感光性高分子とは、光を当てると分子の中で反応が起き、溶媒や現像液への溶けやすさなどの性質が変わる高分子です。光が当たった部分が固まって現像後に残るものをネガ型、反対に光が当たった部分が現像で溶けて除かれるものをポジ型と呼び、工業の世界では感光性樹脂とも呼ばれます。
代表的な使い道は、半導体の回路を光で刻むフォトレジストです。ほかにもプリント基板の配線づくり、印刷版、紫外線で固める塗料や接着剤、3Dプリンタの光造形まで、光を当てた場所だけ性質を変えられることを利用した製品が広く使われています。
この記事では、まず光で起きる3つの変化と、高校化学で扱うポリケイ皮酸ビニルの反応、ネガ型とポジ型の違いを整理します。そのうえで半導体のフォトリソグラフィと化学増幅型レジスト、工場での使われ方、日本メーカーの強さの順に見ていきます。
感光性ポリマーとは？光で溶けやすさが変わる高分子
感光性ポリマー（感光性高分子）は、光や放射線を当てると構造が変わり、溶解性などの性質が変わる高分子の総称です。工業材料として扱うときは「感光性樹脂」と呼ぶことが多く、この記事では両方を同じ意味で使います。
光で起きる反応は、大きく光架橋・光重合・光分解の3つに分けられます。これとは別に、高分子そのものが光に反応する基を持つ型と、光に反応する小さな分子（感光剤）を光に反応しない高分子に混ぜた型という分け方もあり、2つの分類は軸が違う点に注意が要ります。
どの反応でも、光が当たった部分と当たらない部分で溶けやすさに差が生まれ、それが形をつくる手がかりになります。
※コトバンク（世界大百科事典・日本大百科全書）の「感光性樹脂」の分類をもとに作成。光分解でも、アジド系のように分解物が架橋して溶けにくくなる例があります。
ポリケイ皮酸ビニル：光で架橋して溶けなくなる
光架橋型の代表がポリケイ皮酸ビニルで、光を当てると側鎖どうしが隣の鎖と結びつき、網目の構造になります。網目になった部分は溶媒に溶けなくなるため、光が当たった所だけが現像後に残るネガ型として働きます。
つくり方は、ポリビニルアルコール（PVA）のヒドロキシ基に、ケイ皮酸の酸塩化物を反応させてエステルにする方法です。ケイ皮酸は炭素どうしの二重結合（C＝C）をベンゼン環の隣に持ち、この部分が光を吸収して反応します。
架橋が増えると分子どうしが自由に動けなくなり、膜は硬く、溶媒に溶けにくくなります。こうした光架橋型の性質は感度が高いため早くから使われ、PVAのケイ皮酸エステルは、米イーストマン・コダック社が最初に開発した代表的な感光性樹脂として、写真製版用のフォトレジストに使われました。
ネガ型とポジ型の違い：光が当たった所が残るか、溶けるか
フォトレジストは、光が当たった部分の運命で2つに分かれます。ネガ型は露光部が架橋や重合で溶けなくなって残り、ポジ型は露光部が現像液に溶けるように変わって除かれます。同じマスクを使っても、残る形は白黒が反転します。
同じマスクで露光しても、ネガ型は光が当たった所、ポジ型は光が当たらなかった所が残ります。
※灰色がマスク（光を通さない部分）、濃い青が現像後に残るレジスト、薄い青が基板。日本国際賞（2013年）の業績解説にあるネガ型・ポジ型の定義をもとに作成。
ポジ型の代表は、ジアゾナフトキノン（DNQ）という感光剤をノボラック樹脂（フェノール樹脂の一種）に混ぜたレジストです。光が当たらない部分ではDNQが樹脂の溶解を抑え、光が当たると分解してカルボン酸ができるため、露光部だけがアルカリ性の現像液に溶けるしくみです。
| 項目 | ネガ型 | ポジ型 |
|---|---|---|
| 光で起きる反応 | 架橋・重合で分子が大きくなる | 感光剤の分解や保護基の脱離で溶けやすくなる |
| 現像後に残る所 | 光が当たった所 | 光が当たらなかった所 |
| 代表的な材料 | ポリケイ皮酸ビニル、アジド系、アクリル系の光重合型 | DNQ–ノボラック系、化学増幅型 |
| 主な用途の例 | 写真製版、プリント基板のドライフィルム、印刷版 | 半導体の回路形成（g線・i線・KrF・ArFなど） |
使用用途：半導体の回路を刻むフォトリソグラフィ
感光性高分子がもっとも重要な役割を果たすのが、半導体の製造です。シリコンのウエハ（円板）の上には、電気を通さない二酸化ケイ素（SiO2）の酸化膜などが重なっており、配線や素子をつくる場所だけ膜を削って溝や穴をあける必要があります。
