新成長経済理論考 ⑮

彦根藩二代当主である井伊直孝公をお寺の門前で手招き雷雨から救ったと伝えら
れる"招き猫"と、井伊軍団のシンボルとも言える赤備え。（戦国時代の軍団編成
の一種で、あらゆる武具を朱塗りにした部隊編のこと）の兜（かぶと）を合体さ
せて生まれたキャラクタ。

浮寝鳥うきねどり　大谷フィーバ　素知らねど
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　宇

【今夜のひとり鍋】

　
　
　
　　

Anytime Anywhere ￥１/kWh era

新成長経済理論考 ⑮
●　高付加価値としての再エネ事業の選択と集中

ところで、上図の産総研「人工光合成技術の現状と太陽光発電との融合」での電力目
標価格は7円/kwhと設定されており、来る時期がくればわたし（たち）の目標価格につい
ての見通しの根拠を算定値を提示してみたい。さて、半導体製造の２つの最新技術を
掲載。
-----------------------------------------------------------------------

　

サブミクロン配線向けDLTデジタルリソグラフィ技術（DLT）
12月13日、ウシオとAMATは、パッケージへのチップレットやHI（ヘテロジニアス
インテグレーション）のロードマップを加速するための戦略的パートナーシップ
の締結を発表。
人工知能（AI）時代のコンピューティングに求められる先進的基板をパターニン
グするために特別に設計された初のデジタルリソグラフィ装置を共同で市場投入
する。AIの活用が急増し，より高機能で大型のチップへのニーズが高まっている。
AIのパフォーマンス要件が従来のムーアの法則に沿ったスケーリングを上回るペ
ースで高度化していることから，半導体メーカは最先端のパッケージに複数のチ
ップレットを実装するHI技術を採用している。

そのような中，半導体業界は，極細配線や優れた電気・機械特性が得られる，例えばガ
ラス基板のような新材料を使った大型のパッケージ基板を求めており，今回の戦略的
パートナーシップは，こうした移行を加速させるためのものだとする。新しいデジタルリ
ソグラフィ技術（DLT）装置は，量産レベルのスループットを実現しながら，先進的基板
アプリケーションに求められる線幅2μm以下のパターニングに対応する。

また，ガラスや有機材料製の大型パネルや，　ウエハーを含むあらゆる基板上のチップ
レット設計において，　最適な解像線幅を実現することができる。さらに，予想外の基板
の反りという課題を解決しながらオーバーレイ精度を実現するために独自設計されてい
る。すでに量産用の装置が複数の顧客に出荷されており，ガラスその他の最先端パッ
ケージング基板上で2μmのパターニング製造実証が行なわれているという。今後，両社
は共同で研究開発と拡張的なロードマップの定義を行ない，線幅1μm以下の最先端パ
ッケージングに向けて継続的なイノベーションを進める。また，ウシオは製造技術および
カスタマーサポートのインフラを活用してDLTの採用を促進するとしている。

３nm相当EUVフォトマスク製造プロセス開発
12月12日、大日本印刷株式会社は、半導体製造の最先端プロセスのEUV（Extreme
Ultra-Violet：極端紫外線）リソグラフィに対応した、3ナノメートル（nm： 10-9m）
相当のフォトマスク製造プロセスを開発。

スマートフォンやデータセンター等で使われるロジック半導体の高性能化に伴う、
回路線幅の微細化ニーズに対応。同社は2020年に5nmプロセス相当のEUVリソグラ
フィ向けフォトマスク製造プロセスを開発し，今回，さらなる微細化のニーズに
対応すべく開発を行なった。同社が2016年に導入したマルチ電子ビームマスク
描画装置は，約26万本の電子ビームの照射が可能で，複雑なパターン形状でも描
画時間を大幅に短縮できる。今回，この装置の特性を活かした製造プロセスを改
善し，データ補正技術や，EUVリソグラフィ向けフォトマスクの複雑な曲線パタ
ーン構造に合わせた加工条件を最適化した。

