CN105590898B - 制造半导体芯片的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种制造半导体芯片的方法，所述方法包括步骤：形成位于衬底正面一侧的沟槽；以及利用旋转切割件从衬底背面一侧形成位于所述衬底背面一侧的与所述位于正面一侧的沟槽连通的沟槽并将所述衬底划片为多个半导体芯片，所述旋转切割件具有比所述位于正面一侧的沟槽的入口部分的宽度更厚的厚度，其中在具有不含顶面的锥形末端形状的所述切割件的顶部在沟槽宽度方向上的变化范围随着所述切割件的磨损而从被包括在所述位于正面一侧的沟槽中的范围变为离开所述位于正面一侧的沟槽的范围的制造条件下，在所述变化范围从被包括在所述位于正面一侧的沟槽中的范围变为离开所述位于正面一侧的沟槽的范围之前，停止使用所述切割件。

Description

制造半导体芯片的方法
技术领域
本发明涉及一种制造半导体芯片的方法。
背景技术
已提出了一种划片方法，通过以下步骤，所述方法能够在不减少可从单个衬底获取的芯片的数量的情况下提高芯片的良率：利用第一刀片形成位于蓝宝石衬底的正面一侧的第一沟槽，然后利用第二刀片形成位于背面一侧的比第一沟槽更宽且更深的第二沟槽(JP-A-2003-124151)。还提出了一种增加可形成在晶圆上的半导体芯片的数量的方法，该方法利用激光照射而形成从晶圆的正面到其厚度中部的沟槽，然后利用刀片将晶圆从其背面切割到通过激光照射而形成的所述沟槽的位置(JP-A-2009-88252)。
发明内容
已知一种制造半导体芯片的方法，所述方法设有形成位于衬底的正面一侧的沟槽的步骤以及利用旋转切割件从衬底背面一侧形成位于所述衬底背面一侧的与所述位于正面一侧的沟槽连通的沟槽并将所述衬底划片为多个半导体芯片的步骤，所述旋转切割件具有比所述位于正面一侧的沟槽的入口部分的宽度更厚的厚度。通过这种制造方法，当使得形成在正面一侧和背面一侧且宽度为几微米至十几微米的细沟槽彼此连通时，在一些情况下，半导体芯片发生断裂，并且并不明确理解何种原因会导致何种断裂。因此并不知道应当使用何种制造条件以抑制断裂，从而使这种制造方法无法用于量产工艺。
因此，本发明旨在提供一种制造半导体芯片的方法，其能够抑制上述制造方法中半导体芯片的断裂。
本发明的第一方面指向一种制造半导体芯片的方法，所述方法包括步骤：形成位于衬底正面一侧的沟槽；以及利用旋转切割件从衬底背面一侧形成位于所述衬底背面一侧的与所述位于正面一侧的沟槽连通的沟槽并将所述衬底划片为多个半导体芯片，所述旋转切割件具有比所述位于正面一侧的沟槽的入口部分的宽度更厚的厚度，其中在具有不含顶面的锥形末端形状的所述切割件的顶部在沟槽宽度方向上的变化范围随着所述切割件的磨损而从被包括在所述位于正面一侧的沟槽中的范围变为离开所述位于正面一侧的沟槽的范围的制造条件下，在所述变化范围从被包括在所述位于正面一侧的沟槽中的范围变为离开所述位于正面一侧的沟槽的范围之前，停止使用所述切割件。
本发明的第二方面指向一种制造半导体芯片的方法，所述方法包括步骤：形成位于衬底正面一侧的沟槽；以及利用旋转切割件从衬底背面一侧形成位于所述衬底背面一侧的与所述位于正面一侧的沟槽连通的沟槽并将所述衬底划片为多个半导体芯片，所述旋转切割件具有比所述位于正面一侧的沟槽的入口部分的宽度更厚的厚度，其中在具有不含顶面的锥形末端形状的所述切割件的顶部在沟槽宽度方向上的变化范围随着所述切割件的磨损而从被包括在所述位于正面一侧的沟槽中的范围变为离开所述位于正面一侧的沟槽的范围的制造条件下，在所述切割件的末端形状形成为使得最大应力施加在所述顶部的区域且使得所述位于正面一侧的沟槽的外围由所述切割件的磨损而导致断裂的锥形形状之前，停止使用所述切割件。
本发明的第三方面指向一种制造半导体芯片的方法，所述方法包括步骤：形成位于衬底正面一侧的沟槽；以及利用旋转切割件从衬底背面一侧形成位于所述衬底背面一侧的与所述位于正面一侧的沟槽连通的沟槽并将所述衬底划片为多个半导体芯片，所述旋转切割件具有比所述位于正面一侧的沟槽的入口部分的宽度更厚的厚度，其中在使得所述切割件的末端部的厚度方向中心的变化范围离开所述位于正面一侧的沟槽并且来自因磨损变尖的所述切割件的顶部区域的应力使所述位于正面一侧的沟槽的外围断裂的制造条件下，在所述位于正面一侧的沟槽的外围的断裂率随着所述切割件的磨损而开始上升之前，停止使用所述切割件。
本发明的第四方面指向根据本发明的第一方面至第三方面中的任意一个所述的制造半导体芯片的方法，其中，基于所述切割件的使用量与所述位于正面一侧的沟槽的外围处的断裂率之间的预定关系，停止使用所述切割件。
通过本发明的第一方面至第四方面，在设有形成位于衬底正面一侧的沟槽的步骤以及利用旋转切割件从衬底背面一侧形成位于背面一侧的与所述位于正面一侧的沟槽连通的沟槽并将所述衬底划片为多个半导体芯片的步骤的制造半导体芯片的方法中，可以抑制半导体芯片的断裂。
附图说明
将基于附图详细描述本发明的示例性实施例，其中：
图1是示出根据本发明的示例的半导体芯片制造工艺的示例的流程图；
图2A、图2B、图2C和图2D是分别示出根据本发明的示例的半导体芯片制造工艺中的半导体衬底的示意性截面图；
图3E、图3F、图3G、图3H和图3I是分别示出根据本发明的示例的半导体芯片制造工艺中的半导体衬底的示意性截面图；
图4是示出电路形成完成时的半导体衬底(晶圆)的示意性平面图；
图5A是示出划片刀的切割操作的截面图，图5B、图5C、图5D、图5E和图5F是示出根据本示例的划片刀的末端部的放大截面图，图5G是示出用于普通全划片的划片刀的末端部的放大截面图；
图6A是示出用于仿真的划片刀的末端部的放大截面图，图6B是示出在使用图6A所示的划片刀时形成在半导体衬底中的沟槽的形状的截面图，图6C和图6D是示出用于仿真的划片刀的末端部的放大截面图，其曲率半径为r＝0.5和r＝12.5；
图7是示出仿真时划片刀的末端部的曲率半径与产生在台阶部的转角部中的应力值之间的关系的图表；
图8是示出仿真时划片刀的末端部的曲率半径与最大应力值之间的关系的图表；
图9A是示出施加至台阶部的转角部的应力的截面图，图9B是示出在其中产生在台阶部的转角部中的应力使得台阶部断裂的示例的截面图；
图10是示出使用图5B所示的划片刀时施加至台阶部的应力的示图；
图11A是示出沟槽140的中心与沟槽170的中心一致时的台阶部的截面图，图11B是示出在沟槽140的中心与沟槽170的中心之间出现位置偏差时的台阶部的截面图；
图12A、图12B、图12C和图12D是示出用于与位置偏差有关的仿真中的四种类型的划片刀的示图；
图13是示出关于位置偏差量与切口宽度对台阶部的影响的仿真的结果的图表；
图14是示出切口宽度Sb非常窄且位置偏差量Ds较大时产生最大应力的位置的示例的示图；
图15是示出在利用切口宽度Sb和末端转角部的曲率半径不同的各种类型的划片刀对实际衬底进行切割时的实验结果的示图；
图16是示出为确认位于正面一侧的沟槽宽度的不同对台阶部断裂的影响和台阶部厚度的不同对台阶部断裂的影响而进行的实验的结果的示图；
图17是示出根据本发明的示例的对用于制造半导体芯片的方法中的划片刀的末端形状进行设计的方法的流程图；
图18是示出根据本发明的示例的对位于正面一侧的沟槽的宽度进行设置的方法的流程图；
图19是示出根据本发明的示例选择制造设备的方法的流程图；
图20是示出根据本发明的示例的对位于正面一侧的沟槽的宽度进行设置的方法和选择制造设备的方法的其他示例的流程图；
图21A、图21B、图21C、图21D和图21E是示出根据本发明的示例的划片刀的末端部的示例的放大截面图；
图22是示出根据本发明的示例的用于处理划片刀的末端部的第一处理方法的流程图；
图23A是示出用于处理划片刀的末端部且可应用于本发明的示例的处理设备的示例的示意性平面图，图23B是示出所述处理设备的示意性截面图；
图24A、图24B和图24C是示出对图21A、图21B、图21C、图21D和图21E所示的划片刀的顶部进行处理以使其锥形程度变小的示例的示图；
图25是示出根据本发明的示例的用于处理划片刀的末端部的第二处理方法的流程图；
图26是示出划片刀末端部的磨损与台阶部的断裂之间的关系的截面图；
图27A、图27B、图27C和图27D是示出根据本发明的示例的细沟槽的典型构造的截面图；
图28是示出根据本发明的示例的形成细沟槽的制造方法的流程图；以及
图29A和图29B是示出利用根据本发明的示例的制造方法制造具有细颈瓶形状的细沟槽的处理的示意性截面图。
[附图标记和符号说明]
100：发光元件
120：切割区域(划片槽)
130：抗蚀图案
140：位于正面一侧的沟槽(细沟槽)
160：划片胶带
170：位于背面一侧的沟槽
180、200：紫外射线
190：扩展胶带
210：半导体芯片
300、300A、302：划片刀
310、320：侧表面
330、332、352、362：弯曲表面
340：顶面
350、360：倒角部
400：台阶部
410：根部区域
500、502、504、506、508：划片刀
510、520：侧表面
512、522：倾斜表面
530、534、536：点状顶部
532、532A：平坦表面
610：成型板
620：电动机
630：划片刀
640：夹头
具体实施方式
根据本发明的制造半导体芯片的方法应用于通过对衬底型组件(诸如半导体晶圆，其上例如形成有多个半导体元件)进行分割(划片)而制造多个独立半导体芯片的方法。待形成在衬底上的半导体元件并未受到具体限制，并且可包括发光元件、有源元件、无源元件等。在优选模式中，根据本发明的制造方法应用于从衬底取出包含发光元件的半导体芯片的方法，并且所述发光元件可以是例如面发射半导体激光器、发光二极管和发光晶闸管。单个半导体芯片可包括单个发光元件，或可包括按阵列排列的多个发光元件，并且可额外包括用于驱动此类单个或多个发光元件的驱动电路。此外，所述衬底可以是由例如硅、SiC、化合物半导体和蓝宝石制成的衬底，但是所述衬底不限于这些衬底，也可使用其他材料制成，前提是这些衬底至少包含半导体(在下文通常被称作半导体衬底)。优选的是，所述衬底为其上形成有发光元件(例如面发射半导体激光器、发光二极管)的由III-V族化合物(例如GaAs)制成的半导体衬底。
下面将参照附图描述在半导体衬底上形成多个发光元件并从该半导体衬底取出多个独立半导体芯片的方法。由于为了易于理解本发明的特点而重点突出了附图所示的比例和形状，因此应当注意的是，附图所示的器件的比例和形状无需与实际器件的比例和形状完全一致。
图1是示出根据本发明的一个示例的半导体芯片制造工艺的一个示例的流程图。如图1所示，根据所述示例制造半导体芯片的方法包括：形成发光元件的步骤(S100)、形成抗蚀图案的步骤(S102)、在半导体衬底的正面一侧形成细沟槽的步骤(S104)、去除所述抗蚀图案的步骤(S106)、将划片胶带附着至所述半导体衬底的正面的步骤(S108)、从所述半导体衬底的背面开始执行半划片的步骤(S110)、对所述划片胶带照射紫外(UV)射线并将扩展胶带附着至所述半导体衬底的背面的步骤(S112)、去除所述划片胶带并向所述扩展胶带照射紫外射线的步骤(S114)、以及拾取半导体芯片并在电路板等物上执行裸片安装的步骤(S116)。图2A至图2D以及图3E至图3I中的示出半导体衬底的截面图分别对应于步骤S100至步骤S116。
在形成发光元件的步骤(S100)中，如图2A所示，多个发光元件100形成在由诸如GaAs制成的半导体衬底W的正面上。发光元件100为面发射半导体激光器、发光二极管、发光晶闸管等。虽然附图中将单个区域表示为发光元件100，但是应当注意到，单个发光元件100表示被包括在独立化的单个半导体芯片中的元件作为示例，在所述单个发光元件100的区域中不仅可包含单个发光元件，还可包含多个发光元件及其他电路元件。
图4是示出在形成发光元件的步骤完成时半导体衬底W的一个示例的平面图。在附图中，为简便起见，仅示出了位于中间部分的发光元件100作为示例。在半导体衬底W的正面上，多个发光元件100在矩阵方向上形成为多排。单个发光元件100的平坦区域具有几乎为矩形的形状，并且各发光元件100排列为格子形状，以通过切割由间距恒定为S的划片槽等限定的区域120来进行分离。
接下来，当完成了发光元件的形成时，在半导体衬底W的正面上形成抗蚀图案(在S102)。如图2B所示，对抗蚀图案130进行处理，从而暴露出由划片槽等在半导体衬底W的正面上所限定的切割区域120。在光刻步骤中执行对抗蚀图案130的处理。
接下来，在半导体衬底W的正面上形成细沟槽(在S104)。如图2C所示，通过将抗蚀图案130用作掩模，来在半导体衬底W的正面上形成具有恒定宽度的细沟槽(为简便起见，在下文中被称作细沟槽或位于正面一侧的沟槽)140。可通过例如各向异性刻蚀来形成这类沟槽，并且优选的是，可通过起到各向异性干刻蚀的作用的各向异性等离子体刻蚀(反应离子刻蚀)来形成这类沟槽。虽然也可利用薄划片刀或各向同性刻蚀来形成所述沟槽，但是与各向同性刻蚀相比，各向异性干刻蚀可在正面一侧形成更窄更深的沟槽，并且与利用划片刀的方法相比，能够更有效地抑制振动、应力等对细沟槽周围的发光元件100造成的影响，因而各向异性干刻蚀是优选的。细沟槽140的宽度Sa几乎等于抗蚀图案130中形成的开口的宽度，并且处于例如几微米至十几微米的范围内。优选的是，宽度Sa为约3μm至约15μm。此外，其深度在例如约10μm至约100μm的范围内，并且使得该深度至少比形成诸如发光元件之类的功能元件处的深度更深。优选的是，细沟槽140的深度为约30μm至约80μm。在利用普通划片刀形成细沟槽140的情况下，切割区域120的间距S(即，利用划片刀自身获得的沟槽宽度和考虑到破碎量的余量宽度的总和)变大到约40μm至80μm。另一方面，在细沟槽140形成在半导体工艺中的情况下，可使沟槽宽度更窄，并且也可使切割的余量宽度比使用划片刀的情况下的余量宽度更窄。换言之，可使切割区域120的间距S更小，由此可将发光元件以更高密度排列在晶圆上，从而可使获取到的半导体芯片的数量增加。在本示例中的“正面一侧”表示在其上形成诸如发光元件之类的功能元件的表面一侧，并且“背面一侧”表示在“正面一侧”相对一侧的表面的那侧。
接下来，去除抗蚀图案(在S106)。如图2D所示，当从半导体衬底的正面去除抗蚀图案130时，沿切割区域120形成的细沟槽140暴露在正面上。稍后将描述细沟槽140的形状的细节。
接下来，使紫外固化划片胶带附着(在S108)。如图3E所示，具有粘合层的划片胶带160被附着至各发光元件一侧。然后，使用划片刀沿着细沟槽140从衬底的背面执行半划片(在S110)。利用以下方法对划片刀进行定位：在衬底背面上方布置红外摄像机，并利用穿过衬底的红外射线间接检测细沟槽140的位置；在衬底正面上方布置摄像机，并直接检测细沟槽140的位置；或是其他已知方法。基于这类定位，如图3F所示，利用划片刀执行半划片，并且形成位于半导体衬底的背面一侧的沟槽170。沟槽170具有延伸到在半导体衬底的正面上形成的细沟槽140的深度。使得细沟槽140的宽度比利用划片刀形成在背面一侧的沟槽170的宽度更窄。这是因为，在形成宽度比形成在背面一侧的沟槽170的宽度更窄的细沟槽140的情况下，与仅用划片刀对半导体衬底进行切割的情况相比，可从单个晶圆获取的半导体芯片的数量会增加。如果可从半导体衬底的正面至背面形成图2C所示的深度在几微米至十几微米的范围内的沟槽，则一开始就无需使用划片刀形成位于背面一侧的沟槽。然而，形成具有上述深度的细沟槽并不容易。因此，如图3F所示，利用划片刀从背面开始半切割的操作与刻蚀结合在一起执行。
接下来，紫外(UV)射线照射至划片胶带，并且使扩展胶带附着(在S112)。如图3G所示，紫外射线180照射至划片胶带160，从而使该胶带的粘合层固化。然后，将扩展胶带190附着至半导体衬底的背面。
接下来，去除划片胶带，并且使紫外射线照射至扩展胶带(在S114)。如图3H所示，从半导体衬底的正面去除划片胶带160。此外，紫外射线200照射至位于衬底背面上的扩展胶带190，从而使该胶带的粘合层固化。使扩展胶带190(其基质材料具有弹性)延展以有助于在划片之后拾取已经分离的半导体芯片，从而扩大了发光元件之间的间距。
接下来执行对分离的半导体芯片的拾取和裸片安装(在S116)。如图3I所示，将已从扩展胶带190拾取的半导体芯片210通过紧固件220(例如，诸如粘合剂或焊料之类的导电胶)安装在电路板230上。
