글로벌 EUV 포토레지스트 시장을 주도하는 일본 기업

점점 미세화 되는 반도체 수준에 따라 차세대 포토레지스트 개발을 위한 기술 전환도 가속화

상품 개요

포토레지스트(Photoresist)는 빛에 반응해 화학적 변화를 일으키는 감광액(感光液, 감광: 빛을 받으면 물리적, 화학적 변화를 일으키는 현상)의 일종으로 반도체 또는 디스플레이 제조 공정에서 핵심 소재로 사용된다. 빛이 닿은 부분 또는 빛이 닿지 않은 부분을 남겨 특정 패턴을 만들어낼 수 있는데 빛이 닿은 부분이 남는 것을 ‘음성형(Negative)’, 빛이 닿지 않는 부분이 남는 것을 ‘양성형(Positive)’이라고 한다. 포토레지스트는 포토 공정에서 웨이퍼 위에 얇고 균일하게 도포되는데 이는 마치 웨이퍼를 사진 인화지처럼 만드는 공정이다. 웨이퍼를 향해 빛을 비추면 회로 패턴이 웨이퍼 위에 그려지는데 밑그림을 그리는 과정이라고 볼 수 있다. 이후 남은 부분 또는 용해된 부분을 제거해 공정을 마무리하면 회로의 시각화 작업이 마무리된다.

[자료: 관세법령정보포털, 일본 수출통계품목표(2025.1.1.)]

본고는 포토레지스트 중에서도 EUV(극자외선)의 파장 13.5nm를 사용한 리소그래피(Lithography, 반도체 제조 공정 중 설계도를 기반으로 웨이퍼에 회로 패턴을 형성하는 공정)를 대상으로 한다. EUV 포토레지스트는 현행 리소그래피 공정 중 가장 미세한 회로 패턴을 만들어낼 수 있다.

일본 내 주요 취급기업 및 생산 동향

일본은 EUV 포토레지스트 제조 분야에서 높은 수준의 세계 점유율을 차지하고 있다. 일본의 시장조사기관 후지키메라총연의에 따르면 2023년 출하량 기준으로 JSR, 도쿄응화공업, 신에츠화학공업, 스미토모화학 등 일본의 주요 4개 업체가 전 세계 EUV 포토레지스트 시장의 95% 이상을 점유하고 있다. 이 중 도쿄응화공업은 2023년 31.6%의 점유율로 1위를 기록했고, 신에츠화학공업이 30.2%로 그 뒤를 이었다. 그러나 2024년 전망에서는 JSR이 36.0%로 1위에 오르고, 도쿄응화공업이 28.0%로 2위를 차지할 것으로 예상된다.

<주요 제조사별 출하량 및 점유율>

※ 단, 상기 5개 업체를 제외한 업체는 제외

[자료: 후지키메라총연]

<EUV 포토레지스트의 일본 내 주요 제조업체 현황>

[자료: 후지키메라총연]

현재까지 반도체 공정에서 표준적으로 사용되어 온 화학 증폭형 레지스트(CAR, Chemically Amplified Resist)는 3nm 공정까지는 CAR 및 그 변형인 블렌딩 타입이 주류를 이루고 있다. 그러나 3nm 이하의 미세 공정에서는 Polymer Bound PAG(Photo Acid Generator) 타입의 수요가 빠르게 증가하고 있다. 이는 3nm에서 2nm로 진입할수록 감도 확보가 기술적 장벽으로 작용하고 있으며, 기존 CAR로는 거칠기 조절에 한계가 있기 때문이다.

Polymer Bound PAG는 PAG의 함량을 높여 감도를 개선할 수 있는 구조를 갖추고 있어, 고해상도 공정에서의 대응력이 뛰어난 것으로 평가된다. 이에 따라 차세대 반도체 공정에서의 채택이 확대되고 있다. 한편, 금속산화물 기반의 포토레지스트인 MOR(Metal Oxide Resist)은 기존의 유기물 기반 EUV 포토레지스트를 대체할 수 있는 무기물 타입 소재로, 차세대 공정용으로 주목받고 있다. 현재 DRAM 제조업체들이 MOR의 도입 가능성을 검토 중인 것으로 알려졌다.