同社は新たにマルチ電子ビームマスク描画装置を増設し，2024年下期に稼働を開
始する予定だという。また，EUVリソグラフィ向けフォトマスクなど先端領域の
半導体製造の対応を強化する。さらに，ベルギーに本部を置く最先端の国際研
究機関imec（Interuniversity Microelectronics Centre）と次世代EUV露光装置向けフ
ォトマスクの共同開発を推進するとしている。同社では，今回開発した3nm相当
のEUVリソグラフィ向けフォトマスクを世界中の半導体メーカーのほか，半導体
開発コンソーシアム，製造装置メーカー，材料メーカー等へ提供するとともに，
EUVリソグラフィの周辺技術開発も支援し，2030年には年間100億円の売上を目指
す。また，imecをはじめとしたパートナーとの共同開発を通じて，3nmより微細
な2nm以降のプロセス開発も進めていく。
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

従来の「サステナブル基地局」の写真

●　曲がる太陽電池を活用した基地局を検証
電柱型基地局のポールに巻き付け、敷地面積が少ない基地局で太陽光発電可能に
12月6日、KDDI，KDDI総合研究所，エネコートテクノロジーズは，2024年2月から，曲が
る太陽電池「ペロブスカイト型（ペロブスカイト太陽電池）」「CIGS型（CIGS太
陽電池）」を活用した「サステナブル基地局」の実証実験を群馬県で開始する。

KDDIは，電力などのエネルギー消費を通じて年間約94万トンのCO2を排出しており
，これは一般家庭の約40万世帯分に相当する。基地局に関連する電力使用量は同
社全体の電力使用量の約5割を占めており，基地局の省電力化が重要な課題とな
っていた。そこで同社は2023年6月9日から，太陽光パネルを活用した「サステ
ナブル基地局」を運用開始した。一方，基地局の多くを占めている電柱型基地局
やビル設置型基地局など，敷地面積が狭く太陽光パネルの敷設が難しい基地局へ
の展開が課題だった。今回の実証では，「薄い・軽い・曲げやすい」といった
特長を有し，次世代の太陽電池として期待されているペロブスカイト太陽電池を
電柱型の基地局に設置したポールに巻き付ける。

この曲がる太陽電池を巻き付けたポールを電柱型基地局に8本（ペロブスカイト太
陽電池4本，CIGS太陽電池4本）設置する。基地局本体の電柱から少し離した位置
にポールを設置することで，ケーブル配線などへの影響を最小限にし，発電効率
の最大化を図る。この実証での設置方法による発電効率を測定し，この基地局
の有用性や設置方法を検証する。また，ペロブスカイト太陽電池とCIGS太陽電池
の発電効率や設置上の課題を比較。

曲がる太陽電池を活用した「サステナブル基地局」

曲がる太陽電池による発電で不足している電力は，カーボンフリープランの電力
を活用することで，24時間365日CO2排出量実質ゼロを実現する。発電ができない
夜間や悪天候時も，カーボンフリープランの電力を活用する。ペロブスカイト太
陽電池で発電した電力で商用基地局を運用する実証実験は国内初だという。これ
により，敷地面積の少ない電柱型の基地局でも太陽光発電を可能とし，「サステ
ナブル基地局」の拡大を目指す。

図１．本技術の概念図。可視光によりダイヤモンド中の電子が励起され，その
電子がダイヤモンドの外に放出されることにより水和電子となり，水和電子に
より CO2 が還元され，CO が生成される様子

● ダイヤモンド触媒でCO2を可視光で還元
12月12日、金沢大学とダイセルは，爆轟法で合成したナノダイヤモンドを基軸と
した独自のダイヤモンド固体触媒を開発し，可視光を当てることで放出される電
子により二酸化炭素を一酸化炭素へ還元する事に成功。
【概要】
共同研究グループは，爆轟（ばくごう）法で合成したナノダイヤモンドを基軸
とした独自のダイヤモンド固体触媒を開発し，可視光を当てることで放出される
電子により二酸化炭素を一酸化炭素へ還元する事に成功。
共同研究グループは，爆轟（ばくごう）法で合成したナノダイヤモンドを基軸と
した独自のダイヤモンド固体触媒を開発し，可視光を当てることで放出される電
子により二酸化炭素を一酸化炭素へ還元する事に成功。
太陽光に６％程度しか含まれない紫外光をダイヤモンドに当てることで，周囲の
二酸化炭素が還元されることは既に知られていたが，太陽光に最も多く（約５０
％）含まれる可視光を用いて同現象が確認できたのは，世界で初めて。