接下来，将描述使用划片刀进行的半划片的细节。图5A是在执行图3F所示的使用划片刀进行半划片的时刻的截面图。
如上所述，在半导体衬底W的正面上，形成了多个发光元件100，并且各个发光元件100被切割区域120分离，所述切割区域120由例如以恒定间距S间隔开的划片槽限定。在切割区域120中，利用各向异性刻蚀来形成宽度为Sa的细沟槽140。另一方面，划片刀300是如图5A所示的围绕轴Q旋转的圆盘形切割件，并且具有对应于沟槽170的切口宽度Sb的厚度。将划片刀300定位于半导体衬底W外部与半导体衬底W的背面平行的方向上。另外，使划片刀300在与半导体衬底W的背面垂直的方向Y上移动预定量，从而使其定位于半导体衬底W的厚度方向上，从而使台阶部400具有期望厚度T。此外，在定位之后，在旋转划片刀300的同时，至少使划片刀300或半导体衬底W在与半导体衬底W的背面水平的方向上移动，从而在半导体衬底W中形成沟槽170。由于切口宽度Sb大于细沟槽140的宽度Sa，因此当沟槽170延伸到细沟槽140时，由于宽度Sb与宽度Sa之间的差异而导致形成了厚度为T的悬臂式檐口形的台阶部400。如果划片刀300的中心与细沟槽140的中心完全一致，则在水平方向上延伸的台阶部400的长度为(Sb-Sa)/2。
A)末端部的说明
图5B至图5F是示出根据本发明的示例的作为示例的划片刀300的末端部A的放大截面图，图5G是示出用于普通全划片的划片刀的末端部A的放大截面图。如图5G所示，用于普通全划片的划片刀300A的末端部具有在一侧的侧表面310、在其相对一侧的侧表面320以及与两个侧表面310和320几乎正交的平坦表面340。换言之，从旋转方向看去，该末端部具有矩形截面。另一方面，划片刀300的末端部具有锥形，在其中划片刀300的厚度在朝向划片刀300的末端部中的顶部的方向上逐渐变薄，例如图5B至图5F所示的那样。
在本示例中，“顶部”为划片刀最顶端的部分，并且在图5B、图5D和图5E所示的形状中，顶部为顶点。此外，在图5C和图5F所示的形状中，顶部为稍不规则的平坦表面，并且所述平坦表面被称作“顶面”。此外，具有在其中划片刀300末端部的厚度朝向顶部变小的部分的形状被称作“锥”形。图5B至图5F均示出了锥形的示例。
图5B至图5G示出的各种形状是在量产工艺中执行对半导体衬底的切割时的初始形状。换言之，根据图5B至图5F所示的示例的划片刀300初步具有这些形状作为量产工艺中的初始形状。另外，虽然具有图5G所示的矩形且用于普通全划片的末端部在其初始状态中具有矩形，但是在划片刀持续使用时，其末端部被磨损为具有图5B至图5D所示的弯曲表面的锥形。
图5B所示的示例具有一对侧表面310和320以及设置在该对侧表面310和320之间的弯曲表面330。更具体地，该对侧表面310和320之间的距离为与切口宽度Sb相对应的宽度，并且末端部具有在两个侧表面310与320之间的半圆形弯曲表面330，但并不具有如图5C和图5F所示的那种顶面340。图5C所示的示例具有图5B所示形状与图5G所示形状之间的中间形状，并且具有顶面340以及位于其末端转角部的弯曲表面330。图5D所示的示例没有顶面340，但其具有弯曲表面330，其曲率半径大于图5B与图5C所示的末端转角部的曲率半径，并且在顶部位置处形成曲率半径比弯曲表面330的曲率半径更小的弯曲表面370。在图5B至图5D所示的弯曲表面330中，划片刀300的厚度朝向划片刀300的顶部变小。
在图5E所示的示例中，弯曲表面370形成在两个倒角部350和360之间。另外，在这一示例中，顶部340并未形成为图5D的示例中的那样。在图5F所示的示例中，形成了相对的侧表面310和320，在侧表面310和320之间设置了顶面340，并且在顶面340与侧表面310和320之间形成了倒角部350和360。此外，在位于倒角部350与顶面340之间的转角部形成弯曲表面352，并且在位于倒角部360与顶面340之间的转角部形成弯曲表面362。
根据本示例的划片刀的末端部可以仅具有锥形而不是图5G所示的末端部的矩形，并且除非另外指明，否则可以没有顶面。此外，根据图5B至图5F所示的示例的划片刀300的末端部具有关于图5D所示的划片刀300的厚度的中心K直线对称(linearly symmetric)的形状。然而，末端部无需总是具有直线对称的形状，并且除非另外指明，否则顶部(顶面)的位置可以在划片刀300的厚度方向上有所偏离。
B)仿真和实验结果的说明
接下来，下面将描述在具有几微米至十几微米范围内宽度的各个细沟槽相互连通的情况下，为确认何种原因会导致何种断裂而进行的仿真与实验。
B-1)关于末端形状的仿真的说明
图6A至图6D、图7和图8是用于对仿真进行说明并且对仿真结果进行说明的示图，所述仿真为掌握划片刀末端转角部的曲率半径与施加至台阶部的应力之间的关系而进行。图6A示出了用于所述仿真的划片刀302的示例。图6A示出了从划片刀302的旋转方向看去的末端部的截面形状。如图6A所示，划片刀302的末端部具有侧表面310和320、具有恒定长度的顶面340以及曲率半径为r且形成在顶面340与侧表面310和320之间的弯曲表面330，并且末端部被构造为关于与旋转轴正交的直线对称。
图6B示出了在使用具有图6A所示的末端形状的划片刀302的情况下，在半导体衬底中形成的沟槽的形状。如该图所示，由于位于衬底正面一侧的沟槽140的侧表面的位置与位于衬底背面一侧的沟槽170的位置之间的差异，导致在位于正面一侧的沟槽140的竖直侧表面与位于背面一侧的沟槽140的竖直侧表面之间产生宽度为Wt的台阶，并且由这个台阶而形成了厚度为T的檐口形区域，也即台阶部400。换言之，台阶部400是位于正面一侧的沟槽140和位于背面一侧的沟槽170的连接部分处形成的台阶与半导体衬底的正面之间的部分。
在本仿真中，当划片刀302中的弯曲表面330的曲率半径r(μm)变为r＝0.5、r＝2.5、r＝5.0、r＝7.5、r＝10.0及r＝12.5时，利用仿真来计算施加至台阶部400的应力值。划片刀302的厚度为25μm。图6C示出了r＝0.5时的末端部的形状，图6D示出了r＝12.5时的末端部的形状。图6D所示的末端部具有半圆形，其中末端转角部的曲率半径是划片刀302的厚度的1/2。待处理的衬底为GaAs衬底。在正面一侧上的沟槽140的宽度为5μm，台阶部400的厚度T为40μm，并且执行设置，以使得2mN的载荷在从位于背面一侧的沟槽170到衬底正面一侧的方向上施加至台阶部400。此外，在位于正面一侧的沟槽140的宽度的中心与划片刀302的厚度的中心对齐的状态下进行仿真。
图7所示的图表示出了仿真结果，并示出了末端转角部的曲率半径变化时施加至台阶部400的应力值的变化。在该图中，纵轴表示应力值[Mpa]，横轴表示在图6B所示的位于正面一侧的沟槽140的中心被当作原点时的X坐标。根据该图，在每个曲率半径r下，当X坐标变得接近于12.5μm时应力变大，也就是说，当末端转角部从在背面上的沟槽170的中心变得接近台阶部400的根侧时应力变大。另外，据发现，曲率半径r的值变大时，施加至台阶部400根侧的应力降低，并且应力的上升变缓。换言之，在此时进行的仿真中所使用的末端部形状的范围内(即，在末端部形状的锥形程度小于图6D所示的半圆形末端部的锥形程度的情况下)，最大应力出现在台阶部400的根侧。此外，末端形状为图6D所示的半圆形时施加至台阶部400根侧的应力小于末端形状为图6C所示的几乎为矩形时施加至台阶部400根侧的应力。换言之，锥形程度更大时，施加至台阶部400根侧的应力变小。此外，在末端形状为图6C所示的几乎为矩形的情况下，例如，当r＝0.5时，在X坐标最高达到约11μm的范围内，应力小于曲率半径r更大时的应力。然而，在超过上述范围的范围内，即，在更接近根部的部分，应力骤然变大，并且据发现应力集中在X坐标接近12.5μm的位置。
接下来，图8示出了横轴上的曲率半径和纵轴上的最大应力值之间的关系。在该图中，除了图7所示的各曲率半径值之外，还在r＝25μm和r＝50μm下执行仿真，并且所述仿真的结果也包括并表示在图中。在曲率半径r大于半圆形状的曲率半径12.5μm的情况下，例如，r为25μm或50μm，则末端形状具有例如如图5D所示的更大的锥形程度。根据本图，在曲率半径r更小时(即，在末端形状更接近矩形时)，最大应力值变大，并且依赖于曲率半径r变化的最大应力的变化程度也会骤然变大。与此相反，当曲率半径r增大时，最大应力值下降，并且依赖于曲率半径r变化的最大应力的变化程度变低。当曲率半径在12.5μm至50μm的范围内时(即，在所述锥形不具备图6D和图5D所示的顶面的范围内)，可以发现最大应力值的变化几乎恒定。
下面将根据上述仿真的结果，参照图9A、图9B、图11A和图11B来描述半导体芯片是如何断裂的原理。如图9A所示，在末端部具有如划片刀300A的矩形的情况下(在曲率半径r的值非常小的情况下)，当从半导体衬底的背面形成具有切口宽度Sb的沟槽170时，划片刀300A的顶面340对半导体衬底施压。虽然划片刀300A所施加的力F全部施加至台阶部400，但是假设由于杠杆原理，施加至台阶部400的力F集中在台阶部400的根侧区域(根部区域410)。然后，当集中在根部区域410的应力超过晶圆的断裂应力时，该应力造成台阶部400的根部区域410中的断裂(破碎、开裂或折断(picking))，如图9B所示。如果断裂发生在台阶部400处，则需确保具有为台阶部400的切割而设的余量M；这意味着切割区域120的间距S需等于或大于余量M。根据图8所示的仿真结果，当r＝0.5时的应力与r＝12.5时的应力相比较时，前一情况中施加至台阶部400的根部区域410的应力不同，即，前一情况中的应力是后一情况中的应力的几乎四倍。这意味着，在曲率半径r的值小于如图5B和图6D所示的半圆形末端部的曲率半径的范围内(即，在末端部具有顶面的范围内)，施加至台阶部400的根部区域410的应力随末端转角部的曲率半径r的值显著变化。在利用具有如图5C、图5F和图5G所示的顶面的末端形状形成与衬底表面平行的台阶部分时，将本示例中的“根部区域”假定为这样的区域，其形成在位于正面一侧的沟槽的两侧，比平行于衬底表面的台阶部分的宽度Wh的1/2位置更靠近位于背面一侧的沟槽170的竖直侧表面的一侧。图6B示出了宽度Wh与宽度Wt之间的关系。此外，在没有形成与衬底表面平行的台阶部分的情况下，例如，在使用如图5B、图5D和图5E所示的末端部形状的那种没有顶面的锥形末端部形状时，将所述区域假定为这样的台阶部的区域，其在将划片刀在厚度方向上等分为三个区域的情况下在该划片刀中心区域的每一侧上对应于划片刀厚度的1/3。
图10是示出利用根据图5B所示的示例的划片刀300来形成沟槽170时台阶部400的应力施加情况的截面图。图10示出了划片刀300的末端部具有半圆形的示例。在这种情况下，沟槽170的形状也变为半圆形以遵循末端部的形状。因此，划片刀300的末端部施加至台阶部400的力F分布在沿着沟槽的半圆形的方向上。因此，与图9A示出的情况不同，假定集中在台阶部400的根部区域410上的应力受到抑制，从而抑制了台阶部400的破碎和开裂。
B-2)关于位置偏差的仿真
接下来，下面将描述划片刀在沟槽宽度方向上的位置偏差量。图11A和图11B是示出在衬底正面上形成的位于正面一侧的沟槽140的宽度Sa与利用划片刀形成的沟槽170的切口宽度Sb之间的位置关系的示图。理想情况下，切口宽度Sb的中心与位于正面一侧的沟槽140的宽度Sa的中心一致。然而，在实际中，如图11B所示，由于制造差异导致切口宽度Sb的中心偏离于位于正面一侧的沟槽140的宽度Sa的中心。另外，作为位置偏差的结果，左侧台阶部400与右侧台阶部400的宽度Wt之间存在差异。本文假定位于正面一侧的沟槽140的宽度Sa的中心与切口宽度Sb的中心之间的差值为位置偏差量Ds。制造差异主要由制造条件决定，例如所使用的制造设备的定位精度(包括对准标记的检测精度等)以及划片刀的形变程度(弯折量与翘曲量)。
接下来，下面将描述的是：为确认划片刀在沟槽宽度方向上的位置偏差量Ds与施加至台阶部400的应力之间的关系而进行的仿真，以及为确认划片刀的切口宽度Sb与施加至台阶部400的应力之间的关系而进行的仿真。在这些仿真中，使用Sb＝25、Sb＝20.4、Sb＝15.8以及Sb＝11.2这四种值作为距划片刀顶部12.5μm的位置处的切口宽度Sb(μm)，并且通过仿真来计算当从位于正面一侧的沟槽140的位置偏差量Ds(μm)变为Ds＝0、Ds＝2.5和Ds＝7.5时各切口宽度Sb下的应力值。虽然用于本次这些仿真的末端形状不同于与图6相关的仿真中使用的末端形状，但是在使用了具有不同的锥形程度的多个末端形状这一点上，本次这些仿真和与图6A至图6D有关的那些仿真相同。待处理的衬底为GaAs衬底，划片刀的厚度设为25μm，各末端转角部的曲率半径中的每一个设为r＝5μm，位于半导体衬底正面一侧的沟槽140的宽度Sa设为Sa＝5μm，台阶部400的厚度T设为40μm。此外，执行设置以使得在台阶部400和位于背面一侧的沟槽170的侧表面的法线方向上施加了总载荷10mN。已经包括了考虑实际切割中划片刀在水平方向上的振动时对位于背面一侧的沟槽170的侧表面的载荷。
图12A至图12D示出了仿真中使用四种切口宽度(对应于划片刀的末端形状)时位置偏差量Ds为0的情形中各沟槽的形状。图12A示出了Sb＝25μm时的形状，图12B示出了Sb＝20.4μm时的形状，图12C示出了Sb＝15.8μm时的形状，图12D示出了Sb＝11.2μm时的形状。在每种形状中，末端转角部的除弯曲表面之外的各表面是直线型的，并且在图12D中Sb＝11.2μm的情况下，如该图所示，顶部区域的曲率半径设为5μm，从而使该形状不具备末端转角部。
图13示出了与位置偏差量Ds和切口宽度Sb对台阶部的影响有关的仿真结果。纵轴表示施加至台阶部400的最大应力值，横轴表示切口宽度Sb。横轴上的切口宽度Sb是距划片刀顶部12.5μm的位置处的宽度，并且绘出了当位置偏差量Ds(μm)为Ds＝0、Ds＝2.5及Ds＝7.5时获得的结果。
如在图13的图表中清楚地示出的那样，可发现的是，对于每个切口宽度Sb，当划片刀在沟槽宽度方向上的位置偏差量Ds变大时，施加至台阶部400的最大应力变大。此外，虽然没有在图13中示出，但是最大应力产生于由于划片刀位置偏差而导致台阶部400宽度Wt变大的那一侧的根部区域410。假设这一情况的出现原因为：当位置偏差量Ds变大时，由于杠杆原理，更大的应力易于施加在台阶变大的那一侧的台阶部400的根部区域410。
此外，最大应力值倾向于在切口宽度Sb更窄的那一侧(锥形程度更大的那一侧)变小，并且假设这一情况的出现原因为：较大的锥形程度使得将台阶部400压向衬底正面一侧的应力变弱，从而该应力难以集中在台阶部400的根部区域410。此外，当切口宽度Sb非常窄(Sb＝11.2μm)且位置偏差量Ds较大(Ds＝7.5μm)时，可发现的是，产生最大应力值的位置骤然变化，并且应力值(约7.2)增加。假设这一情况的出现原因为：在划片刀具有较宽的切口宽度Sb(划片刀具有较小的锥形程度)的情况下，宽表面被用作向台阶部400施加应力，但是在划片刀具有非常窄的切口宽度Sb(划片刀具有非常大的锥形程度)以及顶部(顶点)偏离于位于半导体衬底正面一侧的沟槽140的范围的情况下，应力集中在锥形顶部(顶点)区域上。虽然没有在图13中示出，但是根据仿真结果，当切口宽度Sb非常窄(Sb＝11.2μm)且位置偏差量Ds较大(Ds＝7.5μm)时，最大应力产生于顶部(顶点)区域，该位置在图14中用P表示。根据本示例的“顶部区域”是这样的区域，其包括顶部，并且位于背面一侧沟槽的中心一侧而不是台阶区400的根部区域410。
B-3)第一实验结果的说明
图15示出了制备多个具有不同锥形程度的划片刀且对实际衬底进行切割的实验的结果。在该实验中，对厚度为25μm的划片刀的末端进行处理，以制备出多个划片刀，其末端转角部处的曲率半径r在1μm至23μm的范围内，并且距顶部5μm的位置处的切口宽度在5μm至25μm的范围内。图15中示出了曲率半径与切口宽度的各种特定组合，并对多个划片刀进行制备，使其锥形程度的分布几乎相等。此外，使用GaAs衬底，位于正面一侧的沟槽140的宽度设为约5μm，台阶部400的厚度T设为约40μm，划片刀在沟槽宽度方向上的位置偏差量Ds设为小于±7.5μm。由于划片刀的厚度为25μm，因此在末端转角部的曲率半径为12.5μm以上的范围内，末端部为无顶面的锥形。另一方面，在曲率半径小于12.5μm的范围内，锥形程度随曲率半径的变小而变小，并且在曲率半径为1μm的情况下，末端部具有几乎为矩形的末端形状。