2024년 기준 CAR 유형이 전체 EUV 포토레지스트 시장의 약 70%를 차지하고 있으나, 중장기적으로는 그 비중이 점차 감소하고 Polymer Bound PAG와 MOR의 점유율이 확대될 전망이다. 특히 로직 반도체의 2nm 공정과 DRAM의 D1b 공정에서는 감도 특성이 우수한 Polymer Bound PAG와 MOR의 수요가 더욱 증가할 것으로 보인다. MOR의 경우, 2023년 일부 DRAM 제조사가 시험 도입을 진행했으나 출하량은 아직 소규모에 머물고 있으며, 본격적인 양산 출하는 2025년 이후가 될 것으로 예상된다.

<EUV 포토레지스트 용도별/종류별 생산 동향 및 전망>

[자료: 후지키메라총연]

가격 동향 및 전망

2024년 4분기 기준 EUV 포토레지스트의 가격은 유형별로 차이를 보이고 있다. CAR(블렌드) 타입은 지속되던 가격 하락세가 멈추고, 2025년에도 보합세를 유지할 것으로 전망된다. 반도체 제조업체들은 갤런당 40만 엔 수준을 희망 가격대로 제시하고 있으나, 이 가격을 충족하는 공급업체는 아직 확인되지 않고 있다. 한편, Polymer Bound PAG는 시장 경쟁 심화로 인해 가격 하락 압력이 이어질 것으로 보이며, 장기적으로는 CAR(블렌드) 수준까지 가격이 내려갈 가능성이 높다. 반면, 금속산화물 기반의 MOR(Metal Oxide Resist)은 여전히 갤런당 100만 엔 이하로 가격이 내려가기에는 시기상조로 평가된다. MOR의 경우, 본격적인 시장 경쟁에 따른 가격 안정화는 수년이 걸릴 것으로 전망된다.

<EUV 포토레지스트 가격 동향(’24년 4분기)>

[자료: 후지키메라총연]

수출 및 관련 법령

일본은 EUV 포토레지스트 계에서 대표적인 생산 및 수출국이다. 수출량 기준으로 2024년의 주요 수출국은 중국(33.95%), 미국(12.88%), 대만(9.83%), 프랑스(8.20%), 베트남(7.38%) 순이며 한국(5.87%)은 그 바로 뒤인 6위를 기록했다.

<EUV 포토레지스트(HS 370790)의 수출 동향(수출량 기준)>

[자료: Global Trade Atlas(2025. 4. 16.), 단위: 천KG, %]

* 2024년 수출량 기준으로 내림차순 정렬

한편, 수출액 기준으로 봐도 1위 국가는 중국으로, 2024년에는 약 8억 달러 규모의 포토 레지스트를 중국에 수출했다. 그 뒤는 대만, 미국, 한국, 영국이 잇고 있다. 2023년 대비 2024년의 수출액 증감율이 상위 5개국 중 한국만이 감소했다는 점이 특이점이다.

<EUV 포토레지스트(HS 370790)의 수출 동향(수출액 기준)>

[자료: Global Trade Atlas(2025. 4. 16.), 단위: 천 달러, %]

* 2024년 수출액 기준으로 내림차순 정렬

한편, 일본 정부는 2019년 7월 한국에 대한 반도체 및 디스플레이 핵심 소재 수출 규제를 강화하고, 한 달 뒤에는 한국을 화이트리스트 국가에서 제외했다. 당시 규제 품목에는 EUV 포토레지스트를 포함해 불화수소, 불화 폴리이미드 등이 포함됐다. 그러나 2023년 3월 양국 간 외교 관계가 개선되면서 일본 정부는 한국에 대한 수출관리 강화 조치를 완화하기로 결정했고, 이후 EUV 포토레지스트에 대한 별도의 수출 규제는 확인되지 않고 있다. 다만, 일본은 2023년 7월부터 한국, 미국, 대만을 제외한 일부 국가를 대상으로 반도체 제조 장비에 대한 수출 규제를 시행 중이다. 이 규제에는 일부 리소그래피(노광) 공정용 장비도 포함돼 있어, 관련 기업들은 수출 대상국에 따라 규제 여부를 면밀히 검토해야 할 것으로 보인다.

