静かな、それでいて確実な「胎動」が京都大学で始まっている。
去年4月から大学院にマイクロエンジニアリング専攻が加わり、去年9月からは医学と工学の連携をめざした「ナノメディシン融合教育ユニット」がスタート。 その実習として、『微小電気機械システム創製実習』が始まるなど、MEMSへの取り組みが急速に進んでいるのだ。
「これまでのMEMS教育は、あることが決定的に欠けていました。実は今回我々は、その欠けていた部分を補い、新たなMEMS教育をスタートさせることにしたのです」
これまでのMEMS教育に欠けていたものとは一体何なのか？その欠けていたものがなぜ、今回は実現できたのだろうか。
「それは──」 マイクロエンジニアリング専攻の田畑修教授が語る。

続々増加中、MEMSのカリキュラム

2006年3月上旬、パソコンがずらりと並んだ京都大学吉田キャンパスのCAD演習室。ここで20人の若者たちがそれぞれ食い入るようにモニタ画面を覗き 込んでいる。行われているのは『微小電気機械システム創製実習』。MEMS設計・解析の実習だ。年齢はほとんどが20代。全員が男性である。
　「はい、次はこれを入力してみてください」
カチャカチャカチと、一斉にキーボードを打つ音が鳴り響く──。
京都大学の工学系は、ここ数年で大きな変化を遂げつつある。その１つがMEMSへの積極的な取り組みだ。大学院の専攻が大きく見直され、新たに「マイクロ エンジニアリング専攻」が加わった。来年度からは学部、修士課程、博士課程で計4つのMEMS関連の講義が予定されている。
「MEMS関連のカリキュラムを増やしているのは、言うまでもなくMEMSのもつ可能性が大きく関係しています。社会のニーズも高まっており、そうした要求に応えられるようにとMEMS関連のカリキュラムを増やしたわけです」
京都大学がMEMSに力を入れている背景はもう１つある。大学として専攻や分野を融合した研究に取り組んでいることだ。中でも「医学」と「工学」の融合が 期待されていることから、05年9月に、ナノテクノロジと医学領域を融合させた『ナノメディシン融合教育ユニット』という教育組織を立ち上げた。その中で 設けられた講義の１つが『微小電気機械システム創製実習』である。
受講者の対象は大学院生と社会人だが、ふたを開けてみると20名中19人が社会人。そうした事情を考慮し、実習は4日間の集中講義という形で進められ、この日は２日目の講義が行われていた。
与えられたテーマは「細胞マニピュレーション用のピンセット」。細胞をつかむことのできるピンセットをMEMSでつくるというもの。想定している細胞の直径は約数ミクロン。ピンセットも数百ミクロンほどの極小サイズになる。
「このナノメディシンにおけるMEMS教育は、座学だけに終わらせるつもりはなく、ある目的をもってスタートさせています。というのも、これまでの MEMSの教育には、越えられない壁がありました。この実習では、それを越えることをめざしたのです。」

MUMPsで開けたMEMSの可能性

MUMPsはフランスのMEMSCAP（メムスキャップ）社が提供するMEMS専用の試作サービスで、複数のユーザからデザインを集め、同じウェハ上で一括製造する。
「MUMPsは『つくる部分は代行します』というファウンドリーサービスです。つまり、アイデアがあって、設計や解析能力があれば、つくる工程は任せるこ とができるわけです。そして、うれしいのはコストパフォーマンスです。アカデミック版は1cm×1cm角の領域が42万円です。20人分のデザインをすべ て入れることができますので、１人当たり2万円ほどでMEMSデバイスをつくることができる。これまでのMEMSの製造コストを考えると驚くほどの価格と いえます」
「MUMPsのプロセスが標準化されており、多くの研究者・技術者によって獲得された設計ノウハウが蓄積されていることも重要なポイントでした」
MEMSデバイスをつくろうとした際、各企業・大学ごとに標準とされる製造プロセスが異なる。つまり、単純に言えば、A社で設計・解析したMEMSデバイ スをB社が製造することは難しい。しかし、MUMPsの標準プロセスは、設計・解析ソフト「Coventor Ware（コベンタ ウェア）」でサポートされており、これを活用すればこうした問題は解決できる。そして、田畑教授はMUMPsプロセスを使うことによって生ずるもう一つの 可能性にも期待している。
「MEMSを製造する場合、大きく２つの方法があります。１つは『バルクマイクロマシニング』と呼ばれるもので、シリコンの基板に穴を掘って3次元構造を つくるというものです。厚い基板だと600ミクロンはあります。もう１つは『サーフェスマイクロマシニング』と呼ばれるもので、基板には一切手をつけず に、基板の上に1～2ミクロンの薄い膜を積んでそれを削ったりすることで立体構造をつくっていく方法です。厚く重ねても10ミクロンほどしかありませんの で、立体構造をつくる際には600ミクロンもあるバルクマイクロマシニングのほうが圧倒的に有利に見えます。ところが、サーフェスマイクロマシニングはバ ルクマイクロマシニングにはない大きな可能性を秘めているのです」
MUMPsはサーフェスマイクロマシニングを採用し、シリコンの基板の上に、薄い膜を３層、間に酸化膜が入る構造になっており、厚さは全部合わせても10ミクロン以下しかない。
「この薄さを利用するのです。薄いということは折り紙と同じことができます。折り紙は薄い紙１枚で鶴ができますね。それと同じように、10ミクロンの平面 でも、そこから平面を起き上がらせる構造などにすることで、100～300ミクロンの立体構造をつくることができる。この原理を知ると、平面でありとあら ゆることができることに気づかされる。その意味で、MUMPsは創造力を大きく育成する可能性があるといえます」
田畑教授はMUMPsの利用を決意。同時に、MUMPsの標準プロセスをサポートしているMEMSの設計・解析ソフト「Coventor Ware」の採用を決めた。こうして、田畑教授は「MEMSをつくる」ことを目的とした実習をスタート。それがこの日行われていた『微小電気機械システム 創製実習』だったのである。