일본 화학 거물 JSR, TSMC 인근 EUV 감광액 생산을 위해 대만으로 확장 — EUV 소재 확대를 위한 누락된 화학적 연결 고리를 채울

칩 제조사들이 EUV 리소그래피 (EUV lithography)를 2nm 이하의 물리적 한계까지 밀어붙임에 따라, 해당 회로를 패턴화하는 데 사용되는 첨단 화학 물질이 중요한 병목 현상이 되었습니다. 실리콘 웨이퍼에 회로 설계를 전사하는 빛에 민감한 물질인 감광액 (Photoresists)은 각 새로운 공정 노드마다 재배합되어야 하며, 가장 진보된 EUV 등급의 감광액은 거의 독점적으로 소수의 일본 공급업체들에 의해 생산됩니다. AI 칩 수요가 주요 파운드리 (foundries)의 기록적인 주문을 견인함에 따라, 이들 공급업체는 이제 최대 고객사들과 더 가까운 곳에 생산 능력을 구축하기 위해 경쟁하고 있습니다.

전 세계 감광액 시장의 약 4분의 1을 점유하고 있는 일본 화학 제조사 JSR은 지난 4월 초 대만 파트너사인 Wah Lee Industrial 및 LCY Chemical과 합작 투자 법인을 설립하여 대만에 첫 감광액 생산 시설을 구축하기로 했습니다. Yunlin County에 위치할 이 공장은 이르면 2028년에 가동될 예정이며, TSMC와 함께 첨단 감광액을 공동 개발할 예정입니다. 이로써 JSR은 대만 제조 기반을 갖추지 못한 일본의 3대 주요 EUV급 감광액 공급업체 중 마지막이라는 지위에서 벗어나게 됩니다.

이번 확장은 JSR이 2021년 Inpria를 5억 1,400만 달러에 인수한 것을 통해 확보한 차세대 EUV 화학 물질인 금속 산화물 감광액 (MOR, metal oxide resist)의 세계 최초 생산 규모 시설을 한국에서 동시에 증설하는 가운데 이루어집니다. 이 두 공장은 중국 경쟁사들이 최첨단 기술 격차를 좁히기 전에, JSR이 세계에서 가장 중요한 칩 제조사들의 개발 파이프라인에 안착하도록 하기 위한 조율된 추진력을 나타냅니다.

새로운 소유 구조 하의 JSR

JSR은 더 이상 상장 기업이 아닙니다. 정부 지원 펀드인 Japan Investment Corporation (JIC)은 2024년 4월 주당 4,350엔에 공개 매수를 완료하여 발행 주식의 84% 이상을 확보했습니다. JSR은 2024년 6월 25일 도쿄 증권거래소에서 상장 폐지되었으며, 합병은 12월에 마무리되었습니다. 이번 거래에서 기업 가치는 약 9,090억 엔(64억 달러)으로 평가되었습니다.

JIC의 소유 하에 JSR은 반도체 소재에 집중하기 위해 공격적으로 움직여 왔습니다. 이 회사는 2025년 초 비핵심 자산을 Resonac과 Tokuyama에 매각했으며, 바이오테크(biotech) 사업에서 완전히 철수했습니다. 2024년 5월에는 교토에 본사를 둔 Yamanaka Hutech를 인수하여 화학 기상 증착 (CVD) 및 원자층 증착 (ALD) 전구체 (precursor) 전문성을 확보했습니다. 이어 작년 9월, JSR은 Lam Research와의 장기적인 특허 소송을 해결하고, 이를 드라이 레지스트 (dry-resist) EUV 패턴 형성 및 식각 전구체 (etch precursors)를 포함하는 교차 라이선스 (cross-licensing) 계약으로 전환했습니다.

CommonWealth Magazine에 따르면, JSR의 이번 결정은 TSMC의 직접적인 요청에 의해 추진되었습니다. 2025년 4월에 취임한 신임 CEO Tetsuro Hori는 해당 매체와의 인터뷰에서 "속도가 핵심"이라고 말하며, 현지 생산을 통해 공동 개발 주기 동안 웨이퍼를 대만 외부로 반출할 필요를 없앨 수 있다고 언급했습니다.

그동안 JSR은 일본, 미국, 벨기에의 시설에서 레지스트 (resist) 샘플을 운송해 왔으며, 각 개발 주기마다 왕복 운송에만 몇 주가 소요되었습니다. 합작 투자 발표 일주일 후, JSR은 TSMC 및 Applied Materials와의 파트너십을 통해 신주베이현 후커우(Hukou)에 별도의 첨단 평탄화 (planarization) 연구 센터를 개소했습니다.

위치, 위치, 그리고 위치

포토레지스트 (Photoresist)는 리소그래피 (lithography) 공정 중 실리콘 웨이퍼에 회로 패턴을 전사하는 감광성 물질입니다. 첨단 공정 노드 (process nodes)에서는 특정 노광 파장, 도즈 프로파일 (dose profiles), 식각 화학 물질 (etch chemistries) 및 통합 워크플로우 (integration workflows)에 맞춰 레지스트 배합을 정밀하게 조정해야 합니다. 새로운 노드가 도입될 때마다 레지스트 공급업체와 파운드리 (foundry) 사이에는 수백 번의 반복적인 테스트 주기가 필요합니다.

JSR의 일본 내 최대 경쟁사 두 곳은 이미 수년 동안 대만에서 공동 개발을 진행해 왔습니다. 각각 포토레지스트 공급업체 1위와 3위인 Tokyo Ohka Kogyo (TOK)와 Shin-Etsu Chemical은 모두 대만 내에 생산 시설을 운영하고 있으며, 이곳에서 엔지니어들이 TSMC의 공정 팀과 직접 협력하며 근무하고 있습니다.