图15中的“○”标记表示台阶部400的断裂得到充分抑制，并且与其对应的锥形程度可用于量产工艺，“×”标记表示台阶部400的断裂没有得到充分抑制，并且与其对应的锥形程度不能用于量产工艺。在图15中，在锥形程度较小(曲率半径r在8μm以下)的范围和锥形程度较大(曲率半径r在22μm以上)的范围中均出现了不可用的范围，并且锥形程度合适的范围出现在这两个范围之间。这是由于以下原因。在锥形程度较小的范围内，应力集中在台阶部400的根部区域410上，因此台阶部400断裂；在锥形程度较大的范围内，应力集中在划片刀顶部(顶点)的位置上，因此台阶部400断裂，正如上述仿真结果中描述的那样。可以这样说，曲率半径r在8μm以下的范围成为使台阶部400断裂的范围是因为锥形程度较小，而曲率半径r在22μm以上的范围成为使台阶部400断裂的范围是因为锥形程度较大。
台阶部400待承受的最大应力根据末端部的锥形程度而显著变化，正如图8所示的仿真的说明中描述的那样。因此，可发现的是，即使在使用矩形末端形状或其他任何末端形状时出现断裂，也可以在不改变制造条件的情况下，即，在不增加台阶部400的厚度T(拓宽或加深位于正面一侧的沟槽的宽度)的情况下，通过确认合适的锥形程度的范围以及通过控制末端形状以使锥形程度设置在图15所示的实验所表示的范围内，来提高台阶部的强度，从而将台阶部的断裂抑制到不会在量产工艺中造成问题的水平。
B-4)第二实验结果的说明
图16示出了为确认位于正面一侧的沟槽宽度的差异对台阶部断裂的影响和台阶部厚度的差异对台阶部断裂的影响而进行的实验的结果。在这个实验中，使用GaAs衬底，台阶部400的厚度T设为25μm和45μm，并且使用在距末端部5μm的位置处的切口宽度为16.7μm的划片刀。然后，对于位于正面一侧的沟槽140的每个宽度Sa以及对于台阶部400的每个厚度T，确认以下问题：为了使台阶部400的断裂受到抑制且使划片刀可用于量产工艺中，可允许划片刀在沟槽宽度方向上的位置偏差有多大。图16中的“A”至“D”表示从那些能够使台阶部400的断裂受到充分抑制的结果中获得的位置偏差量Ds的范围。
例如，在台阶部厚度T为25μm且位于正面一侧的沟槽的宽度Sa为7.5μm的情况下，范围为“B”，这表示即使在划片刀在沟槽宽度方向上的偏离在±5μm至小于±7.5μm的范围内，台阶部400的断裂仍会受到充分抑制，且该划片刀可用于量产工艺；这还表示在位置偏差为±7.5μm以上时，台阶部400的断裂无法受到充分抑制。此外，在台阶部厚度T为45μm且位于正面一侧的沟槽的宽度Sa为5μm的情况下，范围为“A”，这表示即使在划片刀在沟槽宽度方向上偏离了±7.5μm以上的情形下，台阶部400的断裂仍会受到充分抑制，且该划片刀可用于量产工艺。此外，在台阶部400的厚度T为25μm且位于正面一侧的沟槽的宽度Sa为5μm的情况下，范围为“D”，这表示只有当划片刀在沟槽宽度方向上的偏离小于±3μm时，台阶部400的断裂才会受到充分抑制，并且当所述偏离为±3μm以上时，台阶部400的断裂不会受到充分抑制。
图16所示的实验结果表示，当位于正面一侧的沟槽140的宽度Sa更大时，台阶部400更能承受划片刀在沟槽宽度方向上的位置偏差。换言之，当位于正面一侧的沟槽140的宽度Sa更宽时，来自划片刀的应力更不易使台阶部400断裂。假设这是因为，由于在位于正面一侧的沟槽140的宽度Sa更宽时，台阶部400的宽度Wt变得更窄，因此杠杆原理难以起作用。此外，该结果表示，当台阶部400的厚度T更厚时，台阶部更能承受划片刀在沟槽宽度方向上的位置偏差。换言之，当台阶部400的厚度T更厚时，来自划片刀的应力更不可能使台阶部400断裂。这是因为在台阶部400的厚度T更厚时，对抗应力的强度更高。
C)设计末端部的方法
接下来，将基于上述仿真和实验的结果，对设计划片刀末端形状的方法以及制造半导体芯片的方法进行描述。除非另外指明，否则下面描述的各个示例基于根据图1所示的示例的制造流程。
图17是示出设计划片刀末端形状的方法的流程图，所述划片刀用在根据本发明的示例的制造半导体芯片的方法中。可使用实际的半导体衬底和实际的划片刀来实施图17中的一系列步骤，或者可使用仿真实施这些步骤而无需使用实际的半导体衬底和实际的划片刀。
根据图17的流程图，首先，在S200，制备多个划片刀，使其末端形状的锥形程度不同。例如，如同图15示出的实验中的那样，制备多个划片刀，使其末端形状的锥形程度以恒定间隔不同。在充当普通划片方法的全划片中使用的末端形状是如图5G所示的矩形。因此，为了利用具有这种矩形的划片刀制备具有不同锥形程度的多个划片刀，需要对具有这种矩形的划片刀提前进行处理。例如，获取具有矩形的多个划片刀并使用它们对用于末端处理的组件(例如虚设晶圆)进行实际划片，从而对于每个划片刀来说，只有由于切割而导致的末端形状处的磨损程度有所不同。稍后将描述使划片刀具有锥形的方法的细节。
在S200，可通过从其他实体(其他方)获取具有不同锥形程度的多个划片刀来准备它们，而不是在内部(in-house)对末端形状进行处理。此外，步骤S200可理解为制备具有施加至台阶部400的根部区域410的不同的应力程度的多个划片刀。此外，无需一次性制备全部划片刀。例如，可使用下列方法。首先，制备具有单一类型的锥形程度的划片刀，可执行所述流程中的处理直到S204(稍后描述)，然后可制备具有其他锥形程度的划片刀，并且此时可再次执行所述流程中的处理直到S204。此外，多个划片刀无需总是分离的，而是可通过逐渐改变单个划片刀的末端形状来制备具有不同锥形程度的多个划片刀。
本示例中的“锥形程度”由例如划片刀末端转角部的曲率半径、其顶部(顶点)的曲率半径以及距顶部预定距离处的刀的厚度来确定。例如，当末端转角部的曲率半径更大而顶部(顶点)的曲率半径更小时，锥形程度变大。此外，由于当距顶部预定距离处的刀的厚度变薄时锥形程度变大，因此锥形程度可被称作距顶部预定距离处的刀的厚度。此外，在划片刀受到磨损并且其末端转角部的厚度变薄的情况下，锥形程度也会变大。锥形程度可被称作施加至台阶部400的根部区域410的应力程度，并且在锥形程度变大时，施加至台阶部400的根部区域410的应力程度变大。除非另外指明，否则锥形程度被称作：在从划片刀顶部到与划片刀厚度的大约两倍相对应的距离的范围内的末端一侧的形状的锥形程度。
接下来，在步骤202，为了确认在使用S200中制备的多个划片刀的情况下台阶部的断裂状态，制备具有相同形状的多个沟槽的半导体衬底，所述沟槽形成在正面一侧且将用于量产工艺。位于正面一侧的各沟槽的间距(pitch)可以是将要用于量产工艺的间距，也可以是不同的间距。换言之，可以只是为使得对于每个锥形程度可以估计在量产工艺中的台阶部分的断裂状态而设置该间距。另外，在S202，在半导体衬底中没有形成任何沟槽的情况下，可通过形成位于衬底的正面一侧的沟槽(如同图1中的S104的情况那样)，来完成半导体衬底的制备，或者可以从其他实体(其他方)获取其中已形成有沟槽的半导体衬底。“相同形状”并非指所述形状完全相同，而是指在形成所述沟槽以使其具有相同形状的情况下可以出现存在误差之类的大体相同的形状。
接下来，通过使用S200中制备的多个划片刀中的每一个，在S202中制备的半导体衬底中形成位于背面一侧的沟槽170。然后，对使用多个划片刀中的每一个的情况下的台阶部的断裂状态进行确认。换言之，对断裂状态是否会导致量产工艺中的问题进行确认。例如，利用显微镜等确认台阶部周围的破碎、裂缝之类的存在和程度。优选的是，应当针对每个末端形状多次执行位于正面一侧的沟槽的形成以及断裂状态的确认，以确定台阶部不会断裂的锥形程度(在其中断裂被抑制到划片刀可用于量产工艺的程度的形状)。此外，优选的是，考虑到划片刀位置的变化，应当在使台阶部易于断裂的偏差条件下执行确认。因此，作为上述确认的结果，例如，如图15所示，列出了每个划片刀的锥形程度以及对是否因该锥形程度导致台阶部断裂(该锥形程度是否可用于量产工艺)而进行的判定。
接下来，在S206，对S200中制备的多个划片刀中是否包括了使台阶部断裂的锥形程度和不会使台阶部断裂的锥形程度进行配置。例如，在图15的情况下，由于包括了使台阶部断裂的锥形程度和不会使台阶部断裂的锥形程度，因此流程进行到S210。包括了如上所述的两种锥形程度的情况意味着可以指定至少一部分可用于量产工艺的所述锥形程度的范围以及至少一部分不可用于量产工艺的所述锥形程度的范围。例如，当台阶部在较小的锥形程度下断裂并且台阶部在较大的锥形程度下未断裂时，假设较小的锥形程度下的断裂由施加至台阶部的根部区域的应力所致。因此，可以判断的是，比所述较小的锥形程度更小的锥形程度的范围是不可用范围。此外，可以判断的是，至少台阶部未断裂的锥形程度是可以使用的锥形程度。与此相反，当台阶部在较大的锥形程度下断裂并且台阶部在较小的锥形程度下未断裂时，假设较大的锥形程度下的断裂由集中在锥形顶部区域上的应力所致。因此，可以判断的是，比所述较大的锥形程度更大的锥形程度的范围是不可用范围。此外，可以判断的是，至少可以使用台阶部未断裂的锥形程度。如上所述，在S206，包括了使台阶部断裂的锥形程度和不会使台阶部断裂的锥形程度的情况意味着：在使用具有任意末端形状的划片刀的情况下，对于可导致台阶部断裂的位于正面一侧的浅窄沟槽，可以指定至少一部分可用于量产工艺的所述锥形程度的范围以及至少一部分不可用于量产工艺的所述锥形程度的范围。
另一方面，台阶部在S200中制备的划片刀的所有锥形程度下都发生断裂的情况意味着，尚未确定任何可用于量产工艺的锥形程度。因此，这种情况下，流程进行至S208。另外，当台阶部在所有锥形程度下都不断裂时，制造条件可能并不合适，例如，位于正面一侧的沟槽过于宽且深，从而最终将台阶部的强度设置得过高。因此，在这种情况下，流程也会进行至S208。
在S208，改变设计条件，例如位于正面一侧的沟槽140的形状(宽度、深度等)。根据图16所示的实验结果，当位于正面一侧的沟槽140的深度变浅并且位于正面一侧的沟槽140的宽度Sa变窄时，台阶部的强度变低，并且所述台阶部更容易断裂。换言之，当台阶部在S200中制备的划片刀的所有锥形程度下都会断裂时，假设位于正面一侧的沟槽140过浅或过窄，从而使台阶部的强度过小。因此，这种情况下，通过改变位于正面一侧的沟槽140的形状来使台阶部的强度更高。更具体地，至少使得位于正面一侧的沟槽140的宽度Sa更宽或其深度更深。
另外，根据图12和图13所示的仿真结果，当在形成位于背面一侧的沟槽170的时刻划片刀的末端部在沟槽宽度上的定位精度更低时，台阶部更容易断裂。因此，可以改变对定位精度施加影响的制造条件，从而提高划片刀的末端部在沟槽宽度方向上的定位精度。例如，可以将现有划片设备变为具有对划片刀进行定位的高定位精度的划片设备。如上所述，改变各种条件，从而通过至少改变位于正面一侧的沟槽140的形状或者划片刀在沟槽宽度方向上的定位精度来使得台阶部难以发生断裂。
此外，当台阶部在S200中制备的划片刀的所有锥形程度下都不会断裂时，假设位于正面一侧的沟槽140过于宽而深，从而最终将台阶部的强度设置得过高。这种情况下，可改变沟槽宽度使其更窄，从而可增加能够从单个半导体衬底获得的半导体芯片的数量。在沟槽宽度更窄的情况下，难以形成深沟槽，并且台阶部的强度变弱。然而，如图8所示，应力随锥形程度明显变化。因此，通过指定合适的锥形程度，可形成位于背面一侧的沟槽170而没有导致更窄更浅的位于正面一侧的沟槽140的台阶部的断裂。因此，当在S206中台阶部在所制备的划片刀的所有锥形程度下都不会断裂时，改变设计条件，从而通过使位于正面一侧的沟槽140更窄(或者更窄且更浅)而增加能够从单个半导体衬底获得的半导体芯片的数量，并且再次从S200开始执行流程，然后重复从S200到S208的流程直到所述流程到达S210。已经描述的是，如果沟槽140较窄，则形成深沟槽变得困难。这是因为，例如，在利用干刻蚀形成位于正面一侧的沟槽140的情况下，如果该沟槽较窄，则难以使刻蚀气体较深地侵入沟槽，从而使该沟槽底部的刻蚀过程中断，并且在使用薄划片刀执行沟槽形成的情况下，刀片容易断裂。
另外，例如，当在S200中制备的划片刀的种类数量受到限制并且锥形程度不平衡以致其过大或过小时，在S206很难出现包括了使台阶部断裂的锥形程度和不会使台阶部断裂的锥形程度这两者的状态。因此，这种情况下，可在S208改变设计条件，从而使要在S200制备的划片刀的末端形状种类的数量增加。
如上所述，在S208改变了设计条件，并且再次从S200执行流程。然后，重复从S200到S208的流程直到所述流程到达S210。
在S210，从具有使台阶部不断裂的锥形程度的末端形状中选择在量产工艺中使用的划片刀的初始末端形状。此外，从待选择的对象中排除使台阶部断裂的锥形程度，从而在量产期间肯定不会使用这些锥形程度。换言之，将其排除在待选择对象的范围之外。然而，无需总是将具有与已在实验中使用的锥形程度相同的锥形程度的末端形状选为要用于量产工艺的末端形状。可以对使台阶部不断裂的锥形程度范围进行估计，并且可选择所述估计范围内包括的锥形程度。例如，在图15的实验结果中，末端转角部的曲率半径r被估计为13μm至21μm，其对应于使台阶部不断裂的锥形程度的范围，并且将与14.5μm至18.5μm的曲率半径r相对应的末端形状选为要用于量产工艺的划片刀的初始末端形状，并且执行控制，以使得在量产周期内所述曲率半径始终不偏离出13μm到21μm的范围。换言之，在使台阶部不断裂的锥形程度的数量为多个时，将使台阶部不断裂的范围估计为所述程度的范围，并且只选择具有包括在该范围中的锥形程度的末端形状。
在使台阶部不断裂的锥形程度的范围内，优选的是，应当选择锥形程度小于位于所述范围中心的锥形程度的末端形状，来作为用于量产工艺中的初始末端形状。例如，根据图15所示的实验结果，应当选择其末端转角部的曲率半径r在13μm至17μm范围内的末端形状，而不是选择其末端转角部的曲率半径r在17μm至21μm范围内的末端形状。锥形程度较小的状态是末端部未受到比具有较大锥形程度的末端部更多的磨损的状态；换言之，具有更小的锥形程度的划片刀的寿命更长。此外，在使用具有普通矩形的划片刀并且对其末端形状进行处理的情况下，可以减少将末端形状初步形成为具有期望锥形程度的形状所需的时间。
另外，当使台阶部断裂的锥形程度出现在锥形程度大于使台阶部不断裂的锥形程度的一侧时，优选的是，应当在量产工艺中执行控制，从而在对划片刀的末端部进行磨损时使得划片刀的末端部不会形成为具有上述锥形程度的形状。例如，在图15中，使台阶部断裂的锥形程度(即，曲率半径在22μm至23μm的范围内)出现在与使台阶部断裂的锥形程度相对应的末端转角部的曲率半径大于13μm至21μm的范围的那一侧(超过21μm的范围)。因此，在图15所示的实验结果的情况下，优选的是，应当在量产工艺中执行控制，从而在划片刀的末端部发生磨损时使末端转角部的曲率半径不超过21μm。更具体地，在锥形程度达到上述锥形程度之前，优选的是，应当停止使用该划片刀，并且应当更换划片刀。注意到本示例中的“更换”并非仅仅表示用完全独立的划片刀替换该划片刀，也可以表示对同一个划片刀的末端形状进行再加工(修整)。
上文已经描述了根据本示例对划片刀末端形状进行设计的方法的流程。利用这种设计方法，当确定了用于量产工艺的划片刀的末端形状时，可以在量产工艺中采用这样的位于正面一侧的沟槽140，其具有比不考虑末端形状的锥形程度与半导体芯片的断裂之间的关系时确定的深度更浅的深度。传统上，在具有几微米至十几微米的宽度的细沟槽相互连通的情况下，并不清楚何种原因会导致何种断裂。因此，在实际量产工艺中，难以采用图1所示的制造工艺。另外，如果试图采用图1所示的制造工艺，则位于正面一侧的沟槽会变得不必要地宽而深。另一方面，在根据本示例对划片刀末端形状进行设计的方法的情况下，重点关注如图7和图8所示的台阶部所受应力随锥形程度显著变化的事实，并且在图17中的S200制备具有不同锥形程度的多个划片刀。此外，在图17中的S206，只有在包括了使台阶部断裂的锥形程度和不会使台阶部断裂的锥形程度这两者的情况下，才执行对末端形状的选择。因此，可在量产工艺中采用更窄更浅的位于正面一侧的沟槽140，但是设计所需的时间和精力会大于使用具有任意末端形状的划片刀时所需的时间和精力。