ダイヤモンドは電気を通さない絶縁体として有名，ホウ素を高濃度に含むことで
導電性物質となる。これを利用し，化学的に安定な材料として電気化学分野での
応用研究が盛んに行われてきました。特に，微量の化学物質を検知できる高感度
センサーや効率的にオゾン水を生成できる電極として大きな注目を浴びており，
既に複数の企業によって社会実装が進められています。一方，ダイヤモンドを
二酸化炭素の電解還元に用いる場合は過電圧が大きく，実用的な分解電圧で還
元するには助触媒金属との複合や深紫外光などの高エネルギー光の照射が必要
不可欠。
今回，株式会社ダイセルの爆轟合成技術と，金沢大学の化学気相成長（CVD）技
術を組み合わせた，独自のダイヤモンド結晶化技術により，太陽光に最も豊富に
含まれる可視光を吸収して電子を放出する特殊な結晶構造を持ったダイヤモン
ド触媒を開発し，放出された電子によって二酸化炭素を一酸化炭素へと還元す
る事に成功。
当技術（太陽光超還元®）は，触媒寿命の長さや所要電力の少なさという観点で，
カーボンネガティブ社会の実現を大幅に近づける革新的カーボンリサイクル技術
として期待。株式会社ダイセルでは，工場から排出される二酸化炭素を各種化工
品原料となる一酸化炭素へと還元するサステナブル技術として，自社の化学プラ
ントにて実証実験を行う事を計画中。

図１．提案されているビーム誘起酸化の 3 つのモード。
(1) 一次電子 (PE) によるガスのイオン化、ここで、高エネルギー PE が酸素
分子 (赤い球) と相互作用して電子をノックアウトし、結果として (1a) のい
ずれかが生じる。直接イオン化または (1b) 解離的イオン化。
(2) 二次によるガスイオン化電子（SE）、ここで、PE は低エネルギー SE が放
出されるような方法でサンプルと相互作用する。これは次に酸素分子と相互作
用し、(2a) 直接イオン化または解離性イオン化 - (1) と同じ - または (2b)
のいずれかにつながり電子捕獲する。
(3) 原子置換、一時的または永続的な原子置換。ここでは、PEによる炭素原子
(黒い球) の置換により、酸素分子がサンプルを直接酸化する欠陥部位が生じる。

図 6. 600 °C、1 Pa O2 で取得した CB の高解像度 ETEM 画像から決定された
(a) 酸化速度と (b) メカニズム。電子線量率の増加の影響は、300 keV (➕)
と 100 keV (⬟) の両方の PE エネルギーで示す。黒い線は、各 300 keV デー
タの平均を直接接続。飽和効果を示す。緑色の陰影領域は、低線量の間欠イ
メージングから決定された固有の酸化挙動の範囲を表す。 (b) では、高い電子
線量率で表面酸化の割合が劇的に増加していることに注目。

【関係技術情報】
雑誌名：Carbon
論文名：CO2 reduction by visible-light-induced photoemission from heavily N-doped
　　　　　diamond nano-layer
著者名：Taro Yoshikawa, Hitoshi Asakawa, Tsubasa Matsumoto, Kimiyoshi Ichikawa,
　　　　　 Akira Kaga, Shintaro Yamamoto, Ryosuke Izumi, Mitsuru Ohno, Tomoaki Mahiko,
　　　　　　Mitsuteru Mutsuda, Satoshi Yamasaki, Norio Tokuda
掲載日時：2023年12月1日にオンライン版に掲載
DOI： 10.1016/j.carbon.2023.118689
URL : https://doi.org/10.1016/j.carbon.2023.11868

　風蕭々と碧い時
地球という名の都　ASKA　
2023.01.08
作詞／作曲：ASKA/澤野弘之