상품 기본정보

상품명: 반도체 제조용 포토레지스트(감광액) 

<포토레지스트(감광액) 이미지>

[자료: JSR자회사 Inpria 홈페이지]

<포토레지스트 HS 코드>

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 감광액(感光液)의 일종으로, 반도체 제조의 전공정인 노광(露光·Photo) 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.

<빛을 통해 웨이퍼에 회로를 그려넣는 반도체 노광공정 이미지>

[자료: Samsung Semiconductor Newsroom]

포토레지스트 시장 동향

일본 경제산업성의 ‘마이크로일렉트로닉스 관련 산업기반 실태조사’에 따르면, 반도체 관련 포토레지스트(PR) 세계시장 규모는 2019년 기준 약 13억9000만 달러로 추산된다. JSR주식회사, 도쿄응화공업(東京応化工業), 신에츠화학공업(信越化学工業), 스미토모화학(住友化学), 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. 

<반도체용 포토레지스트 세계시장 규모>

[자료: 일본 경제산업성 ‘마이크로일렉트로닉스 관련 산업기반실태조사’]

<반도체용 포토레지스트 세계시장 규모>

[자료: 일본 경제산업성 ‘마이크로일렉트로닉스 관련 산업기반실태조사’]

유통 구조

포토레지스트를 제조하는 반도체 소재 메이커가 반도체 제조 메이커에게 납품을 하면, 반도체 제조 메이커가 반도체 칩을 완성시킨 후 반도체 상사에 납품한다. 반도체 상사는 반도체 제조사로부터 전달받은 반도체 칩을 고객사(기계·전기·자동차 메이커 등)에 공급한다. 

조금 더 구체적으로 살펴보면, 반도체 제조 메이커가 ① 상품기획·마케팅, ② 반도체 개발·설계를 마친 후, 반도체 소재 메이커로부터 포토레지스트를 공급받아 반도체 제조 전공정 단계인 ③ 웨이퍼 제조에 착수한다. 포토레지스트는 실리콘 웨이퍼에 전자 회로를 새기는 노광공정에 사용된다. 반도체 소재 메이커로부터 공급받은 소재를 사용해 웨이퍼 제조를 마치면 ④ 조립·검사를 거쳐 칩을 완성하고 반도체 상사를 통해 최종 수요처(기계·전자·자동차 메이커 등)에 납품한다. 

<반도체용 포토레지스트 유통구조>

[자료: 반도체업계닷컴(半導体業界ドットコム)]

대한 수출 동향

일본의 포토레지스트(HS Code 3707.90-000) 전체 수출규모는 2021년 기준 3680억1844만 엔(약 3조5400억 원)으로 전년대비 19.5% 증가했다. 그중 대한국 수출액은 약 568억2483만 엔(약 5458억 원)으로 전체의 15.4%를 차지했다. 최근 4년간 대세계 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 전년대비 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 대세계 수출액은 3071억4580만 엔(약 2조9501억 원)으로 전년동기 대비 약 14% 증가했다. 같은 기간 대한국 수출액은 434억6999억 엔(약 4175억 원)으로 전년동기 대비 약 4% 소폭 증가했다. 대한국 수출 비중은 14.2%로 전년 동기(15.5%) 대비 1.3%p 정도 하락했다. 

<일본의 포토레지스트 수출동향>

(단위: 천 엔, %)

주: 일본 HS Code 3707.90-000 기준

[자료: 일본 재무성 무역통계 토대로 KOTRA 도쿄 무역관 작성]

<일본의 대한국 포토레지스트 수출액 추이(2018~2021)>

(단위: 천 엔, %)

[자료: 일본 재무성 무역통계 토대로 KOTRA 도쿄 무역관 작성]

수출 규제

일본 정부가 2019년 7월 4일부터 반도체·디스플레이 등의 생산에 필수적인 품목의 한국 수출규제를 강화하는 조치를 시행한 데 이어, 8월 7일 한국을 일본의 백색국가 명단(화이트리스트)에서 제외시켰다. 이에 따라 포토레지스트, 고순도 불화수소(에칭가스), 플루오린 폴리이미드(FPI) 등 3개 품목의 한국 수출이 포괄수출허가에서 개별수출허가로 변경됐다.

백색국가는 일본 정부가 안보상 문제가 없다고 판단한 ‘안보 우방국가’로, 일본의 제품 수출 시 허가 절차 등에서 우대를 해주는 국가를 말한다. 통상적으로 일본에서 해외로 수출되는 제품은 안보문제 없이 적절한 관리가 이뤄지는지 개별적으로 심사해야 할 필요가 있는데, 백색국가로 지정될 경우 전략물자 등을 포함한 중요 물품 수출 절차가 간소화된다. 일본 정부는 전략물자로 1120개를 정해 놨는데, 이 중 미사일·핵물질·생화학무기 등 263개의 민감 품목은 백색국가를 포함한 모든 국가에 수출할 때 개별수출허가를 받아야 한다. 그러나 백색국가의 경우 그 외 품목에 대해서는 한 번 포괄수출허가를 받게 되면 3년 동안 일일이 허가를 받지 않아도 되는 일반포괄허가가 이뤄진다. 반면, 개별수출허가는 수출기업이 수출관리 프로그램을 사전 신고하고 경제산업성의 점검을 거쳐 인증을 받는 등 보다 까다로운 절차가 필요하다.