削ってよい所と削ってはいけない所を分けるために、ウエハ全体にフォトレジストを塗り、回路の原版（フォトマスク）を通して光を当てます。現像で不要なレジストを除くと、残ったレジストが盾になり、その下の膜だけを守りながら削れます。この一連の工程をフォトリソグラフィと呼びます。
現像で形をつくるのはレジスト、エッチングで削られるのはその下のSiO2で、役割が違います。
※濃い青がレジスト、薄い青がSiO2の酸化膜、白がシリコン、灰色がマスク。ポジ型ではマスクの穴の位置が反対になります。実際の工程では、塗布後や露光後に加熱（ベーク）をはさみます。
ネガ型の場合、マスクで影になった所のレジストは固まらないので、現像液で洗うと落ちてSiO2が顔を出します。そこへフッ化水素酸（フッ酸）をかけると、レジストに守られていない所のSiO2だけが溶けて溝になります。
役目を終えたレジストは、薬液やプラズマで取り除きます。1枚のウエハではこの塗布から剥離までを層の数だけ繰り返して回路を積み上げるため、前後の工程を含めた全体の流れは半導体の前工程の解説で整理しています。
光の波長と世代：g線からEUVへ
回路を細かくするには、露光に使う光の波長を短くするのが基本で、波長が短いほど小さな形まで写せます。露光の光は水銀ランプのg線・i線から、エキシマレーザーのKrF・ArF、さらにEUV（極端紫外線）へと移り、光が変わるたびにその波長に合うレジストが開発されてきました。
| 光源 | 波長 | 主なレジストの例 |
|---|---|---|
| g線（水銀ランプ） | 436 nm | DNQ–ノボラック系（ポジ型） |
| i線（水銀ランプ） | 365 nm | DNQ–ノボラック系（ポジ型） |
| KrF（フッ化クリプトン）エキシマレーザー | 248 nm | 化学増幅型（ポリヒドロキシスチレン系） |
| ArF（フッ化アルゴン）エキシマレーザー | 193 nm | 化学増幅型（193 nmの光をよく通す樹脂に変更） |
| EUV（スズのプラズマ光源） | 13.5 nm | 化学増幅型が中心。金属酸化物型などの開発も進む |
波長が変わるとレジストを作り直す必要があるのは、樹脂そのものが光を吸ってしまうと膜の底まで光が届かないからです。ノボラック樹脂はKrFの深紫外線を強く吸収するためKrF用には別の骨格の樹脂が使われ、ArF用でも193 nmでの透過率を高める研究が早くから進められました。
EUVでは、約25 μmのスズの液滴にレーザーを当ててプラズマにし、そこから出る13.5 nmの光を使います。EUV用レジストの方式の違いや国内メーカーの開発状況は、東京応化の郡山フォトレジスト新製造棟の解説で詳しく扱っています。
化学増幅型レジスト：1つの酸が何度も働く
露光の光の波長を短くすると、従来のレジストでは感度が大きく下がるという壁にぶつかりました。そこで1980年代初め、米IBMの研究所でウィルソン、フレシェ、伊藤洋の3氏が開発したのが、光でできた酸を触媒にして反応を連鎖させる化学増幅型レジストです。
化学増幅型では、光酸発生剤が光を吸って酸を出し、露光後の加熱でその酸が樹脂の保護基を次々に外します。最初の実用品は、ポリヒドロキシスチレンのヒドロキシ基をtBOC基（t-ブトキシカルボニル基）で覆った樹脂でした。
1つの酸が何度も働くので、少ない光で膜全体の溶けやすさを大きく変えられます。IBMは1 MbitのDRAMでこのレジストを使い、一般には線幅250 nm世代から広く普及して、KrF露光で欠かせない材料になりました。
この考え方はいまもArFやEUV、電子線の露光を支える技術で、ウィルソン氏とフレシェ氏は2013年に日本国際賞を受けました。光酸発生剤が出す酸は、後で見るUV硬化樹脂のカチオン重合にも使われており、同じ「光で酸をつくる」材料が半導体と塗料の両方を支えています。
実際の工場では：プリント基板・印刷版・UV硬化・光造形
半導体以外の工場でも、感光性高分子は「光を当てた所だけ変える」性質を生かして使われています。用途ごとの違いは、光で何が起き、光が当たった部分が最後にどうなるかをそろえて見ると整理しやすくなります。
| 用途 | 光で起きる変化 | 光が当たった部分 | その後 |