接下来，下面将描述在图17中的S200中制备具有不同锥形程度的多个划片刀的具体方法。首先，可使用金刚石刀片或在其中集成了金刚石刀片和铝衬底的刀片，来作为用于切割例如GaAs化合物半导体的划片刀。通常，例如可商业购买的那些划片刀的末端形成为如图5G所示的在末端部没有弯曲表面的矩形。因此，在这种具有矩形而不具有期望形状的划片刀的情况下，需要对其末端部进行处理。
所述处理包括以下步骤。也就是说，例如，获取可商业购买的划片刀，并且选择用于对获取到的划片刀的末端部进行处理的材料。例如，将由Si、SiC或另外的化合物半导体材料制成的衬底选为处理用的材料。也可使用其他材料，前提是这些材料可将末端部处理为期望形状。
接下来，使用划片刀反复切割待处理的半导体衬底，从而使末端部磨损以形成期望的形状。可适当选择待处理的衬底与划片刀所形成的角度、划片刀的旋转速度、磨削时间、抛光剂等，来获得期望的弯曲表面。如上所述，在划片步骤之前，利用为处理末端部而准备的处理用材料，使划片刀形成为期望的锥形形状。通过这种方法，即使是要用于普通全划片的矩形划片刀也可以共同被用作如图17的S200中要制备的划片刀。
接下来，下面将对图17的S200中应当制备出何种锥形程度的细节进行描述。
作为第一模式，优选的是，应当至少包括一种比具有半圆形末端部的划片刀更尖的划片刀。换言之，优选的是，应当至少包括这样一种划片刀，其具有的锥形程度使得在台阶部的根部区域中产生的最大应力小于具有半圆形末端部的划片刀在台阶部根部区域产生的最大应力。如图8清楚示出的那样，最大应力在使末端部比半圆形末端部更尖的范围(r大于12.5μm)内的较低水平处饱和。换言之，通过制备具有包括在所述范围内的锥形程度的至少一种划片刀，可以对台阶部是否会在与其中施加至根部区域的最大应力变得最小的条件接近的条件下断裂进行确认。此外，例如，在台阶部断裂的情况下，在S208易于判断的是，需要改变位于正面一侧的沟槽140的宽度和深度以使得台阶部几乎不会断裂，而不是改变设计条件以使得需要制备的末端形状的种类数量增加。
作为第二模式，优选的是，除了具有比半圆形末端部更尖的末端部的划片刀之外，还应当包括具有比半圆形末端部更不尖的末端部的划片刀。换言之，优选的是，应当包括这样两种划片刀：第一种划片刀具备的锥形程度使得在台阶部的根部区域中产生的最大应力比具有半圆形末端部的划片刀在台阶部根部区域中产生的最大应力更小，而第二种划片刀具备的锥形程度使得所产生的最大应力更大。如图8清楚示出的那样，最大应力在使末端部比半圆形末端部更尖的范围(r大于12.5μm)内的较低水平处饱和。另一方面，在使末端部比半圆形末端部更不尖的范围(r在12.5μm以下)内，最大应力的变化较大。换言之，在制备具有各个范围内所包括的锥形程度的划片刀时，划片刀很有可能具有使台阶部断裂的锥形程度，并且还具有使台阶部不断裂的锥形程度。因此，所述流程很容易从图17中的S206进入图17中的S210。换言之，很容易进行末端形状的选择。
作为第三模式，优选的是，应当包括这样的多个划片刀，其所具有的锥形程度小于具有半圆形末端部的切割部的锥形程度。换言之，优选的是，应当包括这样的多个划片刀，其具有的锥形程度使得比具有半圆形末端部的划片刀中产生的应力更大的应力产生在台阶部的根部区域中。如图8清楚示出的那样，在使得比具有半圆形末端部的划片刀中产生的应力更大的应力产生在台阶部的根部区域中的范围(r小于12.5μm)内，最大应力关于锥形程度的变化大于这样的范围内最大应力关于锥形程度的变化，在该范围(r在12.5μm以上)中，锥形程度大于上述r小于12.5μm的范围。因此，当制备处于使最大应力变化较大的范围内的多个划片刀时，容易对即使锥形程度下降到何种程度台阶部是否仍然不会断裂进行确认。
作为第四模式，优选的是，应当包括三种或更多种划片刀，其所具有的锥形程度小于具有半圆形末端部的切割部的锥形程度。换言之，优选的是，应当包括至少三种划片刀，其具有的锥形程度使得比具有半圆形末端部的划片刀所产生的应力更大的应力产生在台阶部的根部区域中。如图8中清楚示出的那样，在比具有半圆形末端部的划片刀中产生的应力更大的应力产生在台阶部的根部区域中的范围(r在12.5μm以下)内，最大应力的变化较大，并且应力不是线性变化而是非线性变化。因此，与使用两种划片刀的情况相比，在使用处于应力非线性变化的范围内的至少三种划片刀的情况下，更容易对即使锥形程度下降到何种程度台阶部是否仍然不会断裂进行确认。
作为第五模式，优选的是，要制备的划片刀应当包括这样的划片刀，其具有在其顶部没有顶面的锥形末端形状，并且在形成位于背面一侧的沟槽时划片刀顶部在沟槽宽度方向上的位置离开位于正面一侧的沟槽的宽度的情况下，其具有的锥形程度使得最大应力在离开位于正面一侧的沟槽的宽度的顶部区域中产生。除非包括了这种划片刀，否则当顶部在沟槽宽度方向上的位置离开位于正面一侧的沟槽的宽度时，完全不能确认即使锥形程度增大到何种程度是否仍然不会使台阶部断裂。此外，在包括了多个这样的划片刀的情况下，与只使用一种划片刀的情况相比，更容易确认的是，即使锥形程度增大到什么程度，台阶部是否仍然不会断裂。在已经知道划片刀顶部不会离开位于正面一侧的沟槽的宽度的情况下，无需包括这种划片刀。
作为第六模式，优选的是，应当制备这样的划片刀，其锥形程度按照如图15所示的几乎相等的间隔进行设置。此外，虽然在图17的S200中需要制备具有至少两种锥形程度的划片刀，但是优选的是，如图15所示，还应当制备具有尽可能多的种类的锥形程度的划片刀，以使用更窄更浅的位于正面一侧的沟槽。
D)基于刀片位置与沟槽宽度之间的关系的示例
D-1)切割精度与位于正面一侧的沟槽之间的关系
接下来，下面将描述划片刀的末端部在沟槽宽度方向上的变化范围与位于正面一侧的沟槽140的宽度Sa之间的关系，并且还将在上述关系基础上对设计划片刀末端形状的方法和制造半导体芯片的方法进行描述。划片刀的末端部在沟槽宽度方向上的变化范围是：由量产周期中的制造差异导致的划片刀末端部位置在沟槽宽度方向上发生变化的范围。该范围由制造条件决定，所述制造条件包括例如要使用的制造设备的定位精度以及划片刀的形变程度(弯折量和翘曲量)。此外，制造设备的定位精度包括用于检测对齐标记等的摄像机等的检测精度，还包括在沿多条线执行切割时逐渐累积的精度。划片刀的弯折和翘曲的出现将取决于划片刀的厚度、固定划片刀的表面的精度及固定方法、切割期间的应力、设备的旋转速度等。
如参照图13描述的那样，对于具有较大锥形程度的划片刀，当没有顶面的锥形顶部在沟槽宽度方向上离开位于半导体衬底正面一侧的沟槽140的范围时，应力会集中在顶部区域上，并且一些情况下台阶部会断裂。换言之，在使用其锥形程度使得应力集中在没有顶面的锥形顶部区域上的划片刀时，优选的是，应当确定划片刀的末端形状、位于正面一侧的沟槽140的形状(宽度和深度)等，从而即使所述顶部处于使顶部在沟槽宽度方向上离开位于半导体衬底正面一侧的沟槽140的范围的制造条件与使顶部位于正面一侧的沟槽140的宽度的制造条件之间的关系时，台阶部也不会断裂。
另一方面，在不会因制造差异而导致其顶部离开位于正面一侧的沟槽140的宽度的制造条件下，即使对于具有非常大的锥形程度的划片刀，施加至台阶部的应力也不会骤然变化。换言之，在使得没有顶面的锥形顶部被包括在位于正面一侧的沟槽140的宽度中的制造条件下，即使在锥形程度非常大(即，图15中示出的末端转角部的曲率半径为例如22μm或23μm)的情况下，台阶部也不会断裂。与此相反，当划片刀的锥形程度变大时，施加至台阶部的最大应力变小。因此，从使得最大应力变小的角度来看，具有较大锥形程度的划片刀是优选的。
此外，由于没有顶面的锥形顶部通常形成在划片刀的厚度的中心，因此可以说，使得没有顶面的锥形顶部不离开位于正面一侧的沟槽140的宽度的制造条件是：使得划片刀厚度中心在沟槽宽度方向上的变化范围被包括在位于正面一侧的沟槽140的宽度中的制造条件。然而，在一些情况下，由于与提前处理末端形状时的条件有关的局部磨损以及实际制造工艺中的磨损状态，可导致没有顶面的锥形顶部离开划片刀的厚度中心。也就是说，没有顶面的锥形顶部的位置与划片刀的厚度中心并非总是彼此一致。
从精度角度来看，优选的是，对顶部的实际位置是否离开位于正面一侧的沟槽140的宽度进行考虑。然而，如上所述，由于顶部通常形成在划片刀的厚度中心，因此在考虑划片刀厚度的中心位置的情况下，与没有考虑任何内容的情况相比，台阶部的意外断裂受到抑制。尽管具有上述区别，但是由于台阶部的意外断裂同样受到抑制，因此除非另外指明或者存在技术上的矛盾冲突，否则根据本示例的“使得划片刀厚度中心在沟槽宽度方向上的变化范围被包括在位于正面一侧的沟槽140的宽度中(或离开位于正面一侧的沟槽140的宽度)的制造条件”可理解为：“使得没有顶面的锥形顶部在沟槽宽度方向上的变化范围被包括在位于正面一侧的沟槽140的宽度中(或离开位于正面一侧的沟槽140的宽度)的制造条件”。
在本示例中，示例中的术语“包括”还包括顶部位置与沟槽宽度完全一致的情况。另外，根据是否由量产周期中的包括时间推移因素在内的因素导致出现离开所述宽度的状态，来判定划片刀的顶部或末端部厚度中心在沟槽宽度方向上的变化范围是否被包括在位于正面一侧的沟槽140的宽度中。顶部或厚度中心的变化范围由如上所述的例如包括要使用的制造设备的定位精度和划片刀的形变程度(弯折量和翘曲量)的制造条件决定。然而，为了确认划片刀的弯折量和翘曲量，需要通过实际实验等来确认这些量，而这需要时间和精力。另一方面，根据目录等中描述的规格等，可以相对容易地确认制造设备的定位精度。因此，在未确认弯折量和翘曲量的情况下，例如，当难以确认弯折量和翘曲量时，可以只考虑制造设备的定位精度。换言之，在本示例中，可根据待使用的制造设备的定位精度的范围是否被包括在位于正面一侧的沟槽140的宽度中来进行判断，以替代划片刀的顶部或末端部厚度中心的范围是否包括在沟槽140的宽度中的判断条件。这种情况下，如上所述，使用将要使用的产品的目录等中描述的值作为制造设备的定位精度的范围。然而，当目录等并未描述各规格或者无法从制造商获取各规格时，需要进行实际测量。这种情况下，考虑到环境条件和其他条件，进行多次实际测量，基于测量结果对精度的平均值和标准差进行计算，并且将通过使标准差的三倍值(3σ)到四倍值(4σ)的范围内的值与平均值相加而获得的值设置为制造设备的定位精度的范围。在定位精度取决于多个设备的精度水平的情况下，使用各个设备的精度水平的平方平均值。
对于为判断顶部是否包括在位于正面一侧的沟槽140的宽度中而需要的位于正面一侧的沟槽的宽度，如稍后描述的图27A至图27D所示，在位于正面一侧的沟槽的宽度不恒定的情况下，使用从位于正面一侧的沟槽的底部位置到划片刀的顶部所达到的位置的最大宽度，来作为位于正面一侧的沟槽的宽度。例如，在难以判断顶部是否包括在位于正面一侧的沟槽140的宽度中以及无法进行所述判断的情况下，即使采用了顶部应包括在范围内的示例或者顶部应当不包括在范围内(离开所述宽度)的另一示例，仍然假设这两个示例中的台阶部的断裂程度不存在明显差别。因此，可以任意选择这两个示例中的一个。
D-2)刀片的顶部被包括在位于正面一侧的沟槽中的情况
接下来，将基于划片刀在沟槽宽度方向上的位置与位于正面一侧的沟槽140的宽度之间的关系，对设计划片刀的末端形状的方法以及制造半导体芯片的方法进行描述。首先，将对处于以下制造条件中的示例性实施例进行说明：在所述制造条件下，划片刀的厚度中心在沟槽宽度方向上的范围被包括在位于正面一侧的沟槽140的宽度中。
作为第一模式，在使得划片刀的厚度中心在沟槽宽度方向上的变化范围被包括在位于正面一侧的沟槽140的宽度中的制造条件下，可如下所述来设计划片刀的末端形状。例如，当根据图7所示的流程来设计划片刀的末端形状时，无需在S200制备具有非常大的锥形程度的划片刀。基于图8所示的仿真结果，在曲率半径r在25μm以上的范围内，最大应力仅改变0.1MPa。因此，对具有使末端转角部的曲率半径在25μm以上(末端转角部的曲率半径不小于划片刀的厚度)的锥形程度的划片刀进行制备几乎是没有意义的。换言之，要制备的多个划片刀可以仅仅至少包括这样的划片刀，其所具有的锥形程度使得比末端转角部的曲率半径不小于划片刀厚度时产生的应力更大的应力产生在台阶部的根部区域中。可以不包括这样的划片刀，其所具有的锥形程度使得应力小于在台阶部的根部区域中产生的应力。
作为第二模式，在使得划片刀的厚度中心在沟槽宽度方向上的变化范围被包括在位于正面一侧的沟槽140的宽度中的制造条件下，可以利用下面描述的方法制造半导体芯片。例如，在图17所示的流程中确认这样的锥形程度的范围，在该范围中，台阶部断裂是因为划片刀的末端形状的锥形程度较小。使用这样的划片刀，其所具有的末端形状的锥形程度被设置为大于该范围中包括的锥形程度。与此相反，不使用这样的划片刀，其所具有的末端形状的锥形程度被设置为小于该范围中包括的锥形程度。这是因为，在使得划片刀的厚度中心被包括在位于正面一侧的沟槽140的宽度中的制造条件下，除非是如图13所示的切口宽度非常窄(Sb＝11.2)且位置偏差量Ds较大(Ds＝7.5μm)的情况，否则即使锥形程度较大，施加至台阶部的应力也不会骤然变化，从而在设计中可以只考虑锥形程度更小的那一侧的范围。
根据图15，在其中由较小的锥形程度导致台阶部断裂的锥形程度的范围是末端转角部的曲率半径不大于8μm的范围。另外，在使得划片刀的厚度中心在沟槽宽度方向上的变化范围被包括在位于正面一侧的沟槽140的宽度中的制造条件下，在台阶部在形成位于背面一侧的沟槽时断裂的情况中，这意味着施加至台阶部的根部区域的应力过大。因此，在由于利用具有特定锥形程度的划片刀形成位于背面一侧的沟槽而导致台阶部断裂的情况下，可以不使用具有比所述锥形程度更小的锥形程度的划片刀。
作为第三模式，在使得划片刀的厚度中心在沟槽宽度方向上的变化范围被包括在位于正面一侧的沟槽140的宽度中的制造条件下，使用这样的划片刀，其所具有的形状比具有如图6D所示的半圆形末端部作为切割时的初始末端形状的划片刀的形状更尖。如图8清楚示出的那样，在锥形程度小于半圆形末端部的锥形程度(r＝12.5μm)的范围(r＜12.5μm)内，最大应力随锥形程度的变化而显著变化。另一方面，在锥形程度大于半圆形末端部的锥形程度的范围(r＞12.5μm)内，最大应力在较低水平处饱和。当假设比半圆形末端部更尖的末端形状是切割时的初始末端形状时，即使划片刀在此之后发生磨损，仍然可以在量产周期中始终保持施加至台阶部的应力被抑制在较低水平的状态。此外，当在其中应力在较低水平处饱和的区域的形状形成为初始末端形状时，即使在制备具有初始形状的划片刀时末端形状发生变化，施加至台阶处的应力变化仍然可以受到抑制，并且在正面一侧更容易采用更窄且更浅的沟槽。因此，与具有比半圆形末端部的锥形程度更小的锥形程度的末端形状被用作初始末端形状的情况相比，台阶部的断裂受到抑制。
可以通过如图17的S200所述的那样对矩形划片刀进行处理，来制备其所具有的形状比具有半圆形末端部的划片刀更尖的划片刀，或者可通过从其他实体(其他方)获取的方法进行制备，而不是在内部执行处理。此外，可对划片刀的厚度中心在沟槽宽度方向上的变化范围是否被包括在位于正面一侧的沟槽的宽度中进行确认，并且可在所述范围被包括在所述宽度中的情况下进行确认，从而使用这样的划片刀，例如，其所具有的形状比具有半圆形末端部作为切割时的初始形状的划片刀的形状更尖。
作为第四模式，在使得划片刀的厚度中心在沟槽宽度方向上的变化范围被包括在位于正面一侧的沟槽140的宽度中的制造条件下，可以利用下面描述的方法制造半导体芯片。例如，在台阶部具有这样的强度的情况下，即，该强度使得在使用具有从旋转方向看去的截面为矩形的末端形状的划片刀时台阶部断裂，使用这样的划片刀来形成位于背面一侧的沟槽170，该划片刀的末端形状设有比使台阶部断裂的锥形程度的范围更大的锥形程度。换言之，在如上所述的情况中，使用这样的划片刀来形成位于背面一侧的沟槽170，该划片刀具有锥形末端形状，从而使得比能够使台阶部断裂的应力更大或与之相等的应力不会施加至台阶部的根部区域。在这样的制造条件下，即使在使用通常所使用的矩形划片刀的情况下位于正面一侧的沟槽形状窄浅到了会使台阶部断裂的程度，仍然可以对半导体衬底进行划片，以使得由划片刀施加的应力不会使半导体芯片的台阶部断裂。