물류 및 유통 동향

◎: 메인벤더 / ○: 거래실적 있음 / △: 거래실적 근소

* 삼성전자에의 2nm, 1.4nm과 TSMC 납품 2nm는 샘플공급

[자료: 후지키메라총연]

일본의 차세대 EUV 포토레지스트 개발 움직임

한편, 최근 일본에서는 차세대 EUV 포토레지스트 분야에서 30년 만에 기술 전환점이 다가오고 있다. 현재 주류인 유기 고분자계 화학 증폭형 레지스트로는 반도체 제조사들이 필요로 하는 수준의 미세한 반도체 제조에는 기술적 한계가 있기 때문이다. 주요 반도체 제조업체인 한국의 삼성전자, 대만의 TSMC, 미국 인텔(Intel)은 각각 2025년에 2~1.8nm 세대, 2026~2027년에 1.6~1.4nm 세대로 로직 반도체의 미세화를 추진할 예정인데, 이러한 세대에서는 분자 단 몇 개의 위치가 어긋나도 제품에 결함을 발생시키고 수율을 저하시키길 수 있다.

이에 따라 2027년 경부터 양산될 예정인 차세대 EUV 포토레지스트 개발을 위해 JSR과 도쿄응화공업 등 5개 화학업체가 치열한 개발 경쟁을 벌이고 있다. 이에 응하기 위해 JSR은 금속 산화물 레지스트 기술 확보를 위해 미국 Inpria를 인수하였으며 2025~2026년경 제품 양산에 도입할 계획이다. 스미토모화학은 유기 저분자 레지스트 개발에 주력하고 있다. 기본 재료가 되는 유기분자의 분자량을 줄여 기존의 수 nm였던 분자 크기를 1nm 미만으로 만들어 해상도를 높이는 것이다. 또한 금속을 사용한 레지스트보다 오염(반도체 제조 공정에서 발생하는 장치 오염)에 대한 우려가 상대적으로 적고, 기존의 도포 현상 장치를 사용할 수 있다는 장점이 있다. 스미토모 화학은 2027년경까지 제품화를 계획하고 있으나 시장의 평가에 따라 일정이 앞당겨질 가능성도 함께 언급했다. 차세대 포토레지스트를 둘러싼 일본기업의 개발 경쟁은 이 분야의 국제 경쟁력을 지키기 위한 노력으로 보인다.

시사점

포토레지스트는 노광장치, 포토마스크와 함께 반도체 미세가공의 핵심 소재로, 마이크로칩의 저장 용량이 18~24개월마다 두 배로 증가한다는 ‘무어의 법칙’을 실현하는 데 중요한 역할을 하고 있다. 최근 생성형 AI의 부상으로 로직과 메모리 반도체 수요가 동반 상승할 것으로 전망되면서, 반도체 공정에 필수적인 포토레지스트 시장 역시 지속적인 성장이 예상된다.

이러한 가운데 세계 시장 점유율 1위를 차지하고 있는 일본이 차세대 포토레지스트 개발에 속도를 내면서, 향후 기술 주도권 경쟁에 변화가 일어날 가능성이 제기된다. 특히 일본은 금속산화물 레지스트(MOR), 유기 저분자 레지스트 등 신기술을 앞세워 2nm 이하 초미세 공정에서의 우위를 확보하려 하고 있으며, 이는 한국 반도체 기업에도 기술 대응력 강화를 요구하는 대목이다. 업계는 기술 격차를 줄이기 위한 연구개발(R&D) 투자 확대와 전략적 대응이 시급하다고 보고 있다. 한편, 일본 주요 포토레지스트 제조업체들이 한국 내 생산거점 확대를 추진하면서 협력 기회도 열리고 있다. JSR과 스미토모화학 등은 국내에 생산 시설을 확충할 계획을 밝힌 바 있으며, 이는 한국의 반도체 소재 공급 안정성과 첨단 기술 협력에 긍정적인 영향을 미칠 것으로 보인다. 국내 기업들은 이를 활용해 전략적 제휴와 기술협력을 강화하고, 공급망 안정성과 기술 자립 기반을 동시에 확보할 수 있는 환경을 조성할 필요가 있다.

일본의 차세대 EUV 포토레지스트 개발 움직임은 기술 우위 확보가 곧 시장 경쟁력으로 직결되는 글로벌 반도체 산업의 특성을 다시금 부각시키고 있다. 한국은 소재부터 장비까지 전방위적인 기술 역량을 높이기 위해 산학연 협력을 강화하고, 정부 차원의 체계적이고 지속적인 정책 지원을 병행해야 할 시점이다. 이를 통해 한국은 중장기적으로 글로벌 반도체 시장에서의 입지를 견고히 하고, 일본 등 주요 경쟁국과의 기술 격차를 줄일 수 있을 것으로 기대된다.

자료: 경제산업성, 닛케이크로스텍, 후지키메라총연, 삼성전자, 후지필름, Global Trade Atlas 등 KOTRA 도쿄무역관 자료 종합

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