우리나라 정부는 2019년 9월 11일 일본이 한국에 대해 반도체 제조의 핵심소재인 불화수소, 레지스트, 폴리이미드 3품목에 대해 개별 수출허가를 받도록 요구한 것에 대해 세계무역기구(WTO) 협정 위반으로 WTO에 제소했다. 같은 해 11월 양국 당국 간의 협의가 재개돼 한국 정부는 일본에 대한 WTO 제소를 잠정 중단했으며, 12월에는 양국 정상 간 회담이 진행되며 수출관리 강화에 대한 문제 해결 조짐이 보였다. 하지만, 2020년 3월 10일 양국 간의 정책 대화를 마지막으로 추가적인 회의가 진행되지 않았다. 한국 정부는 2020년 5월 일본 측에 수출규제 완화에 대한 구체적인 입장을 밝혀달라고 요구했으나, 일본 정부는 이에 대해 원론적인 입장을 반복해 2020년 6월 2일 한국 산업통상자원부가 일본의 수출규제에 대한 WTO 재제소를 시행했다. 그러나 WTO 회원국 간 무역분쟁 해결 기관인 상소기구가 미국의 반대로 위원 구성조차 못해 분쟁 조정 기능이 사실상 마비된 상태로, 관련 절차가 2년 넘게 진전되지 못하는 상황이다. 이후, 양국의 관련 문제 대응은 변화가 나타나지 않은 상황으로 관련 문제 해결까지는 시일이 소요될 것으로 전망된다. 

일본 주요 포토레지스트 기업의 최신 동향

코로나19 이후 세계적인 디지털화(DX) 및 EV 전환 가속화에 따라 반도체 수요가 크게 증가하며 일본의 주요 반도체 소재 기업도 공격적인 사업 확장과 대규모 설비 투자에 나서고 있다.   

세계 1위 포토레지스트 제조기업 JSR은 향후 반도체 제조산업이 급성장할 것으로 기대되는 아시아를 중심으로 반도체 소재 사업 확대에 박차를 가하고 있다. JSR은 지난 8월 25일, JSR은 중국 내 반도체 소재사업 확대를 위해 중국 상하이에 현지법인을 설립하고 2022년 12월부터 본격적인 영업 활동을 개시할 예정이라고 발표했다. 같은 달인 8월 3일에는 JSR의 자회사 인프리아(Inpria)와 한국 반도체 제조사 S사가 EUV용 금속 산화물 포토레지스트(PR) 적용을 위해 공동 연구를 진행한다고 밝혔다. 2021년 10월 JSR 그룹에 편입된 인프리아는 EUV 리소그래피용 메탈계 포토레지스트의 설계·개발·제조사로 EUV용 금속산화물 레지스트 관련 광범위한 특허 보유한 기업이다. 반도체 업계에 따르면 두 회사는 단순 연구 차원을 넘어 금속 산화물 포토레지스트 양산 적용까지 논의 중인 것으로 알려졌다. 

JSR에 이어 세계 2위 시장점유율을 보유한 도쿄응화공업도 대규모 설비투자에 나서고 있다. 지난 2월 도쿄응화공업은 3년 중기경영계획(2022~2024년)으로 차세대 첨단 반도체 설비 투자에 총 450억 엔을 투입할 방침을 발표했다. 이는 전기 중기계획(2019~2021년) 대비 60% 이상 증가한 금액으로 설비투자 규모로는 역대 최대 규모다. 도쿄응화공업은 EUV 포토레지스트, 고순도 화학약품의 생산성을 높이기 위해 EUV 포토레지스트 생산 주력공장인 후쿠시마현 고리야마공장과 시즈오카현 고텐바공장에 증설을 추진할 예정이다. 또한 차세대 반도체 소재 개발을 위해 M&A와 신사업 육성에도 박차를 가한다.  

일본 주요 반도체 소재 기업이 일본 정부의 수출규제를 피해 한국에서 직접 생산·연구개발(R&D)을 추진하려는 움직임도 활발하다. JSR은 한국 생산·연구개발 현지화를 본격화하기 위해 지난 10월 17일 JSR은 한국에 있는 자회사 ‘JSR일렉트로닉머트리얼즈코리아(JEMK)’ 지분을 전량 인수한다고 밝혔다. JEMK는 JSR이 2014년 국내 소재 유통회사인 페리(PERI)코퍼레이션과 합작해 만든 회사다. JSR사는 이번 인수를 통해 한국 반도체 고객사에 반도체 소재를 보다 수월하게 공급할 방침이다.

도쿄응화공업도 인천 송도에 EUV 포토레지스트 생산라인을 일찌감치 마련하고 생산에 착수했다. 포토레지스트 분야 세계 3위 기업인 신에츠화학공업도 도쿄응화공업과 주문자상표부착생산(OEM) 방식 EUV 포토레지스트 생산을 타진하고 있다. 스미토모화학도 올해 한국의 자회사를 통해 EUV 포토레지스트 출하를 시작했다.

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. 

자료: 일본 경제산업성 '마이크로일렉트로닉스 관련 산업기반실태조사', 재무성 무역통계,  Samsung Semiconductor Newsroom, 반도체업계 닷컴, 한경산업, 서울경제, KOTRA 도쿄 무역관 자료 종합