포토레지스트에 무너지는 중국반도체산업

글: 진사민(陳思敏)

 

5월 27일, 대륙의 여러 매체는 일본 신에츠화학(信越化學)의 KrF 포토레지스트 생산캐파부죽등 원인으로 중국의 여러 웨이퍼공장들은 KrF포토레지스트공급부족에 시달리고 있고, 일부 웨이퍼공장은 KrF포토레지스트의 공급이 중단되기도 했다. 관련설명에 따르면, 포토레지스트는 반도체재료중에서 차지하는 비중이 5%에 불과하지만, 반도체칩을 제조하는 가장 핵심공법인 포토공정의 3대 원재료중 하나이다.

 

사실상 2월하순이래, 포토레지스트의 생산캐파가 부족하다는 뉴스는 나오기 시작했다. 3월에 이르러는 관영매체인 CCTV의 프로그램에서 포토레지스트쟁탈전을 보도한다. 짧은 3달만에, 중국반도체공장은 포토레지스트를 수입할 때, 물량제한하고 가격올려주어도 구하기가 어려웠는데, 지금은 돈이 있어도 구하지 못하는 공급중단상황에 이른 것이다. 보도에 따르면, 그 주요한 원인은 금년 2월 일본 동북지방의 지진으로 일본업체들이 약 8할을 주도하는 포토레지스트의 공급에 문제가 생겼기 때문이고, 중국웨이퍼공장에게는 상황이 더욱 심각한 것이다.

 

현재 세계5대 포토레지스트생산기업(일본 4개, 미국 1개)이 전세계시장의 9할을 차지하고 있다. 포토레지스트의 3대응용분야는 PCB, 패널과 반도체이다. 그중 반도체 포토레지스트의 현재 4대주류는 G선, I선, KrF, ArF이다. G선 포토레지스트분야에서 일본기업과 미국기업의 시장점유율합계는 85%이상이다. 고급 KrF, Arf와 가장 선진적인 EUV 포토레지스트 핵심기술은 더더욱 일본과 미국기업이 장악하고 있다.

 

현재 중국의 포토레지스트업계현황을 보면 자급율이 겨우 10%에 그친다. 주로 기술요구수준이 비교적 낮은 PCB 포토레지스트분야(94%를 점한다), 중,고급 LCD 포토레지스트(3%)와 반도체(2%)로 모두 '목졸리는' 분야이다.

 

베이징당국은 확실히 포토레지스트가 반도체국산화의 큰 난관이라고 생각하고 있다. 2020년 9월 발개위등 4개부서는 공동으로 전략신흥산업투자를 선언했는데, 거기에 포토레지스트가 포함되어 있다. 2020년 10월에 나온 제14차5개년계획은 '목졸리는' 문제에 집중했고, 거기에는 대량의 자금을 쏟아붓고 있는 포토레지스트연구개발(EUV는 포함되지 않음)이 들어 있다.

 

다만, 중국의 포토레지스트업종은 지금에 와서야 추진한 것이 아니다. 공개된 보도를 보면, 중국의 포토레지스트분야의 선도적인 5개 주요 생산업체는 설립시기가 모두 1996년에서 2004년에 집중되어 있다. 그리고 모두 베이징, 상하이, 선전등 경제가 비교적 발달하고, 반도체산업이 이미 배치된 지역이다.

 

다음으로, 중국의 포토레지스트연구분야에서 선도적인 10개대학은 관련 전문인재를 배양하여 산학협력을 진행하고 있다. 예를 들어, 2009년, 베이징커화(科華)마이크로전자재료공사가 앞장서서 청화대학, 중국과학원마이크로전자연구소, 중국과학원화학연구소, 베이징사범대학, 베이징화공대학, SMIC(中芯國際), 베이징화학시약연구소 및 CLP Group(中電集團)등 중국1류대학 및 연구소들과 고급포토레지스트산학연맹을 결성한 바 있다.

 

즉, 중국포토레지스트산업의 발전은 이미 20년간 이루어졌다는 말이다. 중고급분야는 여전히 국제수준에 비해 2세대, 3세대 낙후되어 있다. 관련본토인재도 여전히 시너지효과를 나타내지 못하고 있다. 가장 선진적인 기술은 기본적으로 연구하는 사람이 없다. 전체적으로 말해서, 국산대체를 실현하지 못했을 뿐아니라, 오히려 일본에서의 포토레지스트수입에 더욱 의존하고 있다.

 

보편적으로 반도체의 '목졸리는' 분야는 '점에서 면'으로의 문제였다. 제품반도체칩에서 후방의 장비제조, 다시 원재료까지 순환되면서 끝이 없다. 전형적인 예는 포토공정에 소요되는 시간은 전체 반도체칩제조과정의 40-60%를 차지한다. 포토공정의 3대 원자재는 하나 하나 연결되어 있다. 이렇게 말할 수 있다: 포토레지스트가 없으면 네덜란드의 노광장비가 있어도 아무 소용이 없다. 미국의 '코팅과 식각'기술이 없으면 포토레지스트와 노광장비가 있더라도 아무 소용이 없다.

 

그리고, 중국반도체산업이 얼마나 고통을 겪고, 국산화에 얼마나 많은 관문이 있든지간에 그 근본은 결국 인재부족에 있다. 중국과학자들이 '남귤북지(南橘北枳)'하는 원인은 기실 누구나 다 알고 있는 것이다.