반도체 핵심 소재 — 포토레지스트·불화수소·웨이퍼와 국산화

2019년 7월, 일본이 반도체 소재 3종의 한국 수출을 규제하자 한국 반도체 업계가 발칵 뒤집혔습니다. 장비는 멀쩡한데, 그 장비에 넣을 '재료'가 끊기면 라인이 멈추기 때문입니다. 요리사와 최고급 주방이 있어도 식재료가 없으면 요리를 못 하는 것과 같습니다. 화려한 장비 뒤에 가려진 반도체 소재의 세계를 들여다봅니다.

소재가 왜 장비만큼 중요한가

반도체 공정은 웨이퍼 위에 소재를 바르고, 반응시키고, 씻어내는 일의 반복입니다. 아무리 비싼 장비라도 그 안에서 처리할 소재의 순도가 떨어지면 칩이 불량 납니다. 첨단 공정일수록 요구 순도는 99.9999% 이상으로 극단적이라, 소재 자체가 고난도 기술이 됩니다.

포토레지스트 — 빛에 반응하는 감광액

**포토레지스트(PR)**는 노광 공정에서 회로 패턴을 받아내는 감광액입니다. 빛을 받은 부분의 화학적 성질이 바뀌어, 현상하면 패턴이 남습니다. 인화지에 상이 맺히는 사진 원리와 같습니다. 특히 EUV용 포토레지스트는 13.5nm 극자외선에 정밀하게 반응해야 해 기술 난도가 매우 높고, 일본의 JSR·도쿄오카공업(TOK)·신에쓰 등이 강세를 보여왔습니다.

불화수소 — 깎고 씻는 핵심 화학물질

**고순도 불화수소(HF)**는 식각과 세정에 쓰이는 화학물질입니다. 웨이퍼 표면의 막을 정밀하게 깎거나, 미세 오염을 씻어냅니다. 워낙 순도 요구가 높아 '12N(99.9999999999%)'급까지 쓰입니다. 2019년 수출규제의 핵심 품목이 바로 이 불화수소였고, 이후 한국은 솔브레인·SK머티리얼즈 등을 통해 국산화에 속도를 냈습니다.

웨이퍼 — 모든 칩의 바탕 기판

웨이퍼는 모든 반도체가 그 위에 만들어지는 둥근 실리콘 원판입니다. 도화지가 좋아야 그림이 잘 나오듯, 웨이퍼의 결정 완성도와 평탄도가 칩 수율을 좌우합니다. 현재 주력은 300mm(12인치) 웨이퍼이며, 일본의 신에쓰화학·섬코(SUMCO)가 세계 시장을 크게 점유하고 있습니다.

소재별 공급망 한눈에

소재	역할	공급 강자	국산화 상황
포토레지스트	노광 패턴 형성	일본 JSR·TOK	EUV용은 진입 초기
불화수소	식각·세정	일본·국내	솔브레인 등 국산화 진전
웨이퍼	칩 바탕 기판	신에쓰·SUMCO	SK실트론이 공급
특수가스(네온 등)	노광·식각 공정용	글로벌 분산	다변화 진행

일본 수출규제와 국산화

2019년 일본의 규제는 한국 소재 공급망의 취약점을 드러냈습니다. 포토레지스트·불화수소·플루오린 폴리이미드 3종이 표적이었죠. 이후 한국은 소재·부품·장비(소부장) 국산화를 국가 과제로 삼아, 일부 품목은 자립도를 크게 높였습니다. 다만 EUV용 포토레지스트처럼 초고난도 소재는 여전히 해외 의존이 큽니다.

네온·크립톤 같은 특수가스는 또 다른 변수입니다. 노광·식각에 쓰이는 이들 가스는 한때 특정 지역 공급 비중이 높아, 지정학 리스크가 불거질 때마다 가격이 출렁였습니다. 그래서 공급처 다변화가 중요한 과제로 떠올랐습니다.

한 줄 정리

포토레지스트·불화수소·웨이퍼는 장비만큼 칩 품질을 좌우하는 핵심 소재이며, 일본 의존이 컸던 공급망을 국산화·다변화로 분산하는 일이 반도체 안보의 핵심 과제입니다.