如图8清楚示出的那样，取决于末端部的锥形程度，台阶部所受应力变化了四倍以上。因此，本示例性实施例基于两个发现：其一，即使在使用具有矩形末端形状的划片刀的情况下位于正面一侧的沟槽形状窄浅到了会使台阶部断裂的程度，仍然存在不会使台阶部断裂的锥形程度；其二，在使得划片刀的厚度中心在沟槽宽度方向上的变化范围被包括在位于正面一侧的沟槽140的宽度中的制造条件下，即使锥形程度变大，施加至台阶部的应力也不会骤然变化。
通过使用其末端部比半圆形末端部更尖的划片刀，或者通过使用其锥形程度使得比半圆形末端部所产生的应力更小的应力产生在台阶部的根部区域中的划片刀，可使用使得施加至台阶部的应力饱和的区域。因此，从应力的角度来看，使用上述划片刀是优选的。D-3)刀片的顶部离开位于正面一侧的沟槽的情况
上文已经描述了在使得划片刀的厚度中心在沟槽宽度方向上的变化范围被包括在位于正面一侧的沟槽140的宽度中的制造条件下的示例性实施例。接下来，下面将描述在使得划片刀的厚度中心在沟槽宽度方向上的变化范围离开位于正面一侧的沟槽140的宽度的制造条件下的示例性实施例。
首先，作为第一模式，在使用具有在顶部没有顶面的锥形末端形状的划片刀并且顶部在沟槽宽度方向上的变化范围离开位于正面一侧的沟槽的宽度的制造条件下，可利用下面描述的制造方法来制造半导体芯片。例如，利用这样的划片刀来形成位于背面一侧的沟槽，其所具有的末端形状具有比使最大应力施加在顶部区域处且使台阶部断裂的锥形程度的范围更小的锥形程度。换言之，在量产周期中始终使用具有上述形状的划片刀。
通过这种制造方法，即使在没有顶面的锥形顶部在沟槽宽度方向上的变化范围离开位于正面一侧的沟槽宽度的制造条件下，也可以避免在不知不觉中使用这样的划片刀的状况，该划片刀所具有的锥形程度可使得最大应力施加在顶部区域处，并且最终可使台阶部断裂。因此，意外断裂会受到抑制，从而与使用了具有使得最大应力施加在顶部区域处且使台阶部断裂的末端形状的划片刀的情况相比，可有效抑制台阶部的断裂。在需要确认使得最大应力施加至台阶部的锥形程度的范围的情况下，例如，可通过执行如图12和图13所示的应力仿真，或者通过实际形成位于背面一侧的沟槽并对其断裂状态进行检查，来进行上述确认。在沟槽实际形成在背面一侧并且确认了断裂状态的情况下，例如，在针对位于正面一侧的窄浅沟槽实际形成了位于背面一侧的沟槽的情况下，并且在台阶部断裂的情况下，可以仅对所述断裂是发生在顶部区域处还是根部区域处进行确认。
作为第二模式，在使用具有在顶部没有顶面的锥形末端形状的划片刀并且顶部在沟槽宽度方向上的变化范围离开位于正面一侧的沟槽的宽度的制造条件下，在锥形程度因划片刀的磨损而进入使得最大应力施加在顶部区域处并且使台阶部断裂的范围之前，对划片刀进行更换。通过这种方法，可避免以下情况：由划片刀的磨损导致最大应力出现在顶部区域处，进而使台阶部断裂。此外，在使用这种制造方法的情况下，通过使用图17所示的设计方法，可以：在使得每个顶部在沟槽宽度方向上的位置离开位于正面一侧的沟槽宽度的状态下，利用具有设有不同锥形程度的末端形状的多个刀片形成位于背面一侧的沟槽；根据位于背面一侧的沟槽的形成结果，来确认可使用的锥形程度和不可使用的锥形程度；以及在锥形程度达到从确认结果获得的并且不应当被使用的锥形程度之前，对划片刀进行更换。
作为第三模式，在使用具有在顶部没有顶面的锥形末端形状的划片刀并且顶部在沟槽宽度方向上的变化范围离开位于正面一侧的沟槽的宽度的制造条件下，可利用下面描述的制造方法来制造半导体芯片。例如，在使用了具有没有顶面的锥形末端形状的划片刀的制造条件下，以及在划片刀具有在顶部在沟槽宽度方向上的位置离开位于正面一侧的沟槽宽度时使得最大应力在顶部区域处施加至台阶部的锥形程度的制造条件下，在对位于正面一侧的沟槽的形状(宽度和深度)以及顶部所到达的深度进行设置以使得当顶部在沟槽宽度方向上的位置离开位于正面一侧的沟槽宽度时最大应力不会使台阶部断裂的条件下执行制造。通过这种制造方法，在划片刀的顶部在沟槽宽度方向上的位置离开位于正面一侧的沟槽宽度的制造条件下，即使在不知不觉中使用了其末端形状使得最大应力在顶部区域处施加至台阶部的划片刀，台阶部的断裂也会受到抑制。如果没有完成上述设置，则在划片刀的顶部在沟槽宽度方向上的位置离开位于正面一侧的沟槽宽度时，会发生意外断裂。由于台阶部的形状由位于正面一侧的沟槽的形状(宽度和深度)以及顶部所到达的深度决定，并且台阶部的强度由台阶部的形状决定，因此假设通过位于正面一侧的沟槽的形状(宽度和强度)以及顶部所到达的深度的设定来对台阶部的强度进行设置。
作为第四模式，在使用具有在顶部没有顶面的锥形末端形状的划片刀并且顶部在沟槽宽度方向上的变化范围离开位于正面一侧的沟槽的宽度的制造条件下，可利用下面描述的制造方法来制造半导体芯片。例如，当在划片刀的使用周期内末端部受到磨损以致其锥形程度使得最大应力在顶部区域处施加至台阶部时，在对位于正面一侧的沟槽的形状和顶部所到达的深度进行设置以使得最大应力不会使台阶部断裂的条件下执行制造。通过这种制造方法，在划片刀的顶部在沟槽宽度方向上的位置离开位于正面一侧的沟槽宽度的制造条件下，即使在不知不觉中使用了其末端形状使得最大应力在顶部区域处施加至台阶部的划片刀，台阶部的断裂也会受到抑制。如果没有完成上述设置，则会发生意外断裂。
作为第五模式，在划片刀的厚度中心在沟槽宽度方向上的变化范围离开位于正面一侧的沟槽140的宽度的制造条件下，可利用下面描述的制造方法来制造半导体芯片。例如，在划片刀的厚度中心在沟槽宽度方向上的变化范围离开位于正面一侧的沟槽140的宽度的制造条件下，可以通过以下方法制造半导体芯片：如图15所示的实验结果中表示的那样，确认由划片刀的末端形状的锥形程度较小而导致台阶部断裂的锥形程度的范围以及由划片刀的末端形状的锥形程度较大而导致台阶部断裂的锥形程度的范围这两者；然后利用这样的末端形状形成位于背面一侧的沟槽，所述末端形状所具有的锥形程度被包括在位于上述两个范围之间的锥形程度的范围中。
这种做法的原因是，尽管存在使得划片刀的厚度中心在沟槽宽度方向上的变化范围离开位于正面一侧的沟槽140的宽度的制造条件，但是在确定划片刀的末端形状而没有确认使得台阶部因划片刀末端形状的较大锥形程度而发生断裂的范围的情况下，仍然会发生意外断裂。此外，当使得最大应力产生在台阶部的根部区域中的锥形程度的范围和使得最大应力产生在顶部区域中的锥形程度的范围被包括在上述两个范围之间的范围内时，优选的是，应当利用这样的切割件来形成位于背面一侧的沟槽，所述切割件所具有的末端形状设有被包括在使得最大应力产生在台阶部的根部区域中的锥形程度范围中的锥形程度。这是因为，所述切割件的寿命更长，其寿命增长量对应于与使用这样的切割件的情况相比减少的锥形程度：该切割件所具有的末端形状设有被包括在使得最大应力产生在台阶部的根部区域中的锥形程度范围中的锥形程度。
D-4)设置位于正面一侧的沟槽的宽度的方法以及设置制造条件的方法
接下来，下面将描述在考虑了位于正面一侧的沟槽的宽度与划片刀的顶部(或厚度方向中心)在沟槽宽度方向上的变化范围之间的关系的情况下对位于正面一侧的沟槽的宽度进行设置的方法以及对制造条件进行设置的方法。
图18是示出根据本发明的示例对位于正面一侧的沟槽的宽度进行设置的方法的示图。首先，在S300，对划片刀的厚度方向中心在沟槽宽度方向上的变化范围进行确认。例如，通过参照产品目录或通过实际测量，对划片刀的厚度方向中心在沟槽宽度方向上的变化范围进行确认。接下来，在S310，将位于正面一侧的沟槽的宽度确定为被包括在S300时确认的变化范围中的宽度。然后，形成具有该宽度的沟槽。与如图13所示的切口宽度非常窄(Sb＝11.2)且位置偏差量Ds较大(Ds＝7.5μm)的情况不同，通过这种设置方法，应力不再集中在顶部区域上，并且台阶部的断裂受到抑制。沟槽宽度的“设置”包括决定沟槽宽度以及在实际衬底中形成具有所述沟槽宽度的沟槽。
此外，在图18的S300，在使用了具有没有顶面的锥形顶部的划片刀时，可对顶部在沟槽宽度方向上的变化范围进行确认，并且可决定位于正面一侧的沟槽的宽度以使其包括所述范围。此外，可对要使用的制造设备的定位精度的范围进行确认，并且决定位于正面一侧的沟槽的宽度以使其包括所述范围。优选的是，应当将包括所述变化范围的宽度确定为尽可能窄。这是因为，在位于正面一侧的沟槽的宽度过宽的情况下，从单个衬底获取的半导体芯片的数量下降。例如，在划片刀的厚度方向中心在沟槽宽度方向上的变化范围为±3μm的情况下，优选的是，位于正面一侧的沟槽的宽度可以仅设为约6μm至9μm(即，划片刀的厚度方向中心的变化范围的约50％)，而不是将位于正面一侧的沟槽的宽度设为10μm以上。然而，在采用了稍后描述的如图27A至图27D所示的具有不恒定宽度的沟槽的情况下，沟槽形状可以仅形成为：使得位于正面一侧的沟槽的底部的位置与划片刀的顶部所到达的位置之间的最大宽度包括了变化范围。
图19是示出根据本发明的示例对生产条件进行设置的方法的示图。首先，在S400，确认位于正面一侧的沟槽的宽度。更具体地，确认位于正面一侧的沟槽的底部位置与划片刀的顶部所到达的位置之间的最大宽度。可以仅通过例如对衬底中形成的位于正面一侧的沟槽进行实际测量作为确认方法，来确认最大宽度。接下来，在S410，为了使划片刀的厚度方向中心在沟槽宽度方向上的变化范围被包括在位于正面一侧的确认宽度中，设置对所述变化范围施加影响的制造条件。更具体地，选择这样的制造设备(例如划片设备)，其所具有的精度使得划片刀的厚度方向中心在沟槽宽度方向上的变化范围被包括在位于正面一侧的沟槽的确认宽度中；选择弯折更少且翘曲更少的划片刀；并且设置最优的旋转速度。然后，对符合如上所述的已选择和决定的制造条件的制造系统(制造线)进行建造和使用，以制造半导体芯片。本文中，制造条件的“设置”表示选择设备、确定其他条件以及基于所述选择和确定来准备制造系统。与如图13所示的切口宽度非常窄(Sb＝11.2)且位置偏差量Ds较大(Ds＝7.5μm)的情况不同，通过上述制造条件设置方法，应力集中在顶部区域上的可能性变低，并且台阶部的断裂受到抑制。此外，可考虑的不仅是制造设备的精度，还有制造条件(例如划片刀的厚度、用于固定划片刀的固定表面的精度以及固定方法)、切割期间的应力以及设备的旋转速度，并且这些可被用作用于防止变化范围离开位于表面一侧的沟槽的宽度的条件。换言之，通过设置对划片刀的变化范围施加影响的制造条件(即，包括要使用的制造设备的精度范围和由划片刀的形变(弯折和翘曲)而导致的变化范围的制造条件)，使得由于应力集中在顶部区域上而导致的台阶部的断裂受到抑制，从而使得划片刀的厚度方向中心在沟槽宽度方向上的变化范围被包括在位于正面一侧的沟槽的宽度中。
此外，在图19的S410，在使用了其锥形顶部没有顶面的划片刀的情况下，可以设置对划片刀的变化范围施加影响的制造条件，从而使得顶部在沟槽宽度方向上的变化范围被包括在已确认的宽度中。一些情况(例如划片刀的厚度较厚或者切割深度较浅的情况)下，可以不用特定考虑划片刀的形变(弯折和翘曲)。然而，在划片刀的厚度较薄或者切割深度较深的情况下，优选的是，应当对条件设置进行考虑。
图20是示出根据本发明的示例的对位于正面一侧的沟槽的宽度进行设置的方法和对制造条件进行设置的方法的其他示例的示图。首先，在S500和S510，对位于正面一侧的沟槽的宽度以及划片刀在沟槽宽度方向上的变化范围进行确认。其细节与图18和图19所示的细节相似。接下来，在S520，对划片刀的厚度方向中心(或顶部)的变化范围是否离开位于正面一侧的沟槽的宽度进行确认。在变化范围没有离开沟槽宽度的情况下，所述流程进行至S540，并且设置沟槽宽度和制造条件。另一方面，在变化范围离开沟槽宽度的情况下，所述流程进行至S530，并且至少改变位于正面一侧的沟槽的宽度或者对变化范围施加影响的制造条件，从而使得划片刀的厚度方向中心(或顶部)在沟槽宽度方向上的变化范围并不离开位于正面一侧的沟槽的宽度。例如，用具有更高的定位精度的划片设备代替所述划片设备，通过使刀片变厚来减少刀片的翘曲量，或者对诸如旋转速度的其他条件进行优化。与如图13所示的切口宽度非常窄(Sb＝11.2)且位置偏差量Ds较大(Ds＝7.5μm)的情况不同，通过这种变化，应力不再集中在顶部区域上，并且台阶部的断裂受到抑制。另外在本示例中，当对划片刀的中心是否离开位于正面一侧的沟槽的宽度进行确认时，可以只考虑要使用的制造设备的精度范围，或者可考虑精度范围和由划片刀的形变(弯折和翘曲)所导致的变化范围这两者。
上文已经基于划片刀在沟槽宽度方向上的位置与位于正面一侧的沟槽的宽度之间的关系，描述了以下方法：设计划片刀的末端形状的方法、制造半导体芯片的芯片、设置位于正面一侧的沟槽的宽度的方法、设置制造条件的方法，等等。在这些示例中，除非另外指明或者存在技术上的矛盾冲突，否则“划片刀厚度中心在沟槽宽度方向上的变化范围被包括在位于正面一侧的沟槽140的宽度中(或离开位于正面一侧的沟槽140的宽度)的制造条件”可理解为：“使得没有顶面的锥形顶部在沟槽宽度方向上的变化范围被包括在位于正面一侧的沟槽140的宽度中(或离开位于正面一侧的沟槽140的宽度)的制造条件”。此外，制造条件也可理解为：“使得要使用的制造设备的定位精度范围被包括在位于正面一侧的沟槽140的宽度中(或者离开位于正面一侧的沟槽140的宽度)的制造条件”。此外，除非另外指明，否则无需在从开始使用划片刀的时间到更换划片刀的周期中始终满足这些条件，而是可以仅在部分使用周期中满足这些条件。另外，除非另外指明，否则可以提供对划片刀的厚度中心或顶部的变化范围是否被包括在位于正面一侧的沟槽140的宽度中进行确认的步骤，也可以不提供该步骤。此外，如果不存在技术上的矛盾冲突，则可以使各示例的配置和条件相互结合。
E)初步处理末端形状的步骤的示例
接下来，下面将描述对用于实际量产工艺中的划片刀进行制备的步骤。该处理步骤可以应用于上述各示例，也可以不应用。在这种处理步骤中，当在实际量产工艺中形成位于背面一侧的沟槽之前，需要制备通过例如图17所示的设计流程所选择的期望的末端形状。制备方法可以与图17的S200所描述的方法相似。换言之，例如，对具有矩形末端形状的划片刀进行制备，并且提供了使末端形状初步形成为期望的末端形状的处理步骤。在这种处理步骤中，对获取到的划片刀进行处理，直到获得了不会使台阶部断裂的锥形程度。利用所述处理步骤获得的期望的末端形状可以是利用图17所示的流程决定的形状，或者可以是利用与图17的流程所示的方法不同的方法而决定的形状。此外，所述处理步骤可以应用于上述各示例，也可以不应用。
接下来，下面将描述将末端形状初步形成为期望的末端形状的处理步骤的又一优选实施例。作为第一模式，虽然矩形末端形状或其他任意末端形状用于普通划片，但是在根据本示例的处理步骤中，使得具有诸如矩形或接近矩形的末端形状(在其中施加至台阶部的根部区域的应力不小于使台阶部断裂的应力)的划片刀变尖，从而使末端形状初步处理为具有不会使台阶部断裂的锥形程度。例如，对末端部进行初步磨损，直到获得了不会使台阶部断裂的锥形程度。通过这种处理，即使划片刀所具有的末端形状使得施加至台阶部的根部区域的应力不小于使得台阶部断裂的应力，仍然可以使用该划片刀作为能够抑制台阶部断裂的划片刀。但是，即使使用了具有矩形末端部的划片刀，在位于正面一侧的沟槽的宽度宽而深从而导致台阶部没有断裂的情况下，不需要本示例中的这种处理步骤。然而，在位于正面一侧的沟槽的宽度窄而浅的情况下，即，在使用矩形末端形状或其他任意末端形状时施加至台阶部的根部区域的应力不小于使台阶部断裂的应力的情况下，优选的是，应当提供本示例中的这种对末端部进行初步处理的步骤。
作为第二模式，在对末端部进行初步处理的步骤，可使划片刀比具有半圆形末端部的划片刀更尖。例如，即使在当末端部不比半圆形末端部更尖时台阶部没有断裂的情况下，仍然可以使末端部比半圆形末端部更尖。这是因为，如图8清楚示出的那样，在末端部的锥形程度大于半圆形划片刀的锥形程度的范围内，最大应力的变化较小，并且应力受到充分抑制，从而即使末端形状发生变化并且变得不同于处理步骤中的期望形状时，台阶部的根部区域中的应力的变化仍然受到抑制。因此，与划片刀不比具有半圆形末端部的划片刀更尖的情况相比，即使在末端形状在处理步骤中发生变化的情况下，台阶部的根部区域中的应力的变化仍然可以受到抑制。
