● 포토레지스트이란
포토레지스트(Photo Resist)는 반도체 및 디스플레이 생산에 필요한 필수 소재 중 하나로 대일 수입 의존도가 76.8%에 달한다(관세청 2022년 1~9월 통계 기준). 포토레지스트(Photo Resist)는 반도체 감광액의 일종으로, 반도체 제조의 전공정인 노광 공정에 필요한 핵심 소재다.
노광공정은 빛을 이용해 반도체의 원판인 실리콘 웨이퍼에 전자 회로를 새기는 공정을 말한다. 포토레지스트는 빛에 반응해 화학적 변화를 일으키는 특성이 있어, 빛이 노출되는 부위에 따라 특정한 패턴을 만들어낼 수 있다. 실리콘 웨이퍼 위에 액체 상태의 포토레지스트를 골고루 바르고, 그 위에 회로를 새긴 포토마스크를 얹어 빛을 쐬면 화학적 변화가 나타나면서 웨이퍼 위에 회로가 그려지는 방식이다. 이 작업이 사진을 현상하는 것과 같이 웨이퍼를 인화지로 만들어준다.
고품질의 미세한 회로 패턴을 얻기 위해서는 포토레지스트(감광액) 막이 얇고 균일해야 하며 빛에 대한 감도가 높아야 한다. 포토레지스트는 노광 공정에 쓰이는 빛의 파장에 따라 불화크립톤(KrF), 불화아르곤(ArF), 극자외선용(EUV) PR 등으로 나뉜다.
포토레지스트(감광액)
자료원 : JSR자회사 Inpria 홈페이지
빛을 통해 웨이퍼에 회로를 그려넣는 반도체 노광공정
자료원 : Samsung Semiconductor
● 포토레지스트 시장 동향
일본 경제산업성의 ‘마이크로일렉트로닉스 관련 산업기반 실태조사’에 따르면, 반도체 관련 포토레지스트(PR) 세계시장 규모는 2019년 기준 약 13억 9,000만 달러로 추산된다. JSR주식회사, 도쿄응화공업, 신에츠화학공업, 스미토모화학, 후지필름(Fuji Film) 등 일본기업이 글로벌 생산량의 다수를 점유하고 있다. 글로벌 포토레지스트 시장은 이 일본기업 5개사가 세계 90% 이상의 점유율을 차지하고 있다. 그 중에서도 JSR이 전체 시장의 27%, 도쿄응화공업이 26%로 두 회사가 전체 시장의 과반을 차지하는 과점 구조다. 우리나라의 주요 반도체 제조사도 포토레지스트의 상당량을 JSR, 신에츠화학공업 등 일본 기업으로부터 조달하는 것으로 알려져 있다.
● 대한 수출 동향
일본의 포토레지스트(HS Code 3707.90-000) 전체 수출 규모는 2021년 기준 3,680억1,844만 엔(약 3조 5,400억 원)으로 전년대비 19.5% 증가했다. 그중 대한국 수출액은 약 568억 2,483만 엔(약 5,458억 원)으로 전체의 15.4%를 차지했다. 최근 4년간 대 세계 수출 동향을 살펴보면 2018년부터 2020년까지 보합세를 유지하다가 2021년 코로나19에 따른 세계적인 디지털 전환(DX) 가속화의 영향으로 반도체 수요가 폭증하면서 전년 대비 19.5% 증가했다. 대한국 수출은 2018년 전년 대비 30% 증가했으나, 2019년 7월 일본 정부가 한국을 대상으로 포토레지스트를 포함한 반도체·디스플레이 관련 핵심 품목의 수출규제를 강화하면서 2019년 전년 대비 1.6% 감소했다.
그러나 다음 해부터 다시 한국으로의 수출이 큰 폭으로 늘어나면서 2020년 대한국 수출이 전년 대비 25.3% 증가했다. 2021년에도 대한국 수출액은 전년 대비 21% 증가했으나 증가폭은 2020년에 비해 다소 줄어들었다. 이는 2019년 일본의 수출규제 이후 한국 기업이 대일본 의존도를 낮추기 위해 포토레지스트 수입량의 일부를 벨기에에서 조달하는 등 공급망 다변화를 추진했기 때문인 것으로 분석된다.
2022년 1~9월까지의 대 세계 수출액은 3,071억 4,580만 엔(약 2조 9,501억 원)으로 전년동기 대비 약 14% 증가했다. 같은 기간 대한국 수출액은 434억 6,999억 엔(약 4,175억 원)으로 전년동기 대비 약 4% 소폭 증가했다. 대한국 수출 비중은 14.2%로 전년 동기(15.5%) 대비 1.3%p 정도 하락했다.
● 시사점
일본의 수출 규제 이후 반도체 핵심 소재의 국산화 필요성이 커지면서 한국 기업들도 자체적으로 포토레지스트 개발에 박차를 가하고 있다. 정밀화학소재 기업 D사는 2019년 경기 화성 공장에 노광 장비를 구축해 EUV용 포토레지스트의 전 단계인 불화아르곤(ArF) 포토레지스트에 대한 성능평가 역량을 확보했다. D사에 따르면 자사가 개발한 EUV용 포토레지스트가 국내 반도체 업체에서 성능 평가를 통과했고, 일부 양산 준비에도 들어갔다고 분석한다. 그 외 국내 주요 반도체 제조업체들도 안정적인 공급망 확보를 위해 핵심 소재 공급처를 다원화하는 방안을 적극적으로 추진하고 있다.
포토레지스트의 일본 수입 의존도도 하락하는 추세다. 관세청 통계에 따르면 포토레지스트의 대일 수입 의존도는 2019년 85.5%에서 2021년 79.3%에 이어 올해 1~9월 기준 76.8%까지 떨어졌다. 그러나 아직 EUV 포토레지스트 상용화와 양산을 위한 국내기업의 기술력은 부족한 상황으로 일본으로부터의 수입 단절 시 반도체 노정공정 진행이 불가하다. 따라서 포토레지스트 국산화를 위한 기술 개발 노력과 더불어 일본 주요 생산 기업의 동향을 지속적으로 모니터링할 필요가 있다.