化学増幅型レジストとは　わずかな光で生じた酸が触媒に、IBMが1980年に開発

化学増幅型レジストは、光が直接すべての分子を変えるのではなく、光で生じた酸が触媒になって、レジストの性質を連鎖的に変えるレジストです。少ない光で反応が進むため、感度が高くなります。KrF（波長248ナノメートル）、ArF（193ナノメートル）、EUV（13.5ナノメートル）の露光で使われています。

酸が保護基を外していく

2013年の日本国際賞の業績の解説によると、仕組みは次の通りです。レジストには、光で酸を出す成分（光酸発生剤）と、アルカリの現像液に溶けないように「保護基」で守られた樹脂が入っています。露光で生じた酸が、保護基を次々に外していくのが要の反応です。保護基が外れた樹脂はアルカリに溶けるようになり、現像で取り除かれます。これがポジ型の動き方です。

酸は反応しても消えないため、1つの酸が多くの保護基を外せます。これが「増幅」です。最初に半導体の製造に使われた材料は、t-ブトキシカルボニル基（tBOC）を酸で外して、ポリヒドロキシスチレンにする樹脂でした。

開発のいきさつ

1970年代後半、IBMのサンノゼの研究所でレジストの開発を率いていたのが、グラント・ウィルソン氏です。回路を細かくするには光の波長を短くする必要がありますが、短い波長では従来のレジストの感度が大きく下がるという壁がありました。1979年にカナダのオタワ大学のジャン・フレシェ氏、翌年に伊藤洋氏が加わり、3人で化学増幅に取り組む形になります。連鎖反応が広がりすぎて解像度が落ちるとの指摘もありましたが、1980年に安定した材料の開発に成功しました。

化学増幅型レジストの主なできごと

年	できごと	出典
1980年	IBMのチームが材料の開発に成功	日本国際賞
1982年	酸を使う化学増幅型の考え方を論文で発表	日本国際賞
1995年	東京応化工業がKrF用のポジ型レジストを製品化	東京応化工業
1997年	東京応化工業の郡山工場でKrF用レジストなどの製造を開始	東京応化工業
2001年	東京応化工業がArF用のポジ型レジストを製品化	東京応化工業
2013年	ウィルソン氏とフレシェ氏が日本国際賞を受賞	日本国際賞

どこで使われたか

日本国際賞の解説によると、IBMは最小の線幅が1マイクロメートルの1メガビットのDRAMの製造で化学増幅型レジストを使いました。広く使われるようになったのは、最小の線幅が250ナノメートルの世代からです。KrFの露光でも役に立ち、EUVや電子線の描画でも中心の技術だとしています。

東京応化工業は、1997年に開発したKrF用のレジストが世界の標準品として多くの半導体メーカーに採用されたと説明しています。同社は2025年の出荷量で、KrF用で33.3%、EUV用で29.3%の世界シェアを持つとしています（富士キメラ総研の調査をもとに同社が計算）。

関連する用語

• 光酸発生剤：光が当たると酸を出す成分。
• PEB（露光後ベーク）：露光の後にウエハーを温め、酸の反応を進める工程。
• メタルオキサイドレジスト：酸の拡散を使わない、金属酸化物のEUV用レジスト。