作为第三模式，当初步处理末端部的步骤是将末端部处理为在顶部没有顶面的锥形末端形状的步骤时，优选的是，初步处理的末端部在沟槽宽度方向上的变化范围与位于正面一侧的沟槽宽度之间的关系应当是这样的关系，在其中初步处理的末端部在沟槽宽度方向上的变化范围被包括在位于正面一侧的沟槽宽度中。在对末端部进行初步处理的情况下，在一些情况中，顶部的位置从划片刀的厚度方向中心偏离。因此，即使考虑处理步骤中的末端形状的变化，如果顶部被包括在位于正面一侧的沟槽宽度中，那么即使在末端形状在处理步骤中发生变化时，由于应力集中在顶部区域上而导致的台阶部断裂仍然会受到抑制。
作为第四模式，在使用了具有初步处理的末端部的划片刀的情况下，优选的是，划片刀的厚度方向中心在沟槽宽度方向上的变化范围与位于正面一侧的沟槽宽度之间的关系应当是这样的关系，在其中划片刀的厚度方向中心在沟槽宽度方向上的变化范围被包括在位于正面一侧的沟槽宽度中。在已在本示例的处理步骤中使划片刀变尖的情况下，锥形顶部易于形成在划片刀的厚度方向中心。因此，在划片刀的厚度方向中心的变化范围被包括在位于正面一侧的沟槽宽度中时，即使在对末端部进行处理以使具有使得应力集中在顶部区域上的锥形程度的情况下，与变化范围不被包括在沟槽宽度的情况相比，由于应力集中在顶部区域上而导致的台阶部断裂仍然会受到抑制。此外，即使在末端部没有尖到使应力集中在顶部区域上的程度时，在末端部因量产工艺中的磨损而变尖的情况下，由于应力集中在顶部区域上而导致的台阶部断裂仍然会受到抑制。
作为第五方面，优选的是，应当制备具有从旋转方向看去的截面几乎为矩形的划片刀，来作为初步处理之前的划片刀的末端形状。这是因为，具有这样的几乎为矩形的截面的划片刀常用于全划片且易于获取，并且利用处理步骤，可以容易地对所述划片刀进行处理以使其具有任意锥形程度。此外，在使用几乎为矩形的划片刀的情况下，优选的是，应当在初步设计步骤中对几乎为矩形的划片刀是否会使台阶部断裂进行确认。如果台阶部没有断裂，并且在没有想要改变例如位于正面一侧的沟槽的形状的情况下，可以只使用几乎为矩形的划片刀，而无需在量产工艺中进行修改。然后，可以仅针对使台阶部断裂的末端形状来执行对末端进行初步处理的过程。通过本示例，对量产工艺中所使用的末端形状是否会使台阶部断裂进行确认，并且仅在台阶部断裂的情况下执行处理步骤，从而无需执行所述处理步骤。“几乎为矩形”包括了这样的形状，其具有由于制造等处理中的差异而导致的在末端转角部形成的稍弯曲的表面，作为欲使末端形状形成为矩形的制造处理的结果。例如，根据本示例的“几乎为矩形”的划片刀中包括了为形成为矩形而已经制造并且已经出售并在目录等中描述的划片刀，无论其末端转角部的弯曲表面的大小是多少。
接下来，作为第六模式，当假设其锥形程度使得最大应力产生在顶部区域中的划片刀的顶部(厚度方向中心)离开位于半导体衬底正面一侧的沟槽140的沟槽宽度时，下面将描述在划片刀所具有的锥形程度使得最大应力使台阶部发生断裂的情况下要执行的处理。如图13中的仿真结果所示，当具有更大锥形程度的划片刀的顶部(厚度方向中心)离开位于半导体衬底正面一侧的沟槽140的宽度时，应力集中在划片刀顶部区域上，而不是半导体芯片的台阶部的根部区域。在待处理的半导体衬底中的台阶部的强度无法承受此时在顶部区域的应力的情况下，台阶部发生断裂。对所述锥形程度是否为使得最大应力施加在顶部区域的锥形程度以及台阶部是否断裂进行的确认不仅取决于末端形状，还取决于例如待处理的半导体衬底中的台阶部的强度。因此，例如通过对要处理的半导体衬底进行实际处理或者通过执行另一仿真来确认锥形程度。台阶部的强度取决于位于正面一侧的沟槽140的形状，例如位于正面一侧的沟槽140的宽度和深度。图21A至图21E示出了划片刀500、502、504、506和508的示例，其所具有的末端形状使得最大应力在顶部区域处施加至台阶部。在获取到具有这种末端形状的划片刀的情况下，当在量产工艺中试图使用具有初始形状的划片刀而没有进行修改时，在台阶部中出现断裂，这取决于末端形状与台阶部的强度等之间的关系。因此，期望抑制这种断裂。
图21A所示的划片刀500具有一对侧表面510和520以及从所述一对侧表面510和520以倾斜直线方式延伸的一对倾斜表面512和522。点状顶部530形成在所述一对倾斜表面512和522的交叉部分。点状顶部530的倾角θ被定义为与侧表面510和520正交的表面H和倾斜表面512和522之间的角度，或者与划片刀的旋转轴平行的表面H和倾斜表面512和522之间的角度。此外，一对侧表面510和520之间的距离对应于切口宽度Sb。
图21B所示的划片刀502具有形成在图21A所示的点状顶部530上的平坦表面(顶面)532。这种情况下，与平坦表面532正交的表面H和倾斜表面512和522之间的角度是顶部(顶面)的倾角θ。在图21C所示的划片刀504中，从一对侧表面510和520延伸的倾斜表面514和524是弯曲的，并且点状顶部534形成在倾斜表面514和524的交叉部分。在图21D所示的划片刀506中，具有直线形状的侧表面510与从另一侧表面520以倾斜直线方式延伸的倾斜表面522交叉，并在交叉处形成点状顶部536。图21E所示的划片刀508具有在图21D所示的划片刀的点状顶部536处形成的平坦表面(顶面)532。
作为示例提供了图21A至图21E所示的使得最大应力施加在顶部区域的划片刀，并且所述划片刀还可具有除上述构造之外的构造。例如，在使得最大应力施加在顶部区域的形状范围内，可以任意设置顶部的倾角θ，并且图21A所示的倾斜表面512和522可具有彼此不同的倾角(换言之，所述倾斜表面无需沿厚度的中心线直线对称)。另外，在使得最大应力施加在顶部区域的形状范围内，图21B所示的平坦表面532可以弯曲成为凸出形状，或者可在图21C所示的顶部534处形成平坦平面。
在将具有使得最大应力施加在顶部区域的在末端部的锥形形状的划片刀用于量产工艺的情况下，并且在每个划片刀的顶部(厚度方向中心)离开位于半导体衬底的正面一侧的沟槽140的宽度且台阶部无法承受应力的情况下，在台阶部发生断裂。更具体地，在划片刀的顶部(厚度方向中心)被包括在位于半导体衬底正面一侧的沟槽140的宽度中时，在台阶部不会发生断裂。然而，在由于制造差异导致顶部离开位于正面一侧的沟槽140的宽度的情况下，在台阶部发生断裂。因此，与例如制造差异较小并且划片刀顶部(厚度方向中心)永远被包括在位于正面一侧的沟槽140的宽度中的情况相比，产品量中的断裂率增加。
因此，在本示例中，在这种划片刀待量产的情况下，对划片刀的末端形状进行初步处理，从而使得顶部区域中产生的应力所导致的台阶部的断裂受到抑制。图22是示出根据本示例的第一处理方法的流程图。首先，对划片刀的顶部(厚度方向中心)在沟槽宽度方向上的变化范围是否被包括在位于正面一侧的沟槽宽度中进行确认(S600)。通过例如包括要使用的制造设备(划片设备)的定位精度和划片刀的形变程度(弯折量和翘曲量)在内的制造条件，来确定顶部或其厚度中心的变化范围。然而，为了确认划片刀的弯折量和翘曲量，需要通过实际实验等对这些量进行确认，而这需要时间和精力。另一方面，根据目录等中描述的规格等，可以相对轻松地确认制造设备的定位精度。因此，在难以确认弯折量和翘曲量的情况下，可以只考虑制造设备的定位精度。由负责处理末端形状的人员进行上述确认。
在变化范围被包括在沟槽宽度中的情况下，流程进行至S610，并且确定使用具有如图21A至图21E所示的末端形状之一的末端形状的划片刀，而从一开始就没有进行针对量产的修改。与如图13所示的切口宽度非常窄(Sb＝11.2)且位置偏差量Ds较大(Ds＝7.5μm)的情况不同的是，在使得划片刀顶部被包括在沟槽宽度的制造条件下，即使持续使用具有锥形末端部的划片刀，施加至台阶部的应力也不会骤然变化，从而使得台阶部的断裂受到抑制。然而，步骤S610并非旨在完全禁止对划片刀的末端部的末端形状进行处理，而是可以对末端部进行处理以使其形成为具有所需要的任意锥形程度的形状，前提是所述形状不会导致台阶部的断裂。
另一方面，在顶部没有被包括在位于正面一侧的沟槽宽度中的情况下，流程进行至S620，并且对末端形状进行处理，从而使划片刀的末端部的锥形程度变得更小(从而使锥形程度适度)。换言之，对末端部进行处理，以使其具有使得最大应力不会施加在划片刀的顶部区域且台阶部不断裂的锥形程度。如果在使得顶部离开位于正面一侧的沟槽宽度的制造条件下使用具有较大锥形程度的划片刀，则在连续划片时台阶部的断裂率变高。另一方面，在使得末端部的锥形程度变小的情况下，由顶部施加的应力分散开，进而不会有较大的应力集中施加至台阶部的一点，从而使台阶部的断裂率变低。
接下来，下面将描述用于改变锥形程度的具体处理方法。划片刀能够切割由GaAs、蓝宝石、玻璃、硅等制成的多种不同类型的衬底。这样的划片刀包括：电熔刀，在其中利用金属电镀将金刚石研磨颗粒等黏合在由铝等物制成的基板的侧表面上；树脂刀，在其中利用树脂黏合剂来黏合金刚石研磨颗粒等；以及金属刀，在其中对金刚石研磨颗粒等进行烘烤并利用金属黏合剂对其进行固化。根据待切割的衬底的类型来确定这种划片刀的构造。当划片刀反复用于切割时，其末端部逐渐磨损，并且变为在一些情况中不适于切割的形状。例如，划片刀的末端部变得过尖或者磨损不均，从而形成为在一些情况中不期望的形状。在这种情况下，对划片刀的末端部进行的再加工(修整)被认为是使划片刀的末端形状变回期望形状的一种方法。在本示例中，将如上所述的这种对已发生形变的末端部进行再加工的技术用于处理使得最大应力在顶部区域处施加的划片刀的末端形状。
图23A和图23B示出了用于处理划片刀的末端部的典型处理设备的示例。图23A是其示意性平面图，图23B是其示意性截面图。该处理设备具有安装在平坦支承底座600上的用于处理划片刀的末端形状的成型板610、可在成型板610上方以三维方向移动的电动机620、以及将划片刀630以可拆卸方式安装在电动机620的旋转杆上的夹头640。
成型板610是用于处理划片刀的末端形状的所谓修整板(dress board)，并且由适用于对划片刀进行处理的材料制成。例如，使用比划片刀的黏合剂(bond)更坚固的黏合剂制造成型板610，并且成型板610由比划片刀的颗粒更大的研磨颗粒形成。利用未示出的驱动机构可使电动机620在X、Y和Z方向上移动。因此，固定至电动机620的划片刀630定位在成型板610上，并且当电动机620在Z方向上移动时对成型板610进行切割。
在使划片刀630的末端部的锥形程度更小的情况下，首先，将如图21A至图21E中的一个所示的这种划片刀安装在电动机620的旋转杆上。接下来，通过在X方向和Y方向上移动电动机620来将划片刀630定位在成型板610上，并且电动机620以恒定速度旋转。接下来，使电动机620在Z方向上下降，从而使得划片刀630以恒定的切割深度对成型板610进行切割。例如，切割深度为约数微米。然后，在X方向上(在与电动机620的旋转杆平行的方向上)移动电动机620，并且使电动机620在Z方向上进一步下降，从而使得划片刀630在数微米的切割深度处执行切割。通过如上所述在Z方向和X方向上反复进行切割，使得划片刀630的末端部的锥形程度更小。
图24A至图24C示出了图21A至图21E所示的划片刀的末端部在对其进行处理以使其锥形程度更小之后的状态。图24A所示的划片刀500A和划片刀502A分别对应于图21A和图21B所示的划片刀500和划片刀502。在划片刀500A和划片刀502A中的每一个的末端部，形成倾斜表面512和522，并且通过使末端部的锥形程度更小而在倾斜表面之间形成平坦表面(顶面)532A。当锥形程度进一步变小时，去除了倾斜表面512和522，并且末端形状可形成为如图5G所示的几乎为矩形的形状。图24B所示的划片刀504A对应于图21C所示的划片刀504。通过使末端部的锥形程度更小而在倾斜表面514和524之间形成平坦表面534A。图24C所示的划片刀506A和划片刀508A分别对应于图21D和图21E所示的划片刀506和划片刀508。通过使末端部的锥形程度更小而在顶部形成平坦表面536A。
图24A至图24C所示的形状是在其中使得末端部的锥形程度更小的形状，但是所述形状并不限于这些形状。例如，根据成型板610的材料以及处理条件(在Z方向上的切割深度、在X方向上的切割次数、成型板的设置角度等)，可通过适当调整平坦表面532A、534A和536A的宽度、倾斜表面512和522之间的距离等来改变锥形程度。此外，如果末端部的锥形程度过小(即，末端部的形状形成为过于接近矩形)，那么虽然最大应力不产生在顶部区域中，但是最大应力产生在台阶部的根部区域中，并且该应力会在一些情况下导致在台阶部的根部区域发生断裂。这种情况下，可以仅使得锥形程度变小到台阶部的根部区域不会发生断裂的程度。例如，在末端部形成为图24A至图24C中的一个示出的形状之后，可利用先前描述的用于对末端部进行处理的半导体衬底而使末端部进一步形成为图5B所示的具有弯曲表面的形状。此外，可以只利用用于对末端部进行处理的半导体衬底而不使用参照图23A和图23B描述的处理方法，使末端部形成为期望形状。
在具有使得最大应力施加在顶部区域的锥形程度的划片刀用于量产工艺的情况下，可通过使末端部的锥形程度变得如需要的那样小来获得这样的划片刀，在其中台阶部的断裂率受到抑制以适用于量产。在上述第一处理方法中，图22的S600中的条件分支步骤可以是这样的判断步骤，在其中负责处理末端形状的人员实际进行“是”或“否”的判断，或者所述条件分支步骤可以是在其中负责处理末端形状的人员不做任何判断的简单条件分支。换言之，在每个条件分支中，“是”或“否”判断可以是对所述分支中的条件最终是否得到满足进行的判断，并非总是需要由负责处理末端形状的人员进行判断。
接下来，对于具有使得最大应力施加在划片刀顶部区域的锥形程度的划片刀，在假设其顶部(厚度方向中心)离开位于半导体衬底正面一侧的沟槽140的宽度时，下面将在使用了具有在其中最大应力使台阶部断裂的锥形程度的划片刀的情况下，对第二处理方法进行描述。图25是示出第二处理方法的流程图。与第一处理方法的情况不同的是，在第二处理方法中，无论划片刀的顶部(厚度方向中心)是否被包括在位于正面一侧的沟槽宽度中，都假设顶部不被包括在位于正面一侧的沟槽宽度中，并且对顶部进行处理以使得锥形程度变小，从而获得这样的锥形程度，在其中最大应力未设置在顶部区域并且台阶部没有断裂(在S700)，因而将这种方法用于量产。作为一个示例，在使用了具有如图21A至图21E之一所示的末端形状的划片刀的情况下，通过使用与第一处理方法相似的方法，使得末端部形成为例如图5B所示的具有弯曲表面的形状，并且该划片刀被用于量产工艺。如上所述，通过第二处理方法，无需对划片刀的顶部(厚度方向中心)是否被包括在位于正面一侧的沟槽宽度中进行确认。
在上述第一处理方法和第二处理方法中，在已经使得从其他实体获取的划片刀的末端部变尖的情况下，已经在上文描述了对划片刀的末端形状进行处理以使所述形状适用于量产的示例。然而，第一处理方法和第二处理方法并不限于所述示例，而是还可应用于在末端部的锥形程度在持续使用划片刀时变大的情况下使锥形程度再次变小的处理。这种情况下，例如，可以仅在如下所述的更换划片刀的时刻应用上述处理方法。此外，处理步骤可以不在内部执行，而是可由其他实体执行。
F)与刀片更换有关的示例
接下来，下面将描述划片刀的更换时机。当持续使用划片刀时，划片刀逐渐磨损，并且其末端形成为如图26所示的锥形形状。即使在末端磨损为这样的锥形形状时，在使得划片刀末端处的顶部不离开位于半导体衬底正面一侧的沟槽140的宽度的制造条件下，即使持续使用所述磨损的划片刀，台阶部的断裂仍会受到抑制，如同从图13所示的仿真结果理解的那样。然而，在与定位精度有关的使得划片刀末端处的顶部离开位于半导体衬底正面一侧的沟槽140的宽度的制造条件下，在连续执行划片时，台阶部的断裂率变高。
附图中的虚线700用于表示根据本示例的划片刀300的初始形状的一个示例，并且附图中的实线710用于表示磨损的划片刀300的锥形形状。在划片刀300的形状700的情况下，即使在由于制造差异等而导致划片刀300的顶部离开位于半导体衬底W的正面一侧的沟槽140的宽度的情况下，末端部的弯曲表面仍然会使应力分散。因此，较大的应力不集中施加至台阶部的一点，从而使台阶部断裂的可能性较低。另一方面，在磨损的划片刀300的形状710的情况下，虽然末端部仍然具有弯曲表面，但是末端部变尖。因此，应力易于集中施加至台阶部的一点，并且在这部分周围的台阶部易于发生断裂720。
