半導体の回路を焼き付ける「光の薬」を、日本4社が世界の9割で独占していた

フォトレジストとはどんな材料か

フォトレジストとは、光（紫外線やEUV光）が当たると化学的性質が変わる感光性の樹脂材料です。半導体製造の露光工程では、この薄い膜をシリコンウェハーの上に均一に塗り、回路の原版である「フォトマスク」を通して光を当てます。光を受けた部分と受けていない部分で溶けやすさが変わり、現像液に浸すと回路のネガとポジが現れる仕組みです。

フォトレジストには2種類あります。ポジ型は光の当たった部分が現像液で溶け、マスクと同じパターンが残ります。ネガ型は光の当たった部分が硬化して残り、逆のパターンが残ります。そして現代の先端半導体では、解像度と制御精度が高いポジ型が主流です。

なぜ光で回路が描けるのか——化学増幅型（CAR）の仕組み

初期のフォトレジストは光の照射量そのものに比例して反応する「非増幅型」でしたが、これでは感度と解像度のどちらかを犠牲にする必要がありました。そこで、1982年にIBMのジョージ・ウィルソン（C. Grant Willson）らが発明した**化学増幅型レジスト（CAR: Chemically Amplified Resist）**が状況を一変させます（Journal of Photopolymer Science and Technology / IBM Research）。

CARの核心は「触媒増幅」の仕組みです。レジストの中には、光を受けると強い酸を放出する分子があらかじめ仕込まれています。放出された酸は加熱によって周囲の分子を連鎖的に変化させるため、わずかな光量でも多数の反応を引き起こせます。つまり、感度と解像度を同時に高水準で維持できるのです。したがって、現在の主力であるArF露光（深紫外線レーザーを使う方式）はCARなしには成立しません。

なぜ日本4社が世界の約9割を独占できるのか

「半導体材料で日本が世界の要所を握る理由」でも解説したように、日本の材料メーカーが優位に立つ構造は3つの参入障壁が積み重なっています（東洋経済オンライン）。

4社の役割分担も明確です。**東京応化工業（TOK）**はフォトレジスト単一品目に集中し世界シェア約24.7%で首位級。JSRは生産量ベースで世界の半導体の約3分の1にレジストを供給しているとされ、2021年にはEUV専業の米Inpriaを約514億円で買収しました。信越化学工業はシリコンウェハーと並びレジストも手掛け、2026年度下期稼働予定の群馬新工場に約830億円を投じます。富士フイルムは写真フィルムで培った感光技術をEUV用レジストに応用しています（ログミーファイナンス）。

EUV用フォトレジストはなぜ極端に難しいのか

「ASMLのEUV露光装置」が使う波長は13.5nm。ArF（193nm）の約14分の1です。そのため波長が短くなると、1回の露光で照射できるフォトン（光の粒子）の数が著しく減ります。これが「ショットノイズ問題」と呼ばれる難関です。

ショットノイズが大きいと、パターンの輪郭が統計的なばらつきでギザギザに乱れます。しかも従来のCARでは、この乱れを抑えようとショットノイズを下げる（感度を高くする）と、今度は解像度が落ちるという矛盾が生じます。つまり感度・解像度・輪郭の滑らかさの3つを同時には満たせない——これが業界の長年の難問です。

この解として注目されているのが**金属酸化物系レジスト（MOR: Metal Oxide Resist）**です。有機分子ではなく金属を含む無機系の感光材で、EUVフォトンの吸収効率が格段に高く、薄い膜でも感度を維持できます。JSRが2021年に買収したInpriaはMOR開発の世界的パイオニアであり、国内外の大手ファウンドリへの評価が進んでいます（JSR Corporation / Business Wire）。

増産競争と日本の優位性

AI向け先端ロジックや高帯域メモリ（HBM）の需要拡大で、EUVレジストは年率30%超の成長が続くと見られています（TrendForce）（EE Times Japan）。TOKは2024年売上が2,000億円超と過去最高を更新し、JSRは韓国・清州に金属系レジストの最終生産工場を2026年に稼働させます。信越化学の群馬新工場もArFおよびEUVレジストを対象とします。

世界のフォトレジスト市場は現在数十億ドル規模で、3nm以下のプロセス普及とともに拡大が続く見通しです（MarketsandMarkets）。

EUVレジストの技術・供給両面での依存度が高まる中、日本勢の寡占体制は当面続きます。ただしMORへの技術転換が加速すれば競争軸が変わる可能性があり、各社は次世代レジストへの先行投資を競っています。

この記事のまとめ

• フォトレジストは光で回路パターンをウェハーに焼き付ける感光材。ポジ型（照射部が溶ける）とネガ型がある。
• 現代の主流は化学増幅型（CAR、IBM 1982年発明）。光酸発生剤の触媒連鎖反応で感度と解像度を両立する。
• TOK・JSR・信越化学・富士フイルムなど日本4社が世界シェアの約9割を占める。技術蓄積・顧客固定・超高純度の三重参入障壁が支える。
• EUV対応では「ショットノイズ問題」——感度・解像度・輪郭の滑らかさを同時に満たせない矛盾——が最大の難関。JSRのInpria買収で金属酸化物系レジスト（MOR）が有力解に浮上。
• 各社はAI需要の拡大に応え増産投資を加速中。信越化学は約830億円の新工場を2026年度下期に稼働予定。