류가 누전되는 것을 막는 역할을 한다. 회로 선폭은 차세대에는 65나노미터, 차차세대는 45나노미터로 가늘어진다. 전류의 누전을 막기 위해서는 절연막의 유전율을 더욱 낮출 필요가 있는데 수명이 저하된다는 단점이 있었다.
日立과 日立化成은 절연막이 열화되는 시스템을 해명하여 내구성을 향상시키는 방법을 밝혀냈다. 절연막을 구성하는 유기성분과 무기성분 가운데 유기성분이 특히 열화되기 쉽다는 것을 발견, 유기성분을 구성하는 분자 구조의 일부를 바꿔 열화를 낮추었다.
종래 절연막의 수명은 실용화의 기준이 되는 10년이었는데, 이번 절연막은 100배인 1000년으로 향상되었다. 연구팀은 새 절연막에 대해 자동차 등 이용환경이 엄격한 조건에서 사용할 반도체에도 충분히 응용할 수 있다고 보고 있다.
개발한 절연막은 2007년 이후의 차세대 반도체용으로 실용화할 방침이다.
                    (일경산업)

공동(空洞)을 가진 탄소소재 합성 성공
전기·열전달, 전극재료용
豊橋技術科學大學의 川浩史 조교수 東邦카본 등은 크기가 10나노미터-60나노미터 정도로 내부에 공동을 가진 새로운 타입의 탄소소재의 합성에 성공했다. 전기나 열을 잘 전달한다. 리튬 2차전지 전극에 응용하면 용량이나 출력을 향상시키는데 도움이 된다고 한다.
신소재는 ‘나노벌룬’이라고 한다. 탄소분자의 막이 몇 층이나 겹쳐진 풍선과 같은 모양. 아크방전법을 사용하여 대기압의 상태에서 매연을 합성한다. 이것을 섭씨 2400도 이상으로 가열하자 탄소분자의 배열이 바뀌어 나노벌룬이 생겼다.
크기는 프라렌(구상탄소분자)의 대략 10~60배. 실험실 단계의 장치에서도 1회 1분의 반응으로 약 2그램으로 대량으로 합성할 수 있었다. 양산하기 쉬운 소재라고 보고 있다.
전극재에 응용하면 리튬전지 등의 2차 전지 이외에 캐퍼시터 등의 축전지의 전기용량과 출력을 높일 수 있다고 한다. 나노벌룬의 공동에 약물을 넣으면 환부에 보낸 후에 다시 약물을 방출하는 신형 치료 캡슐도 실현할 가능성이 있다.
공동이 있기 때문에 상당히 가벼운 도전성의 첨가제가 된다. 정전기 등을 띠지 않는 가벼운 수지의 개발에도 길을 열 수 있을 것이라고 한다.
            (일경산업)

원자간력현미경, 원자 1개씩 조작 성공
실온 하에서 나노 소재도
大阪大學의 森田淸三 교수 등 연구팀은 원자간력현미경(AFM)을 사용하여 주석 원자를 하나씩 움직여서 글자를 쓰는데 성공했다. 상온환경 하에서 조작할 수 있기 때문에 새로운 나노테크놀로지(초미세기술)소재의 탐색 등에 도움이 될 가능성이 있다고 한다.
게르마늄 기판에 끼워넣은 주석 원자에 탐침을 접근시켰다. 원자와 탐침 사이에 작용하는 인력을 활용하여 주석 원자를 인접한 게르마늄 원자로 치환하였다. 이 작업을 120회 이상 반복하여 주석을 의미하는 원소기호인 ‘Sn’이라는 글자를 쓸 수 있었다.
지금까지 원자를 한 개 단위로 움직여서 글자를 표시하는 데에는 주사형 터널 현미경(STM)을 사용하여 기판에 원자를 흡착시키는 방법과 마찬가지로 주사형 터널 현미경으로 원자를 한 개 단위로 처리시키는 방법이 있었다.
단 극저온 환경에서만 원자를 고정할 수 있었거나, 원자를 제거하는 것만으로는 나노테크 소재의 제작에 사용할 수 없는 등의 결점이 있었다.
이번 방법을 이용하면 실온에서 조작할 수 있기 때문에 나노테크 소재의 제작 등에 응용할 수 있다. 주사형 터널 현미경은 금속 등 전류가 잘 통하는 물질만 조작할 수 있었으나 원자간력 현미경은 전류를 필요로 하지 않기 때문에 절연체를 조작할 수 있을 가능성도 있다고 한다.         (일경산업)

전해 구리박 고품질화 연구 개발
三井金屬은 대량의 전류가 흘러도 발열을 억제할 수 있는 두꺼운 전해 구리박의 고품질화를 위한 연구개발과 시작양산을 미국의 그룹회사에서 시작했다. 주력생산거점을 가진 미국에서 90만 달러를 투자하여 휴지 중인 생산설비를 재가동시킨다. 이 회사는 이 제품으로 세계에서 약 50%의 점유율을 차지하고 있지만 대형 컴퓨터의 처리능력향상 등에 대응할 수 있도록 제품을 개량, 판매확대를 지향한다.
두꺼운 전해 구리박은 두께가 105마이크로미터 이상의 전해 구리박을 가리킨다. 주로 통신용 중계기나 하이브리드 자동차용 회로기판의 배선재료로 사용한다.
이러한 기판에는 대량의 전류가 흐르기 때문에 저항치가 낮고 발열을 억제할 수 있는 두꺼운 전해 구리박이 적합하다.
그룹 회사인 오크미츠이 테크놀로즈(뉴욕주)에 인접한 생산설비에서 연구개발을 진행한다. 대량의 전류가 흘러도 구리박이 열화되지 않은 등 품질을 높여 올해 안에 신제품을 발매할 생각이다.
두꺼운 전해 구리박의 세계시장은 월생산 약 140톤. 그 가운데 70톤을 三井金屬그룹이 미국 등에서 생산하고 있다. 시장은 주로 유럽과 미국으로 앞으로도 수요가 확대되리라 전망하고 있다.                (일경산업)