因此，在本示例中，在末端部形成为在其中由于划片刀的磨损而导致最大应力施加在顶部区域且台阶部发生断裂的锥形形状之前，停止使用该划片刀并将其更换为一个新的划片刀。换言之，在由于划片刀的磨损而导致划片时施加至台阶部的应力达到预定应力的情况下，即使在该划片刀的寿命到期之前，也要将其更换为一个新的划片刀。作为一个示例，在与定位精度有关的使得划片刀末端处的顶部离开位于半导体衬底正面一侧的沟槽140的宽度的制造条件下，在与划片刀的寿命到期不同的上述时机下，对划片刀进行更换。在普通全划片中，在因磨损而导致末端部变尖的状态中，会由于例如划片时的振动或在划片刀穿过半导体衬底时产生的撞击而导致出现诸如破碎之类的断裂。因此，在普通全划片中，实验性和经验性地确认上述时机，确定划片刀的寿命期限，并且基于所述寿命更换划片刀。另一方面，在本示例中，甚至在基于断裂(例如破碎)确定的划片刀寿命期限之前也会更换划片刀。
此外，对于末端形状是否达到预定锥形形状的判断以及所述应力是否达到预定应力的判断，对量产工艺中可允许的断裂程度(断裂率等)与末端部的形状之间的关系以及断裂程度与应力之间的关系进行确认，并且通过初步实验、仿真等事先获得制造条件(要使用的划片刀的数量)，所述制造条件包括诸如直到达到上述末端部形状和上述应力所需要的总划片时间、总划片距离以及要进行划片的半导体衬底的总数量。然后，在量产工艺中，在用于表示这些划片刀的磨损程度的制造条件已达到预定条件时，可以只对末端形状已达到预定锥形形状以及应力已达到预定应力进行判断。
此外，在没有通过初步实验、仿真等确认末端部的特定形状以及对应于量产工艺中允许的断裂率的特定应力的情况下，可以通过实验获得用于表示磨损程度的制造条件(例如划片中的总时间、总距离和衬底总数)与断裂状态之间的关系，并且基于获得的关系来判断更换的时机。另外，作为另一种方法，可以在于量产工艺中期测量实际末端形状的同时进行是否已达到预定的锥形形状的判断。这种情况下，可以仅通过测量与划片刀顶部相距预定距离处的厚度、末端部的角度等进行所述判断。
在选择了使得划片刀末端处的顶部没有离开位于半导体衬底正面一侧的沟槽的宽度的制造条件的情况下，或者在选择了即使所述顶部离开所述宽度仍不会断裂的台阶部的厚度的情况下，台阶部的断裂受到进一步抑制。这种情况下，可以仅基于划片刀的寿命对划片刀进行更换。此外，为了使划片刀的顶部不离开位于正面一侧的沟槽的宽度，可以只选择对划片刀在沟槽宽度方向上的变化范围有影响的制造条件与位于半导体衬底正面一侧的沟槽的宽度之间的关系，从而获得使得划片刀不离开沟槽宽度的制造条件与沟槽宽度的组合。例如，在制造设备的精度较低的情况下，可以仅使位于半导体衬底正面一侧的沟槽的宽度变宽，而在制造设备的精度较高的情况下，可以仅根据精度使所述沟槽的宽度变窄。
此外，在要使用的制造条件是否为使得顶部离开沟槽宽度的制造条件未知时，可以假设要使用的制造条件是使得顶部离开沟槽宽度的制造条件，并且无论划片刀的寿命多长都对划片刀进行更换。换言之，在锥形程度达到使得最大应力施加在顶部区域的锥形程度的范围并且使台阶部断裂之前，可停止使用划片刀，并且可将所述划片刀更换为一个新的划片刀。
接下来，下面将描述的是：在划片刀末端处的顶部随着所述划片刀的磨损而离开位于正面一侧的沟槽的宽度的情况下更换操作的时机。假设在两种情况下，划片刀的顶部会离开位于正面一侧的沟槽的宽度。在第一种情况中，顶部在开始使用划片刀的时刻离开所述宽度。在第二种情况中，划片刀的顶部的状态随着所述划片刀的磨损而从所述顶部不离开所述宽度的状态变为所述顶部离开所述宽度的状态。前一种情况对应于这样的情况，例如，由于制造设备的定位精度较低或位于正面一侧的沟槽宽度较窄，因此定位精度的范围在开始使用划片刀的时刻就离开位于正面一侧的沟槽宽度。后一种情况对应于这样的情况：由于划片刀的厚度随着所述划片刀的磨损而变薄，因此顶部在使用划片刀的中期离开位于正面一侧的沟槽的宽度，从而使得划片刀的应力变弱，并且在切割时由于该应力而导致划片刀的翘曲量逐渐变大。
因此，在所述状态随着所述划片刀的磨损而从顶部不离开所述宽度的状态变为顶部离开所述宽度的情况下，在顶部离开所述宽度前可停止使用划片刀，并且将所述划片刀更换为一个新的划片刀。这种情况下，可以在划片刀的末端部的形状已形成为使得最大应力施加在顶部区域并且使得台阶部断裂的锥形形状的条件下停止使用划片刀，或者可在顶部离开所述宽度之前停止使用该划片刀，无论此时划片刀的末端部的形状如何。可以仅基于例如划片刀的使用频率与位于正面一侧的沟槽的外围的断裂率之间的关系来初步获得所述状态从顶部不离开所述宽度的状态变为顶部离开所述宽度的状态的时机。此时，可对划片刀顶部是否实际离开位于正面一侧的沟槽的宽度进行确认。本示例中的位于正面一侧的沟槽的“外围”是直接或间接地从划片刀接收应力的范围。
在根据本示例制造半导体芯片的方法中，即使台阶部处于在开始使用划片刀的时刻没有断裂的状态中，在如上所述的一些情况下，仍然会由于划片刀的磨损而导致台阶部处于断裂状态中。这种情况下，对于开始使用划片刀之后的一段时间，半导体芯片的断裂率较为稳定并且落入恒定范围，这是由于半导体芯片的断裂只因为除划片刀的磨损之外的原因而出现。然而，当持续使用同一个划片刀时，锥形程度达到使得台阶部断裂或使得顶部离开位于正面一侧的沟槽宽度的锥形程度的范围，从而使断裂率逐渐上升。进而，断裂率最终会达到量产工艺中不允许的断裂率。
因此，考虑到如上所述的断裂率的变化，作为划片刀更换的时机，可在例如半导体芯片的断裂率(台阶部的断裂率)开始上升之前更换划片刀，或者可以在半导体芯片的断裂率开始上升之后并且在断裂率达到量产工艺中不允许的断裂率之前更换划片刀。
上面已经给出了与刀片更换有关的说明，如下所述对该说明进行总结。也就是说，作为与刀片更换有关的第一模式，提供了形成位于衬底的正面一侧的沟槽的步骤以及利用旋转切割件从衬底背面一侧形成位于背面一侧的与所述位于正面一侧的沟槽连通的沟槽并将所述衬底划片为多个半导体芯片的步骤，所述旋转切割件具有比位于正面一侧的沟槽的入口部分的宽度更厚的厚度，并且在所述切割件的末端部的厚度方向中心在沟槽宽度方向上的变化范围离开位于正面一侧的沟槽并且来自切割件(已因磨损而变尖)的顶部区域的应力使位于正面一侧的沟槽的外围断裂的制造条件下，在切割件的末端形状形成为因磨损而导致的使得位于正面一侧的沟槽的外围断裂的锥形形状之前，可以停止使用所述切割件并且可以将所述切割件更换为一个新的切割件。
作为第二模式，提供了形成位于衬底的正面一侧的沟槽的步骤以及利用旋转切割件从衬底背面一侧形成位于背面一侧的与所述位于正面一侧的沟槽连通的沟槽并将所述衬底划片为多个半导体芯片的步骤，所述旋转切割件具有比位于正面一侧的沟槽的入口部分的宽度更厚的厚度，并且在所述切割件的末端部的厚度方向中心的变化范围离开位于正面一侧的沟槽并且来自切割件(已因磨损而变尖)的顶部区域的应力使位于正面一侧的沟槽的外围断裂的制造条件下，在位于正面一侧的沟槽的外围的断裂率随着所述切割件的磨损而开始上升之前，可以停止使用所述切割件并且可以将所述切割件更换为一个新的切割件。
作为第三模式，提供了形成位于衬底的正面一侧的沟槽的步骤以及利用旋转切割件从衬底背面一侧形成位于背面一侧的与所述位于正面一侧的沟槽连通的沟槽并将所述衬底划片为多个半导体芯片的步骤，所述旋转切割件具有比位于正面一侧的沟槽的入口部分的宽度更厚的厚度，并且在所述切割件的末端部的厚度方向中心位置的变化范围离开位于正面一侧的沟槽并且来自切割件(已因磨损而变尖)的顶部区域的应力使位于正面一侧的沟槽的外围断裂的制造条件下，在位于正面一侧的沟槽的外围的断裂率随着所述切割件的磨损而开始上升之后并且在断裂率达到量产工艺中不允许的断裂率之前，可以停止使用所述切割件并且可以将所述切割件更换为一个新的切割件。此处假设主要在两种情况下，会由于划片刀的磨损而导致半导体芯片的断裂率在制造中期上升。在第一种情况中，在划片刀的厚度中心(顶部)会从使用划片刀的早期阶段开始离开位于正面一侧的沟槽的宽度的情况下(例如，在位于正面一侧的沟槽宽度较窄或划片设备的定位精度较低的情况下)，具有不会使台阶部断裂的锥形程度的末端形状随着所述划片刀的磨损而形成为具有使台阶部断裂的锥形程度的形状。在第二种情况中，划片刀的翘曲量和弯折量随着所述划片刀的磨损而增加，并且划片刀的状态从划片刀的厚度中心(顶部)不离开位于正面一侧的沟槽的宽度的状态变为所述厚度中心离开所述宽度的状态。第二模式和第三模式基于上述发现。
作为第四模式，提供了形成位于衬底的正面一侧的沟槽的步骤以及利用旋转切割件从衬底背面一侧形成位于背面一侧的与所述位于正面一侧的沟槽连通的沟槽并将所述衬底划片为多个半导体芯片的步骤，所述旋转切割件具有比位于正面一侧的沟槽的入口部分的宽度更厚的厚度，并且在由于切割件的磨损而导致位于正面一侧的沟槽的外围的断裂率随着所述切割件的磨损而上升的制造条件下，可在所述断裂率达到量产工艺中不允许的断裂率之前，停止使用所述切割件。
作为第五模式，可在断裂率开始上升之后并且在断裂率达到第四模式中的量产工艺中不允许的断裂率之前，停止使用所述切割件，并将所述切割件更换为一个新的切割件。
作为第六模式，在第四模式和第五模式中，在切割件的末端形状随着所述切割件的磨损而形成为使得最大应力施加在顶部区域并且使位于正面一侧的沟槽的外围断裂的锥形形状之前，可以停止使用所述切割件，并可以将所述切割件更换为一个新的切割件。
作为第七模式，在第四模式和第五模式中，在切割件的末端部的厚度方向中心在沟槽宽度方向上的变化范围随着所述切割件的磨损而从被包括在位于正面一侧的沟槽中的范围变为离开位于正面一侧的沟槽的范围之前，可以停止使用所述切割件，并可以将所述切割件更换为一个新的切割件。
作为第八模式，在第四模式和第五模式中，在没有顶面的切割件的顶部在沟槽宽度方向上的变化范围随着所述切割件的磨损而从被包括在位于正面一侧的沟槽中的范围变为离开位于正面一侧的沟槽的范围之前，可以停止使用所述切割件，并可以将所述切割件更换为一个新的切割件。
作为第九模式，提供了形成位于衬底的正面一侧的沟槽的步骤以及利用旋转切割件从衬底背面一侧形成位于背面一侧的与所述位于正面一侧的沟槽连通的沟槽并将所述衬底划片为多个半导体芯片的步骤，所述旋转切割件具有比位于正面一侧的沟槽的入口部分的宽度更厚的厚度，并且在所述切割件的末端部的厚度方向中心在沟槽宽度方向上的变化范围随着所述切割件的磨损而从被包括在位于正面一侧的沟槽中的范围变为离开位于正面一侧的沟槽的范围的制造条件下，在所述变化范围从被包括在位于正面一侧的沟槽中的范围变为离开位于正面一侧的沟槽的范围之前，可以停止使用所述切割件，并且可以将所述切割件更换为一个新的切割件。
作为第十模式，提供了形成位于衬底的正面一侧的沟槽的步骤以及利用旋转切割件从衬底背面一侧形成位于背面一侧的与所述位于正面一侧的沟槽连通的沟槽并将所述衬底划片为多个半导体芯片的步骤，所述旋转切割件具有比位于正面一侧的沟槽的入口部分的宽度更厚的厚度，并且在没有顶面的切割件的顶部在沟槽宽度方向上的变化范围随着所述切割件的磨损而从被包括在位于正面一侧的沟槽中的范围变为离开位于正面一侧的沟槽的范围的制造条件下，在所述变化范围从被包括在位于正面一侧的沟槽中的范围变为离开位于正面一侧的沟槽的范围之前，可以停止使用所述切割件，并且可以将所述切割件更换为一个新的切割件。
作为第十一模式，提供了形成位于衬底的正面一侧的沟槽的步骤以及利用旋转切割件从衬底背面一侧形成位于背面一侧的与所述位于正面一侧的沟槽连通的沟槽并将所述衬底划片为多个半导体芯片的步骤，所述旋转切割件具有比位于正面一侧的沟槽的入口部分的宽度更厚的厚度，并且在所述切割件的末端部的厚度方向中心在沟槽宽度方向上的变化范围随着所述切割件的磨损而从被包括在位于正面一侧的沟槽中的范围变为离开位于正面一侧的沟槽的范围的制造条件下，在具有锥形形状且在顶部区域没有顶面的切割件的末端部形成为使得最大应力施加在顶部区域且使台阶部断裂的锥形形状之前，可以停止使用所述切割件，并且可以将所述切割件更换为一个新的切割件。
作为第十二模式，提供了形成位于衬底的正面一侧的沟槽的步骤以及利用旋转切割件从衬底背面一侧形成位于背面一侧的与所述位于正面一侧的沟槽连通的沟槽并将所述衬底划片为多个半导体芯片的步骤，所述旋转切割件具有比位于正面一侧的沟槽的入口部分的宽度更厚的厚度，并且在具有锥形末端形状且没有顶面的切割件的顶部在沟槽宽度方向上的变化范围随着所述切割件的磨损而从被包括在位于正面一侧的沟槽中的范围变为离开位于正面一侧的沟槽的范围的制造条件下，在切割件的末端形状形成为使得最大应力施加在顶部区域且使台阶部断裂的锥形形状之前，可以停止使用所述切割件，并且可以将所述切割件更换为一个新的切割件。通过第十二模式，例如，在具有如图5B所示的没有顶面的锥形末端部的划片刀的顶部受到磨损并且形成为如图14所示使得最大应力施加在顶部区域且使台阶部断裂的锥形形状之前，停止使用划片刀。
作为第十三模式，在第一模式至第十二模式中，可以基于作为预定关系的切割件的使用量与位于正面一侧的沟槽的外围处的断裂率之间的关系，停止使用切割件，或者将所述切割件更换为一个新的切割件。换言之，可以初步获得由于切割件的使用量的变化而导致的位于正面一侧的沟槽的外围处的断裂率的变化，并且可利用所获得的关系来确定停止使用切割件的时机。“断裂率”是断裂产品的数量与假设没有发生断裂的情况下获得的半导体芯片的产量的比例。在本示例中，断裂率不仅包括断裂率本身，还包括与断裂率成比例变化和与断裂率间接同步变化的其他特性。
在上述第一模式至第三模式中，“使位于正面一侧的沟槽的外围断裂的制造条件”表示这样的制造条件，在假设持续使用诸如划片刀的切割件的情况下，所述制造条件使得位于正面一侧的沟槽的外围会在划片刀寿命到期之前发生断裂。此外，在上述第八模式至第十二模式中，“使得变化范围从被包括在位于正面一侧的沟槽中的范围变为离开位于正面一侧的沟槽的范围”表示这样的制造条件，在假设持续使用诸如划片刀的切割件的情况下，所述制造条件使得所述变化范围在划片刀寿命到期之前离开位于正面一侧的沟槽。
G)与使衬底变薄的处理有关的示例
接下来，下面将描述用于使衬底变薄的处理。与普通全划片的情况不同，在根据本示例的上述划片方法的情况下，即使划片刀的顶部的位置在沟槽宽度方向上仅偏离约1.2μm，一些情况下施加至台阶部的应力仍会显著变化。例如，当形成了位于背面一侧的沟槽时，由于衬底厚度较厚，在划片期间来自所述衬底的应力变得较大，划片刀容易变形(例如，翘曲)，并且划片刀的末端部在沟槽宽度方向上的位置发生偏离，从而使得施加至台阶部的应力变得较大。
因此，可在形成位于背面一侧的沟槽之前执行使衬底厚度变薄的薄化处理以降低施加至台阶部的应力。作为所述处理的一个示例，在图1的步骤S110之前的任何步骤执行背部磨削，以使得衬底的厚度在从衬底背面到衬底正面的方向上整体变薄。在背部磨削中，对衬底进行设置，以使得在先前描述的根据本示例的半划片的情况中所述衬底的背面可见，并且例如，使旋转磨削器在水平方向和竖直方向上移动，从而衬底的厚度整体变薄，直到暴露出位于正面一侧的细沟槽。当在背部磨削之后衬底强度成为问题时，可通过不是仅磨削衬底外围的方法，将衬底形成为所谓肋式结构衬底。
如先前所述，在划片刀的顶部(厚度中心)在沟槽宽度方向上的变化范围离开位于正面一侧的沟槽的情况下，施加至台阶部的应力显著变化。因此，当假设在没有执行背部磨削的情况下已经形成位于背面一侧的沟槽时，在使得划片刀的末端部的厚度方向中心在沟槽宽度方向上的变化范围离开位于正面一侧的沟槽的宽度的制造条件下，可以仅执行背部磨削。此外，可以通过背部磨削使得衬底仅变薄到使得划片刀的顶部(厚度中心)在沟槽宽度方向上的变化范围被包括在位于正面一侧的沟槽的宽度中的厚度。
上述示例可以总结和描述如下。也就是说，本示例是制造半导体芯片的方法，在该方法中，提供了形成位于衬底的正面一侧的沟槽的步骤以及利用旋转切割件从衬底背面一侧形成位于背面一侧的与所述位于正面一侧的沟槽连通的沟槽并将所述衬底划片为多个半导体芯片的步骤，所述旋转切割件具有比位于正面一侧的沟槽的入口部分的宽度更厚的厚度，并且当假设在没有执行用于使衬底厚度变薄的处理的情况下形成了位于背面一侧的沟槽时，在使得切割件的末端部的厚度方向中心在沟槽宽度方向上的变化范围离开位于正面一侧的沟槽的宽度的制造条件下，可以执行用于使衬底厚度变薄的处理，从而在形成位于背面一侧的沟槽之前，使得所述范围被包括在位于正面一侧的宽度中。