|---|---|---|---|
| 半導体のフォトレジスト（化学増幅型） | 酸で保護基が外れる | 現像で溶ける（ポジ型） | 残ったレジストで下地を守って削り、最後に除く |
| プリント基板のドライフィルム | 光重合で架橋 | 残る（ネガ型） | 銅を削るかめっきして配線にし、最後に除く |
| 感光性樹脂の印刷版 | 光重合で固まる | 残って印刷の凸部になる | 水で洗い出し、版としてそのまま使う |
| UV硬化の塗料・接着剤・インキ | 重合・架橋で固まる | 全体が固まる | 現像せず、製品の一部として残る |
| 3Dプリンタの光造形 | 光重合で固まる | 1層ずつ固まって積み重なる | 固まった部分がそのまま造形物になる |
プリント基板のドライフィルム：光重合のネガ型
プリント基板の配線づくりでは、感光層をフィルムで挟んだドライフィルムレジストが使われます。ポリエチレンの保護フィルム、感光層、PETの支持フィルムの3層構造で、保護フィルムをはがして銅張積層板に熱と圧力で貼りつけてから露光します。
感光層は、光重合開始剤が紫外線でラジカルを出し、モノマーを重合させて網目にするネガ型です。光が当たらなかった部分には樹脂のカルボキシ基（−COOH）が残っていて、1〜2％ほどの炭酸ナトリウム水溶液で中和されて溶け出します。
ドライフィルムは、1960年代末にデュポンが「Riston」としてプリント基板の製造で実用化した材料です。国内では旭化成の「サンフォート」が、パソコンやスマートフォン、自動車の電装品向けの基板に使われています。
同社は2025年5月、AIサーバー用などの先端半導体パッケージの再配線層向けに、レーザー直接描画（LDI）で1.0 μm幅のパターンを形成できる品種を発表しました。パッケージ基板の微細化は、新光電気工業の企業研究で扱う基板メーカーの投資とも重なる動きです。
印刷版：水で現像できる感光性樹脂版
ラベルや缶、プラスチックカップ、チューブの印刷に使う凸版・フレキソ版も、感光性樹脂でつくります。光重合型の樹脂の板に原稿のフィルムを通して光を当てると、当たった所が固まって印刷面の凸部になり、当たらなかった所を洗い流すとくぼみになります。
東洋紡（現在は東洋紡エムシー）は1977年に、常温の水道水で洗い出せる感光性樹脂凸版「プリンタイト」を世界に先駆けて発売しました。フレキソ版の「コスモライト」は界面活性剤を加えた40℃の温水で現像でき、有機溶剤を使わない製版方法として使われています。
UV硬化樹脂：塗料・接着剤・インキを光で固める
UV硬化樹脂（光硬化性樹脂）は、液体の樹脂に紫外線を短時間当てるだけで固まる材料です。熱で固める樹脂に比べて硬化時間が短く、乾燥炉が要らないので設備を小さくでき、溶剤を使わない配合にできる点が省エネと環境負荷の低減につながります。
硬化のしくみには、アクリル系の樹脂を光でできたラジカルで重合させる型と、エポキシ系の樹脂を光でできた酸で開環重合させるカチオン型があります。飲料缶の塗料、コーティング剤、光硬化型の接着剤、インキなどで実用化され、目的の性能に合わせて使い分けられています。
ラジカル型は種類が多く速く固まり、カチオン型は酸素に邪魔されず縮みにくいのが持ち味です。
※サンアプロ「光酸発生剤」（三洋化成ニュース No.502、2017年）をもとに作成。光酸発生剤は化学増幅型レジストにも使われる同じ系統の材料です。
光源も従来の水銀ランプに加えて、LEDや青色レーザーなど透過しやすい長い波長の光が使われるようになりました。屋外向けで紫外線吸収剤を含む塗料や、紫外線を通さないフィラーを混ぜた材料でも固められるよう、i線より長い波長で反応する光酸発生剤の開発が進んでいます。
3Dプリンタの光造形：液体の樹脂を1層ずつ固める
光造形は、液体の光硬化性樹脂の表面に紫外線を当てて1層分だけ固め、台を少しずつ動かしながら層を重ねて立体をつくる方式です。光を当てた場所だけが固まる性質をそのまま形づくりに使うため、樹脂の反応がそのまま造形の精度を左右します。
この方法の出発点には日本の公設試験研究機関の研究者がいます。1980年に名古屋市工業研究所の小玉秀男氏が「立体図形作成装置」を特許出願し、1984年には大阪府立工業技術研究所の丸谷洋二氏が紫外線硬化樹脂を使う「光学的造形法」を出願しました。