Shin-Etsu는 역시 Yunlin 카운티에 위치한 Douliu에서 라인을 운영하고 있으며, Gunma 현 Isesaki에 830억 엔 규모의 신규 시설을 건설 중입니다. TOK는 10년 이상 대만에 진출해 왔으며, Samsung에 공급하기 위해 2025년 말 한국에 200억 엔 규모의 감광액 (photoresist) 공장을 건설한다고 발표했습니다. 이는 모든 주요 일본 소재 공급업체가 현재 대만에서 제조 중이거나, 대만 내 생산 능력을 적극적으로 확장하고 있음을 의미합니다.

JSR의 대만 공장은 TSMC를 위한 감광액 (photoresist)을 생산할 예정이지만, 장기적으로는 금속 산화물 감광액 (MOR, Metal Oxide Resist)에 집중할 것입니다. MOR은 13.5nm EUV 파장의 광원에서 생성되는 적은 수의 고에너지 광자를 보완하기 위해 화학 증폭에 의존하는 CAR (화학 증폭형 감광액, Chemically Amplified Resists)에서 발견되는 유기 폴리머 및 광산 발생제 (PAG, Photoacid Generators) 대신 주석 산화물 (tin-oxide) 기반의 화학 구조를 사용합니다. 그러나 이러한 증폭 방식은 패턴 크기가 작아짐에 따라 산 확산 블러 (acid-diffusion blur)와 라인 가장자리 거칠기 (LER, Line-Edge Roughness) 악화를 초래합니다.

Inpria에 따르면, 주석 산화물 MOR은 유기 CAR보다 EUV 광자를 약 5배 더 효율적으로 흡수하며, 분자 빌딩 블록 (molecular building blocks)의 크기는 약 5배 더 작으면서 식각 내성 (etch resistance)은 10배에서 100배 더 높습니다. SPIE Advanced Lithography 2025에서 Inpria는 완전한 식각 전사 (etch transfer)를 통해 피치-18 (pitch-18)까지의 MOR 패턴 형성을 보고했으며, Imec은 노광 후 베이크 (post-exposure bake, PEB) 단계에서 산소 농도를 조절함으로써 추가적인 선량 반응성 (dose-response) 개선을 입증했습니다.

JSR Micro Korea 자회사를 통해 구축된 한국 청주 소재의 JSR MOR 생산 공장은 올해 양산을 시작하여, Samsung Electronics와 SK hynix에 차세대 DRAM의 EUV 레이어를 위한 주석 기반 MOR을 공급할 예정입니다. 두 메모리 제조사 모두 1c (6세대 10nm급) DRAM 노드의 특정 레이어에 MOR을 도입할 계획인 것으로 알려졌습니다.

Nikkei에 따르면, JSR은 TSMC에도 MOR을 마케팅할 계획입니다. TSMC는 2028년 A14 (1.4nm급) 노드를 통해 High-NA EUV를 도입하지 않을 것이라고 거듭 밝혀왔으며, 대신 멀티 패터닝 (multi-patterning)을 통해 Low-NA를 확장할 예정입니다. 이로 인해 TSMC의 로직 팹 (logic fabs)에서 가장 큰 MOR 기회는 1.0nm급 공정 및 그 이후로 밀려나게 됩니다.

하위 계층에서의 중국 기업의 경쟁

일본 기업들은 전 세계 감광액 (photoresist) 시장의 약 80%를 공동으로 점유하고 있으며, EUV 수준에서의 지배력은 훨씬 더 집중되어 있습니다. 업계 추산에 따르면 JSR, TOK, Shin-Etsu가 EUV 감광액 생산량의 거의 85%를 차지합니다. 중국 기업들은 KrF 및 i-line 수준에서는 진전을 이루었으나, ArF 이상의 수준에서의 침투율은 미미한 상태입니다. 중국 내 ArF 및 EUV 감광액 공급량은 5% 미만입니다.

주목해야 할 기업으로는 Hubei Dinglong, Xuzhou B&C Chemical (Huawei의 Hubble Investment 부문의 지원을 받음), Jiangsu Nata Optoelectronic, 그리고 Shanghai Sinyang이 있습니다. TrendForce에 따르면, Xuzhou B&C는 2024년에 14nm 습식 공정 (wet-process) 감광액의 돌파구를 마련했다고 주장하며 5년 이내에 첨단 양산을 목표로 하고 있으나, 분석가들은 감광액 채택에 필요한 다년간의 고객 인증 (customer-qualification) 주기를 고려할 때 해당 일정이 낙관적이라고 보고 있습니다.

JSR의 전자 재료 사업부를 이끄는 고위 임원 Toru Kimura는 Nikkei와의 인터뷰에서 "중국 기업들이 위협적이긴 하지만, 그들이 우리를 따라잡고 시장 점유율을 가져가기까지는 여전히 시간이 걸릴 것입니다"라고 말했습니다. 구체적인 생산 능력 수치, MOR과 기존 감광액 사이의 생산 구성, 그리고 Yunlin 공장의 정확한 범위는 공개되지 않았습니다.

Luke James는 프리랜서 작가이자 저널리스트입니다. 법률 분야의 배경을 가지고 있지만, 기술 전반, 특히 하드웨어와 마이크로일렉트로닉스 (microelectronics), 그리고 규제 관련 사항에 개인적인 관심을 가지고 있습니다.