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7月份日本限制出口的23种半导体设备详解

7月份日本限制出口的23种半导体设备详解 三吉半导体
2023-06-01
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导读:7月份日本限制出口的23种半导体设备详解
之前我们提到过日本将于今年7月23日起正式实施的尖端半导体设备出口管制强化措施。(日本对华尖端半导体设备的出口限制不断加强
虽然日本经济产业省声称此举“不针对特定国家”、“并非完全禁运,只针对军事用途的,非军事用途也是可以获得批准出口的”、“对(日本国内的)半导体厂商的影响是轻微的”,不过处在美国对华贸易封锁的风口浪尖上,这些就很难让人信服了。
首先受到牵连的就是日本国内的相关厂商,以东京电子、尼康、SCREEN、Lasertec等10家公司的尖端半导体制造和检测设备都将成为限制对象。此前这些公司的股价也相应出现了不同程度的波动。3月31日,日本经济产业省发表声明的同时,也在公开征集日本国内的社会意见,其中“非尖端领域的半导体设备也都位列其中”和“对日本国内厂商真的影响轻微吗”的质疑之声尤为突出。
具体我们先来看一下此次的23种半导体相关设备材料都有哪些。

热处理类(1种)

在0.01Pa以下的真空状态下,进行Cu、Co、W中任意1种回流焊(reflow)的退火设备。

检测类(1种)

EUV光刻用的光掩膜或者带图案掩膜的检测设备。

光刻类(4种)

1)EUV光刻用的保护膜(Pellicle)

2)制造EUV光刻用保护膜(Pellicle)的设备

3)EUV光刻胶的涂覆和显影设备(Coator Developer涂胶显影机)

4)光源的波长在193nm以上,且显现出的光源波长乘以0.25后再除以开口数所得到的数值在45以下的光学式光刻设备。(根据这个公式计算,尼康的ArF浸没式光刻机位列限制清单之上,干法ArF之前的光刻设备不含在清单内)

干法及湿法清洗类(3种)
  1. 1)可以在0.01Pa以下的真空状态下,去除高分子残留及铜氧化膜并生成铜膜层的设备。


  2. 2)干法工艺中进行预处理来去除晶圆表面的氧化物的多腔室设备。


  3. 3)晶圆表面改质加工后进行干燥处理的单片式湿法清洗设备。


  4. 刻蚀类(3种)

  5. 1)同向性干法刻蚀设备且SiGe对Si的选择性比率>100的、以及异向性刻蚀设备且带有高频脉冲输出电源和开关时间小于300毫秒的快速气体开关阀以及静电卡盘的。


2)湿法刻蚀设备且SiGe对Si的选择性比率>100的

3)介电材料的刻蚀深度超过宽度的30倍,且可以形成宽度小于100nm大小的异向性干法刻蚀设备,并且具有高速脉冲输出电源和高速开关阀,开关时间小于300毫秒的。

沉积类(11种)

1)如下所示的各类沉积设备。

  • 生成Co膜的电镀设备

  • 通过将CoW自下而上沉积来填充金属空隙或连接处的,最高能做到3nm以下的CVD设备

  • 通过单一腔室内的多道工序来对金属的连通层沉积膜层,使用氢(包括氢和氮或者和氨的混合物)的等离子设备,并且将晶圆基板温度维持在100℃以上500℃以下利用有机化合物进行W层制膜的。

  • 可以维持0.01Pa以下的真空状态或者惰性环境的,拥有多腔体可以进行复数工艺的镀膜设备,且可以通过下列所有工序进行金属连通层沉积成膜的。(a)晶圆基板温度维持在100℃以上500℃以下,通过(包括氢和氮或者和氨的混合物)的等离子反应进行表面加工、(b)晶圆基板温度维持在40℃以上500℃以下,通过氧气或臭氧的等离子反应进行表面加工、(c)晶圆基板温度维持在100℃以上500℃以下,沉积W膜层。

  • 通过下列全部工序进行金属连通层沉积成膜的设备。(a)使用远程等离子体源和离子过滤器进行表面处理、(b)使用有机金属化合物在Cu上有选择性地沉积生成Co膜层。

  • 功函数金属的ALD设备,带有2个以上的金属供给源,且有一个Al前体的进料源和一个在245℃以上温度下运行的前体容器。

  • 功函数金属ALD设备,沉积碳化钛铝,功函数能超过20.0eV的,通过下列所有工序进行金属连通层沉积成膜的设备。(a)晶圆基板温度维持在20℃以上500℃以下,使用有机金属化合物沉积氮化钛或碳化钨层、(b)晶圆的基板温度维持在500℃以下,在超过0.1333Pa不足13.33kPa的压力下,通过溅射进行Co膜层沉积、(c)晶圆基板温度维持在20℃以上500℃以下,在133.3Pa以上不足13.33kPa的压力下通过金属有机化合物进行Co膜层的沉积。