丸谷氏の特許は1988年に大阪府が取得し、同じ年に三菱商事と組んだ市販装置「SOUP」が生まれています。米国ではチャック・ハル氏が1984年に出願した光造形装置の特許が1986年に成立し、方式の違いと選び方は樹脂3Dプリンターの方式比較で整理しています。
フォトレジストで強い日本メーカー
感光性高分子の中でも、半導体用のフォトレジストは日本企業が世界で大きなシェアを持つ分野です。経済産業省が富士経済の調査をもとに作成した資料では、フォトレジストの売上高に占める日本企業のシェアは2023年に78％（2021年は77％）でした。
世界の売上高を10とすると、約8が日本に本社を置く企業の製品です。
10のうち8が日本企業（売上高シェア78％、2023年）
※経済産業省「半導体・デジタル産業戦略の今後の方向性」（2025年12月23日）の「前工程素材のシェア変化」による。富士経済「半導体材料市場の現状と将来展望」をもとに経済産業省が作成した売上高シェアで、企業は本社の所在地で分類。同じ資料ではシリコンウエハが53％、フォトマスク用レジストが65％です。
経済産業省は、レジスト塗布・現像装置やシリコンウエハ、レジストなどの部素材で日本が優位に立っていると位置づけています。次の世代の露光装置であるHigh-NA EUVに向けたレジストの開発も国の支援の対象で、ラピダスの2nm量産など国内の先端工場の計画とも結びついています。
東京応化工業（TOK）は1968年に半導体用ネガ型レジストの製造を始め、1972年に国産初の半導体用ポジ型レジストを開発した老舗です。露光の世代ごとのシェアや業績、海外拠点の配置は東京応化工業（TOK）の強みの企業研究で詳しく読めます。
JSRは2021年10月、EUV用の金属酸化物レジストを開発する米Inpriaの買収を完了しました。金属酸化物レジストはEUVの次の世代の候補とされる方式で、JSRはInpriaを通じてこの分野で先行しています。
2024年には官民ファンドの産業革新投資機構（JIC）が設けた会社による公開買付けが成立し、JSRは同年6月に上場を廃止しました。同年12月1日には、公開買付けを行った会社（JICC-02）がJSRを吸収合併し、社名をJSR株式会社に改めて事業を引き継ぎました。
信越化学工業は1997年に直江津工場でKrF用レジストの生産を始め、福井県と台湾にも拠点を広げてきました。2024年4月には第4の拠点を群馬県伊勢崎市に建てると決め、第一期の投資額は約830億円です。
住友化学は2026年4月、大阪工場にEUV・ArF向けフォトレジストの技術棟（2027年度末完成予定）を新設すると発表し、富士フイルムもArF向けのポジ型・ネガ型のレジストをそろえています。総合化学メーカーの中での各社の位置づけは、化学メーカーの勢力図からたどれます。
感光性高分子のよくある質問
感光性樹脂と光硬化性樹脂は何が違いますか？
感光性樹脂は光で溶けやすさなどの性質が変わる樹脂の総称で、光で溶けやすくなるポジ型も含みます。光硬化性樹脂はそのうち光で固まるものを指し、UV硬化の塗料や接着剤、光造形の樹脂のように、固まった樹脂そのものが製品の一部になる用途が中心です。
手芸で使うUVレジンも感光性高分子ですか？
UVレジンは紫外線で重合して固まる光硬化性樹脂で、感光性樹脂の一種です。液体の段階はモノマーやオリゴマーで、光重合開始剤が紫外線を受けて重合が始まり、固まってはじめて高分子になります。
感光性高分子は紫外線以外の光でも反応しますか？
反応する光の波長は材料の設計で決まります。半導体ではEUVなど紫外線よりさらに短い光や電子線にも化学増幅型が使われ、UV硬化では405 nmのLEDや青色レーザーなど可視光に近い光で反応する開始剤も開発されています。
フォトレジストは完成した半導体の中に残りますか？
一般的なフォトレジストは残りません。下の膜を削ったりイオンを打ち込んだりするときの一時的なマスクとして使い、工程が終わると薬液やプラズマで取り除きます。一方で、パッケージの保護膜や再配線の絶縁膜には、感光性ポリイミドのように形をつくった後もそのまま残す材料もあります。
まとめ
- 感光性高分子（感光性樹脂）は、光で架橋・重合・分解が起きて溶けやすさなどが変わる高分子
