リソグラフィ光源の歴史｜i線→KrF→ArF→EUVを完全図解

• i線・KrF・ArF・EUVの順番と違いが頭に入らない
• 名前は知っているが、「なぜその順で進化したか」がわからない
• ASMLが独占したのは知っているが、Cymerやギガフォトンの役割がピンとこない
• ニコン・キヤノンがいつ・どこで脱落したのか知りたい

• i線→KrF→ArF→ArF液浸→EUVの50年の進化を1枚の年表に
• 各光源の波長・対応世代・代表企業を比較表で整理
• 「なぜ毎回ボトルネックは光源だったのか」という物理の必然
• 光源を作るCymer（米）vs ギガフォトン（コマツ子会社）の構図
• ニコン・キヤノンが脱落した歴史的な転換点

リソグラフィの光源は、水銀ランプ（i線・365nm）→ エキシマレーザ（KrF・248nm → ArF・193nm）→ ArF液浸（実効134nm相当）→ EUV（13.5nm）と進化してきました。約30年で波長は27分の1に。波長を短くするたびに「装置構造」「光源」「レジスト」「マスク」が大変革を求められ、そのたびに勝者が入れ替わってきたのが歴史の特徴です。最後の関門であるEUVを乗り越えたのはオランダのASMLただ1社で、これがニコン・キヤノンが先端から脱落した決定的な転換点となりました。

ArFの次は「F2レーザ（157nm）」のはずでした。しかし新光源の開発が難航し、業界は「光源を変えずにレンズとウェハの間に水を入れる」という奇策で乗り切りました。プールの中の物体が大きく見えるのと同じ原理（屈折率1.44）で、波長193nmが実効134nm相当に短くなる。これがArF液浸の発想です。詳しくは第3回で解説します。

光源の歴史は「装置メーカー」と「光源メーカー」が別々の競争軸であることを示しています。ASMLはCymerを買収して光源を内製化、ニコンはギガフォトン（コマツ）と組む構図。コマツ（6301）は建機メーカーとして見られがちですが、子会社ギガフォトンを通じて半導体露光光源の世界2強の一角です。「装置か材料か」だけでなく「光源か」も投資の視点に加えると、業界構造の解像度が上がります。

光源開発はレーザ物理・プラズマ物理・光学設計・制御工学・材料科学の総合格闘技です。電気電子系だけでなく、応用物理・機械・化学系の学生にも門戸が開かれています。エキシマレーザ・EUV LPP光源を開発するギガフォトン、TRUMPF、ASML/Cymerは、いずれも理系大学院の研究テーマと地続きの世界です。

光源の進化は常に「波長を短くしようとして失敗 → 既存光源を延命する奇策」の繰り返しでした。F2レーザの挫折→ArF液浸への迂回、High-NA EUVの遅延→マルチパターニング併用など。担当工程外の業界ニュースを読むときも、この「本命と延命策の併存」というパターンを知っておくと、技術ニュースの解像度が変わります。

① 5世代の光源：i線（365nm）→ KrF（248nm）→ ArF（193nm）→ ArF液浸（実効134nm）→ EUV（13.5nm）。約30年で波長は27分の1に。

② 3つの大ジャンプ：(1) ランプ→レーザ、(2) ArFに水を挟む（液浸）、(3) ArF液浸→EUV（光源原理ごと変更）。

③ 装置と光源は別の競争軸：装置はASML・ニコン・キヤノン、光源はCymer（ASML子会社）・ギガフォトン（コマツ子会社）・TRUMPF。

④ 古い光源は今も現役：3nm世代でも層によってi線・KrFが使われる「使い分け」の世界。

⑤ 日本勢の歴史：i線・KrF時代に世界シェア7〜8割→ArF液浸・EUVで脱落。脱落は20年かけて段階的に進行。

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