本示例还可以描述如下。也就是说，本示例是制造半导体芯片的方法，在该方法中，提供了形成位于衬底的正面一侧的沟槽的步骤以及利用旋转切割件从衬底背面一侧形成位于背面一侧的与所述位于正面一侧的沟槽连通的沟槽并将所述衬底划片为多个半导体芯片的步骤，所述旋转切割件具有比位于正面一侧的沟槽的入口部分的宽度更厚的厚度，并且当假设在没有执行用于使衬底厚度变薄的处理的情况下形成了位于背面一侧的沟槽时，在使得没有顶面的锥形切割件的顶部在沟槽宽度方向上的变化范围离开位于正面一侧的沟槽的宽度的制造条件下，可以执行用于使沉底厚度变薄的处理，从而在形成位于背面一侧的沟槽之前，使得所述范围被包括在位于正面一侧的宽度中。
在如上所述执行根据本示例的薄化处理的情况下，与不执行薄化处理的情况相比，台阶部的断裂受到抑制。在根据本示例的薄化处理中，在没有执行薄化处理的状态下，可以对划片刀的顶部或厚度中心是否从位于正面一侧的沟槽宽度偏离进行确认，并且可以只在顶部发生偏离的情况下薄化处理，或者可在没有对未执行薄化处理的状态中是否发生偏离进行确认的情况下，通过对不发生偏离的衬底的厚度进行初步确认，来使衬底变薄至期望的厚度。换言之，可以只通过执行薄化处理将在不执行薄化处理的情况下的划片刀的顶部或厚度中心从位于正面一侧的沟槽宽度偏离的状态最终变为所述顶部或中心不从位于正面一侧的沟槽宽度偏离的状态。此外，执行薄化处理的时机可以是形成位于背面一侧的沟槽之前的任意时间。例如，在图1中，可在形成发光元件之前执行薄化处理，或者可在形成发光元件之后且在形成细沟槽之前执行薄化处理。
H)位于正面一侧的细沟槽的修改例
接下来，下面将对形成在衬底的背面一侧的细沟槽的修改例进行描述。虽然通过各向异性干刻蚀将图2D所示的细沟槽140形成为具有从衬底正面在几乎竖直的方向上延伸的侧表面的直沟槽，但是所述细沟槽可以形成为其他形状。
图27A至图27D示出了根据本示例的细沟槽的其他构造示例。形成这些沟槽，以使其下侧变宽，从而即使划片刀的顶部位置在沟槽宽度方向上变化，沟槽的台阶部仍然几乎接收不到应力。图27A所示的细沟槽800具有第一沟槽部分810，其包括形成几乎相同的宽度Sa1和深度D1的直线侧表面，并且细沟槽800还具有第二沟槽部分820，其具有深度为D2的球形侧表面和底面，所述第二沟槽部分820连接至第一沟槽部分810的下部。第二沟槽部分820的宽度Sa2是彼此相对的侧壁之间在与衬底正面平行的方向上的内直径，并且确立了Sa2＞Sa1的关系。在附图所示的示例中，宽度Sa2在第二沟槽部分820的中心附近具有最大值。
图27B所示的细沟槽800A具有第一沟槽部分810，其包括形成几乎相同的宽度Sa1和深度D1的直线侧表面，并且细沟槽800还具有矩形第二沟槽部分830，其具有深度为D2的几乎直线侧表面，所述第二沟槽部分830连接至第一沟槽部分810的下部。通过将图27A示出的第二沟槽部分820的球形侧面和球形底面变为直线形状来获得第二沟槽部分830。第二沟槽部分830的宽度Sa2是彼此相对的侧壁之间在与衬底正面平行的方向上的距离，并且该距离几乎恒定(Sa2＞Sa1)。此处示出的第二沟槽部分的形状作为示例示出，并且第二沟槽部分的形状可以仅仅是宽度大于第一沟槽部分的宽度Sa1的形状。例如，所述形状可以仅仅是图27A所示的第二沟槽部分820与图27B所示的第二沟槽部分830之间的中间形状，即，所述形状可以仅仅是椭圆形。此外，第二沟槽部分可以仅仅具有这样的形状，其在第一沟槽部分与第二沟槽部分之间的边界部分处具有比沟槽宽度(在深度D1处的沟槽宽度)更宽的空间。
图27C所示的细沟槽800B具有第一沟槽部分810，其具有形成几乎相同的宽度Sa1和深度D1的侧表面，并且细沟槽800B还具有矩形第二沟槽部分840，其具有深度为D2的倒锥形形状，所述第二沟槽部分840连接至第一沟槽部分810的下部。第二沟槽部分840的侧表面倾斜，从而使得各个侧表面之间的宽度朝向底部逐渐增加。第二沟槽部分840的宽度Sa2是彼此相对的侧表面之间在与衬底正面平行的方向上的距离，并且该距离在第二沟槽部分840的最低部附近(下端附近)具有最大值。
图27D所示的细沟槽800C具有这样的形状，其宽度从衬底正面上的开口宽度Sa1到最低部附近的宽度Sa2逐渐增加。换言之，细沟槽800C是具有深度D2的倒锥形沟槽。通过使图27C所示的第一沟槽部分810的深度D1尽可能小而获得细沟槽800C。在图27A至图27C所示的形状中，第一沟槽部分的侧表面的角度和第二沟槽部分的侧表面的角度在第一沟槽部分与第二沟槽部分之间的边界处发生变化。然而，在图27D所示的形状中，侧表面的角度没有改变，并且沟槽下部的宽度大于上部的宽度，从而所述细沟槽具有第一沟槽部分(上部)以及比所述第一沟槽部分更宽的第二沟槽部分(下部)。
为了抑制去除划片胶带时产生的划片胶带160的粘合层的残留物，作为第一沟槽的形状，图27A至图27C所示的竖直形状比图27D所示的其宽度从衬底正面到衬底背面逐渐变宽的形状(倒锥形形状)更为有利。这是基于以下原因。在具有倒锥形形状的沟槽的情况下，紫外射线难以传输至已深入所述沟槽的粘合层，从而使所述粘合层难以固化。即使所述粘合层已固化，与具有竖直形状的沟槽的情况相比，应力仍然易于施加到已经深入沟槽的粘合层的根部，并且所述粘合层在去除时容易被撕成碎片。
此外，从抑制粘合层残留物的角度来看，优选的是，第一沟槽部分的侧表面的形状应当是其宽度从衬底正面到衬底背面逐渐变窄的形状(正锥形形状)，而不是图27A至图27C所示的竖直形状。换言之，优选的是，第一沟槽部分的形状应当是这样的形状，其不具有在其中宽度从衬底正面到衬底背面逐渐变宽的部分(倒锥形形状)。
优选的是，对图27A至图27D所示的细沟槽800、800A、800B和800C进行构造，以使其关于与衬底正交的中心线直线对称。此外，为了易于理解细沟槽的特性，使用直线和弯曲表面绘制图27A至图27D示出的细沟槽。然而，应当注意的是，要形成的细沟槽的侧面实际会具有台阶或者凹或凸的部分，并且转角无需严格形成为有角形状，而是可以形成为弯曲表面。另外，图27A至图27D所示的细沟槽仅为示例，并且可具有其他形状，前提是在第一沟槽部分下方形成比所述第一沟槽部分更宽的第二沟槽部分以与所述第一沟槽部分连通。例如，图27A至图27D所示的各个形状可以组合，或者可以组合这些形状然后进行修改。此外，图27C和图27D所示的正台面形状/倒台面形状的角度也仅为示例。所述形状可仅具有关于与衬底表面垂直的表面倾斜的表面，并且倾斜程度并不重要。
接下来，下面将描述制造根据本示例的细沟槽的方法。图28是示出制造根据本示例的细沟槽的方法的流程图。制造如图27A至图27D所示的细沟槽的方法包括：通过执行第一刻蚀形成具有宽度Sa1的第一沟槽部分的步骤(S800)，以及通过执行第二刻蚀在所述第一沟槽部分下方形成具有比宽度Sa1更宽的宽度Sa2的第二沟槽部分的步骤(S810)。第二刻蚀的强度高于第一刻蚀的强度。下面将描述这样的情况作为示例：使用各向异性刻蚀作为第一刻蚀，并且使用各向同性刻蚀作为第二刻蚀。
图29A和图29B是示出制造图27A所示的细沟槽800的过程的示意性流程图。在GaAs衬底W的正面上形成光刻胶900。光刻胶是具有100cpi的粘度的i射线抗蚀剂，并且被涂覆至例如约8μm的厚度。通过使用i射线步进机(stepper)和显影液(例如TMAH 2.38％)的已知光刻工艺，在光刻胶900中形成开口910。这种开口910的宽度设为第一沟槽部分的宽度Sa1。
利用光刻胶900作为刻蚀掩模，通过各向异性刻蚀在衬底正面上形成第一沟槽部分810。在优选模式中，使用感应耦合等离子体(ICP)作为反应离子刻蚀(RIE)设备。刻蚀条件如下：例如，感应耦合等离子体(ICP)功率为500W，偏置功率为50W，压力为3Pa，刻蚀气体由Cl2＝150sccm、BCl3＝50sccm和C4F8＝20sccm构成，以及刻蚀时间为20分钟。通过利用已知方法添加基于CF的气体，在执行刻蚀的同时在沟槽的各个侧壁上形成保护薄膜920。从反应气体的等离子体产生原子团和离子。虽然只有沟槽的侧壁受到原子团侵蚀，但是由于设置有用于保护的保护薄膜920，因此侧壁不会被刻蚀。另一方面，利用在底部处在竖直方向上入射的离子，从沟槽底部去除保护薄膜，并且利用原子团对已去除保护薄膜的部分进行刻蚀。因此，完成各向异性刻蚀。
接下来，改变刻蚀条件，并且执行各向同性刻蚀。在这种情况下，例如，停止供应用于形成保护薄膜920的C4F8，所述保护薄膜920用于保护侧壁。刻蚀条件如下：感应耦合等离子体(ICP)功率为500W，偏置功率为50W，压力为3Pa，刻蚀气体由Cl2＝150sccm和BCl3＝50sccm构成，以及刻蚀时间为10分钟。由于停止供应C4F8，因此不会形成用于保护侧壁的保护薄膜920。因此，在第一沟槽部分810的底部完成各向同性刻蚀。因此，在第一沟槽部分810下方形成第二沟槽部分820。第二沟槽部分820具有从第一沟槽部分810的宽度Sa1进一步向侧面和向下延伸的球形侧表面和球形底面。上述刻蚀条件仅为示例，并且可根据细沟槽的宽度、深度、形状等适当改变所述刻蚀条件。
仅通过使形成第二沟槽部分时在侧壁方向上的刻蚀强度低于形成图27A所示的第二沟槽部分时侧壁方向上的刻蚀强度，就会形成图27C所示的形状。可通过改变刻蚀条件(例如刻蚀设备的输出和刻蚀气体的类型)来改变侧壁方向上的刻蚀强度。更具体地，例如，可以不完全停止对充当用于保护侧壁的气体的C4F8的供应，而是可使其流速低于形成第一沟槽部分时的气体流速，或者可提高例如充当用于执行刻蚀的气体的Cl2的流速，或者可将上述方法组合。换言之，在形成第一沟槽部分和形成第二沟槽部分这两种情况下，虽然都提供了包括在刻蚀气体中的用于保护侧壁的气体和用于执行刻蚀的气体这两者，但是可以仅通过改变相应的流速来形成各沟槽部分。此外，可通过在形成第一沟槽部分之前初步设置上述流速，来在一系列连续的刻蚀步骤中形成第一沟槽部分和第二沟槽部分。在第一沟槽部分形成为从衬底正面到衬底背面变窄的形状(正锥形形状)以抑制粘合层残留物的情况下，可以只对C4F8和Cl2的流速和刻蚀设备的输出进行优化或者可以只改变流速，从而获得所述形状。此外，可通过省略形成图27C所示的第一沟槽部分的步骤来形成如图27D所示的形状。此外，这种刻蚀通常实现为各向同性刻蚀。
虽然已经描述了制造根据本示例的细沟槽的方法，但是也可以使用其他方法，前提是可以形成第一沟槽部分以及比所述第一沟槽部分更宽的第二沟槽部分。例如，也可使用干刻蚀和湿刻蚀的组合来形成各沟槽部分。此外，无需只利用第一刻蚀形成第一沟槽部分，并且无需只利用第二刻蚀形成第二沟槽部分。换言之，如果第一刻蚀是用于第一沟槽部分的主要刻蚀，则可包括除第一刻蚀之外的刻蚀，并且如果第二刻蚀是用于第二沟槽部分的主要刻蚀，则可包括除第二刻蚀之外的刻蚀。此外，例如，由于可以只要求至少形成第一沟槽部分和第二沟槽部分，因此也可以在第一沟槽部分与第二沟槽部分之间或者在比第二沟槽部分的位置更靠近衬底背面一侧的位置设置第三沟槽部分和第四沟槽部分，并且可利用第三刻蚀和第四刻蚀形成这些沟槽部分。
上面已经详细描述了根据本发明的示例性实施例。每个示例中的“由于位于正面一侧的沟槽的宽度与位于背面一侧的沟槽的宽度之间的差异而导致形成的台阶部”不仅包括在位于背面一侧的沟槽的宽度宽于位于正面一侧的沟槽的宽度的状态下的台阶部，还包括：例如，在采用图27A至图27D中的每一个所示的沟槽(即，具有非恒定宽度的位于正面一侧的沟槽)的情况下，当位于正面一侧的沟槽的宽度形成为宽于位于背面一侧的沟槽的宽度时形成的台阶部。此外，在每个示例中的“利用旋转切割件形成位于背面一侧的与所述位于正面一侧的沟槽连通的沟槽，所述旋转切割件具有比位于正面一侧的沟槽的宽度更厚的厚度”的描述中，“位于正面一侧的沟槽的宽度”是位于正面一侧的沟槽的入口部分的宽度。换言之，“位于正面一侧的沟槽的宽度”用于明确描述与全划片的情况相比用于增加可从单个衬底获取的半导体芯片的数量的构造。这是因为可从单个衬底获取的半导体芯片的数量由靠近在其上形成功能元件的衬底的正面一侧的沟槽的宽度(即，位于正面一侧的沟槽的入口部分的宽度)决定，而不是由在所述位于正面一侧的沟槽下方的位于背面一侧的沟槽的宽度决定。另一方面，对顶部是被包括在位于正面一侧的沟槽的宽度中还是离开位于正面一侧的沟槽的宽度进行判断所需的位于正面一侧的沟槽的宽度是先前所述的从位于正面一侧的沟槽的底部位置到划片刀的顶部达到的位置的最大宽度。此外，本说明书中的对断裂的抑制不限于其中将破碎、开裂等抑制在使其无法视觉识别的程度的抑制，而是包括将断裂抑制到一定程度的抑制以及能够使断裂出现的可能性减少到一定程度的抑制。抑制程度并不重要。
还可以将已参照图17描述的设计划片刀末端形状的方法描述如下。也就是说，所述方法是设有以下步骤的制造半导体芯片的方法：利用旋转切割件从衬底背面一侧形成位于背面一侧的与位于正面一侧的沟槽连通的沟槽，所述旋转切割件具有比位于正面一侧的沟槽的宽度更厚的厚度；以及将所述衬底划片为具有台阶部的多个半导体芯片，所述台阶部由位于正面一侧的沟槽的宽度与位于背面一侧的沟槽的宽度之间的差异而导致形成，其中的处理是这样的处理，在其中针对位于正面一侧的具有可用于量产工艺中的形状的沟槽，利用具有不同锥形程度的多个末端形状的划片刀来形成位于背面一侧的沟槽，并且作为形成位于背面一侧的沟槽的结果，在存在第一锥形程度范围(在其中由较小的末端形状的锥形程度而导致台阶部断裂)以及第二锥形程度范围(在其中锥形程度大于所述第一锥形程度范围中的锥形程度且不会使台阶部断裂)这两者的情况下，在量产工艺中，利用具有被包括在第二锥形程度范围内的锥形程度的切割件来形成位于背面一侧的沟槽。
此外，本发明并不限于特定的示例性实施例，而是可以在权利要求所述的本发明的主旨的范围内进行各种修改和变化。例如，本发明还可以应用于由不包括半导体的由玻璃、聚合物等制成的衬底分离元件的情况。例如，本发明还可以应用于不包括半导体的用于MEMS的衬底。此外，可以在量产工艺之前的设计阶段中执行本发明的示例性实施例中的至少一些步骤，或者全部步骤可以作为量产工艺的一部分而执行，前提是不存在顺序冲突。此外，可由多个实体(其他方)执行根据本发明的示例性实施例的各个步骤。例如，第一实体形成位于衬底正面一侧的沟槽，所述第一实体向第二实体提供在其中已形成位于正面一侧的沟槽的衬底(由此对所述衬底进行制备)，并且所述第二实体在制备好的衬底的背面一侧形成沟槽，然后对衬底进行划片(分割)。换言之，第一实体可以制备在其中已形成位于正面一侧的沟槽的衬底，或者第二实体可以自己制备衬底。

Claims (3)

1.一种制造半导体芯片的方法，包括步骤：
形成位于衬底正面一侧的沟槽；以及
利用旋转切割件从衬底背面一侧形成位于所述衬底背面一侧的与所述位于正面一侧的沟槽连通的沟槽并将所述衬底划片为多个半导体芯片，所述旋转切割件具有比所述位于正面一侧的沟槽的入口部分的宽度更厚的厚度，其中
在具有不含顶面的锥形末端形状的所述切割件的顶部在沟槽宽度方向上的变化范围随着所述切割件的磨损而从被包括在所述位于正面一侧的沟槽中的范围变为离开所述位于正面一侧的沟槽的范围的制造条件下，在所述变化范围从被包括在所述位于正面一侧的沟槽中的范围变为离开所述位于正面一侧的沟槽的范围之前，停止使用所述切割件。
2.一种制造半导体芯片的方法，包括步骤：
形成位于衬底正面一侧的沟槽；以及
利用旋转切割件从衬底背面一侧形成位于所述衬底背面一侧的与所述位于正面一侧的沟槽连通的沟槽并将所述衬底划片为多个半导体芯片，所述旋转切割件具有比所述位于正面一侧的沟槽的入口部分的宽度更厚的厚度，其中
在具有不含顶面的锥形末端形状的所述切割件的顶部在沟槽宽度方向上的变化范围随着所述切割件的磨损而从被包括在所述位于正面一侧的沟槽中的范围变为离开所述位于正面一侧的沟槽的范围的制造条件下，在所述切割件的末端形状形成为使得在所述顶部的区域处施加最大应力且使得所述位于正面一侧的沟槽的外围由于所述切割件的磨损而导致断裂的锥形形状之前，停止使用所述切割件，其中，所述顶部的区域包括所述切割件的末端。
3.根据权利要求1至2中的任意一项所述的制造半导体芯片的方法，其中，基于所述切割件的使用量与所述位于正面一侧的沟槽的外围处的断裂率之间的预定关系，停止使用所述切割件。
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