- ポリケイ皮酸ビニルは、光でケイ皮酸どうしが二量化して架橋し、光が当たった所が残るネガ型として働く
- 半導体では、レジストを現像して盾をつくり、その下のSiO2などを削るフォトリソグラフィに使う
- 露光の光がg線からEUVへ短くなるにつれ、レジストはDNQ–ノボラック系から化学増幅型へ進化した
- プリント基板・印刷版・UV硬化・光造形にも使われ、フォトレジストでは日本企業が売上高の約8割を占める
感光性高分子は、光が当たった所が残るか溶けるかを見れば、教科書の反応から半導体工場の工程まで一本の筋で理解できる素材です。
同じ機能性高分子の高吸水性ポリマーや生分解性ポリマー、材料を使う側の電子部品・半導体業界の主要企業とあわせて読むと、化学メーカーの素材がどこで製品になるかがつかみやすくなります。
出典
出典・参考資料（21件）を開く出典・参考資料を閉じる
- 感光性樹脂の定義・分類・ポリケイ皮酸ビニル・用途：コトバンク「感光性樹脂」（デジタル大辞泉・世界大百科事典・日本大百科全書・ブリタニカ国際大百科事典）
- ネガ型・ポジ型の定義、化学増幅型レジストの開発：The Japan Prize Foundation「Development of chemically amplified resist polymer materials」（2013年）
- 光酸発生剤・光硬化性樹脂のラジカル型とカチオン型：高嶋祐作（サンアプロ）「光酸発生剤」三洋化成ニュース No.502（2017年）
- 露光光源の波長・EUV光源：ASML「Light and lasers」
- ArF用レジストの透過率：石井寛之ほか「新規ArFレジスト用光酸発生剤の設計とその性能」JSR TECHNICAL REVIEW No.108（2001年）
- 化学増幅型レジストの特許：US 4,491,628（Ito, Willson, Fréchet、1985年）
- ドライフィルムレジストの実用化（1968年）：iConnect007「A System Designer’s Dream World at DuPont」（DuPont の年表に1968年の Riston を記載）
- ドライフィルムレジストの構造・現像・剥離：Zhang M. ほか「Applications of Dry Film Photoresist in Micromachining: A Review」Micromachines 16, 1258（2025年）
- 感光性ドライフィルム「サンフォート」：旭化成「エレクトロニクス事業 製品一覧」
- 感光性樹脂版：東洋紡エムシー「プリンタイト」、同「コスモライト」
- 光造形の歴史（小玉秀男氏・丸谷洋二氏）：松下隆「三次元積層造形技術と公設試験研究機関の先導的役割」産開研論集 第29号（大阪府、2017年）
- 光造形の米国特許：US 4,575,330（Charles W. Hull、1986年）
- フォトレジストの日本企業シェア：経済産業省「半導体・デジタル産業戦略の今後の方向性」（2025年12月23日）
- 製造装置・部素材での日本の優位：経済産業省「半導体・デジタル産業戦略について」（2023年7月）
- JSRのInpria買収：JSR Micro「JSR Closes Deal to Acquire EUV Pioneer Inpria Corporation」（2021年11月11日）
- JSRの上場廃止：日本取引所グループ「上場廃止等の決定：JSR（株）」（2024年6月5日）
- JSRの合併：JSR「Notice Regarding the Merger」（2024年12月2日）、同「Notice of Expected Merger Date」（2024年9月2日）
- 住友化学の技術棟：住友化学「大阪工場に先端半導体用フォトレジスト技術棟を新設」（2026年4月9日）
- 富士フイルムのArF用レジスト：FUJIFILM「ArF Photoresists」
- サンフォートの新品種：旭化成 ニュースリリース（2025年5月26日）
- 信越化学工業の新拠点：信越化学工業「信越化学、国内で新拠点を設営」（2024年4月9日）
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