  • 通过下列所有工序进行铜布线的设备。(a)晶圆基板温度维持在20℃以上500℃以下,在超过133.3Pa不足13.33kPa的压力下,利用有机金属化合物进行Co或Ru膜层的沉积、(b)晶圆基板温度维持在500℃以下,0.1333Pa以上13.33Pa以下的压力下利用PVD法沉积Cu膜层。

  • 利用有机金属化合物进行选择性地沉积阻隔膜或衬垫的ALD设备。

  • 晶圆基板温度维持在500℃以下,为使绝缘膜之间的缝隙(仅限深度超过宽度的5倍,且该宽度小于40nm)中不产生W或Co而进行填充的ALD设备。


    2)0.01Pa以下的真空状态或者惰性气体环境下,不使用阻隔膜的情况下有选择性地使W或Mo生长的设备。

    3)晶圆基板温度维持在20℃以上500℃以下,使用有机金属化合物沉积Ru膜层的设备。

4)空间性的ALD设备(仅限带有旋转轴的晶圆支架的),属于如下任意设备的。(a)通过等离子进行原子层沉积的、(b)带等离子体源的、(c)等离子照射区域中带有封住等离子的护罩或相同手段的。

5)以400°C以上、650°C以下的温度沉积成膜的设备,或者是晶圆在其放置空间以外的空间里借助原子团(radical)促进化学反应而沉积成膜的设备,且满足下列全部条件的、生成包括Si及C在内的膜层的设备。(a)介电常数小于5.3、(b)水平方向的开口部的图案尺寸小于70nm而深度是其5倍以上、(c)图案间距小于100nm。

6)通过离子束沉积法或PVD法制成用来做EUV光掩膜的多层反射膜的设备。

7)Si或SiGe(包括添加了C的)的外延式生长设备,且满足以下全部条件的。(a)拥有多个腔室,且在复数的工艺过程中可以保持0.01Pa以下的真空状态或者氧气分压小于0.01Pa的惰性环境、(b)带有设计用来洗净晶圆表面的预处理腔室、(c)外延式生长的工作温度在685°C以下。

8)通过等离子反应生成厚度超过100nm,且应力不到450MPa的碳质硬膜的设备。

9)使用等离子反应的ALD或者CVD法来制成W膜(仅限于F的原子数每1cm³不足1019的)的设备。

10)通过等离子反应使金属布线的间隙处(仅限宽幅小于25nm,且深度超过50nm的)不产生介电常数低于3.3的低介电层的成膜设备。

11)在0.01Pa以下的真空状态下工作的退火设备,可以通过Cu、Co或W的回流焊(reflow)使Cu布线的间隙或接缝处最小化或者消失。

以上我们可以看出,虽然名义上列入限制名单的设备和材料是23种,但实际上可以细分成30多种。其中也涵盖了很多非尖端产品。我们大致可以解读出以下几种观点。

1、此前荷兰及美国已经禁止了EUV光刻机对中国的出口,此次追加的EUV光刻机用的相关设备和材料应该是针对中国自主研发的国产EUV光刻机,打算从各种部件和原料上限制国产EUV光刻机的发展。

2、从上述清单可以看出,沉积类设备涵盖的最多。而日本的CVD类设备的全球市占率是6.2%,溅射类沉积设备的市占率只有5%,要知道美国的CVD设备的市占率是66.2%,溅射类设备的市占率是86%,所以美国针对此类设备进行出口限制。但日本设备的优势并不在此,却要以最大篇幅去列举限制此类设备出口,明显是不符合日本本国利益的,也因此很多日本业内人士批评此举“只是为了迎合美国”。

3、除了这些限制出口的产品外,此次出口管制的强化带来的最大影响是手续更加复杂化了。清单之外的其他商品在今后的出口中可能需要面临更复杂的审批手续,更长的供货周期。

当然,出口限制的加强也反映出了我国半导体国产化程度正在不断提高,随着相关设备技术的不断突破,出口限制也会不攻自破。相信到最后,贸易壁垒会被平等的国际贸易体系所打破,全球一体化的大趋势仍然是发展的主流。


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