반도체 핵심 소재 포토레지스트, 왜 지금 다시 주목받고 있을까요?
최근 SK하이닉스가 일본 의존도를 낮추기 위해 포토레지스트 국산화에 나섰다는 소식이 들렸어요. 그만큼 이 소재가 우리 반도체 산업에서 얼마나 중요한 위치를 차지하는지 보여주는 대목이죠.
포토레지스트, 대체 뭐길래 이렇게 중요할까요?
쉽게 말하면 포토레지스트는 빛에 반응하는 특별한 액체예요. 감광액이라고도 부르는데, 빛을 받으면 화학적 성질이 변하는 신기한 물질이죠.
이걸 왜 쓰냐고요? 반도체 칩을 만들 때 엄청나게 미세한 회로를 그려야 하거든요. 머리카락 굵기의 수천분의 1 수준으로요! 이렇게 정교한 패턴을 만들려면 포토레지스트가 필수예요.
웨이퍼에 포토레지스트를 바르고, 그 위에 빛을 쪼이면 빛이 닿은 부분만 화학적으로 변해요. 마치 사진 현상하는 것처럼요. 그다음 현상액으로 씻어내면 원하는 패턴만 남게 되는 거죠. 이 과정을 포토리소그래피 공정이라고 부르는데, 반도체 제조에서 가장 핵심적인 단계 중 하나예요.
왜 지금 포토레지스트가 뜨거운 감자인가요?
2019년 일본이 한국에 반도체 핵심 소재 3가지의 수출을 규제했던 거 기억하시나요? 그중 하나가 바로 포토레지스트였어요. 그때 우리나라 반도체 업계가 얼마나 긴장했는지 몰라요.
왜냐하면 당시 EUV(극자외선) 포토레지스트는 거의 100% 일본산이었거든요. 일본의 도쿄오카, JSR, 신에쓰화학 같은 회사들이 시장을 독점하고 있었죠.
요즘은 상황이 더 복잡해졌어요. 중국과 일본 사이의 기술 경쟁도 치열해지면서, 일본이 중국으로 가던 포토레지스트 수출을 사실상 중단했다는 소식도 들려와요. 반도체 소재가 이제 단순한 상품이 아니라 전략 무기가 된 거예요.
국산화 노력은 어떻게 진행되고 있을까요?
다행히 우리 기업들도 가만히 있지 않았어요. 동진쎄미켐, SK엔무브머티리얼즈 같은 국내 기업들이 꾸준히 기술 개발에 투자해왔거든요.
특히 SK하이닉스가 동진쎄미켐과 손잡고 EUV 포토레지스트 국산화에 본격적으로 나섰다는 건 정말 고무적이에요. 반도체를 직접 만드는 회사와 소재 개발 회사가 협력하면 시너지가 엄청나거든요.
물론 아직 갈 길은 멀어요. EUV 포토레지스트는 정말 까다로운 기술이에요. 13.5나노미터라는 극자외선에 반응하면서도 엄청나게 정밀한 패턴을 만들어야 하니까요. 하지만 하나씩 기술을 확보해가고 있다는 것만으로도 의미가 크죠.
포토레지스트의 종류도 다양해요
빛에 노출됐을 때 어떻게 반응하느냐에 따라 포지티브 타입과 네거티브 타입으로 나뉘어요.
포지티브 타입은 빛을 받은 부분이 녹아서 제거되고, 네거티브 타입은 반대로 빛을 받은 부분이 단단해져서 남아요. 사진으로 따지면 네거티브 필름과 포지티브 필름의 차이 같은 거죠.
또 어떤 빛에 반응하느냐에 따라서도 구분돼요. g선, i선 같은 자외선부터 KrF, ArF 같은 심자외선, 그리고 요즘 가장 첨단인 EUV까지. 기술이 발전할수록 더 짧은 파장의 빛을 쓰고, 더 미세한 패턴을 만들 수 있게 됐어요.
디스플레이에도 쓰여요
반도체뿐만 아니라 디스플레이 제조에도 포토레지스트가 필수예요. 여러분이 매일 보는 스마트폰 화면, TV 화면을 만들 때도 이 소재가 들어가거든요.
TFT(박막트랜지스터)라는 게 각 픽셀의 밝기를 조절하는데, 이 TFT를 만들 때도 포토리소그래피 공정을 거쳐요. 그러니까 포토레지스트는 우리가 선명한 화면을 볼 수 있게 해주는 숨은 공신인 셈이죠.
앞으로의 전망은?
반도체가 점점 더 미세해지면서 포토레지스트의 중요성도 계속 커질 거예요. 3나노, 2나노, 심지어 1나노 공정까지 이야기하는 시대잖아요. 이렇게 작은 회로를 그리려면 더욱 정밀한 포토레지스트가 필요하죠.
전 세계 포토레지스트 시장은 계속 성장하고 있어요. 반도체 수요가 늘어날수록 시장도 커지는 건 당연하고요. 다만 기술 진입 장벽이 높아서 소수 기업들만 제대로 된 제품을 만들 수 있다는 게 문제예요.
우리나라가 반도체 강국으로 자리 잡으려면 이런 핵심 소재의 국산화가 정말 중요해요. 아무리 반도체를 잘 만들어도 핵심 소재를 다른 나라에 의존한다면 언제든 위험해질 수 있으니까요.
이렇게 보니 작은 액체 하나가 얼마나 큰 영향력을 가지는지 놀랍지 않나요? 우리가 사용하는 스마트폰, 컴퓨터, 자동차 안에 들어가는 반도체 칩 하나하나에 포토레지스트의 흔적이 남아 있다는 사실이 신기하면서도 대단하게 느껴져요. 앞으로 국산 포토레지스트가 더욱 발전해서 우리 반도체 산업이 한층 더 탄탄해지길 기대해봅니다!