一种光有源器件半导体衬底的数控抛光装置及工艺的制作方法

1.本发明涉及抛光装置领域，具体为一种光有源器件半导体衬底的数控抛光装置及工艺。


背景技术：

2.光有源器件是光通信系统中将电信号转换成光信号或将光信号转换成电信号的关键器件，是光传输系统的心脏。将电信号转换成光信号的器件称为光源，主要有半导体发光二极管(led)和激光二极管(ld)，将光信号转换成电信号的器件称为光检测器，主要有光电二极管(pin)和雪崩光电二极管(apd)，光纤放大器成为光有源器件的新秀，当前大量应用的是掺铒光纤放大器(edfa)，很有应用前景的是拉曼光放大器。
3.现有的数控抛光装置一般使用吸盘对衬底物料进行拿取，抛光时一般为通过气缸推动带有抛光垫的电机对其进行抛光。
4.通过吸盘对物料进行拿取时，衬底之间可能因静电摩擦等原因导致两片或三片吸附在一起，在抛光时会影响抛光过程，且在更换抛光面时，地面残留的杂质可能导致衬底不够平整，影响抛光效果。


技术实现要素：

5.基于此，本发明的目的是提供一种光有源器件半导体衬底的数控抛光装置及工艺，以解决现有的数控抛光装置通过吸盘对物料进行拿取时，衬底之间可能因静电摩擦等原因导致两片或三片吸附在一起，在抛光时会影响抛光过程，且在更换抛光面时，地面残留的杂质可能导致衬底不够平整，影响抛光效果的技术问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种光有源器件半导体衬底的数控抛光装置，包括工作台，所述工作台顶部两侧皆设置有安装板，且工作台内部底部安装有真空泵，一块所述安装板内侧壁一端滑动连接有第一滑块，且另一块安装板内侧壁远离第一滑块的一端滑动连接有第二滑块，所述第一滑块一端两侧皆安装有第二气缸，且第二气缸输出端连接有第一连接块，所述第一连接块底部两侧皆安装有拉力感应器，且拉力感应器另一端连接有取料吸盘，所述第二滑块一端两侧皆安装有第三气缸，且第三气缸输出端连接有第二连接块，所述第二连接块上转动连接有翻转吸盘，且第二连接块一侧安装有输出端与翻转吸盘连接的第二电机，所述真空泵顶部靠近第一滑块的一端连接有一组延伸至工作台顶部的第一分料台和第二分料台，且真空泵顶部靠近第二滑块的一端连接有延伸至工作台顶部的第二抛光台，所述真空泵顶部位于第二分料台与第二抛光台之间连接有延伸至工作台顶部的第一抛光台，且真空泵顶部位于第二抛光台与第一抛光台之间连接有延伸至工作台顶部与翻转吸盘配合的中转台，所述安装板顶部位于第一抛光台与第二抛光台上方皆安装有第四气缸，且第四气缸输出端安装有第三电机，所述第三电机输出端连接有板网，且板网底面设置有抛光垫，所述第四气缸两侧皆安装有第五气缸，且第五气缸输出端皆连接有位于抛光垫下方的接料盘。
7.通过采用上述技术方案，真空泵可用于抽真空吸附衬底，取料吸盘可吸取衬底，取料吸盘与拉力感应器和第分料台皆第二分料台可将重叠的衬底分开，第三电机可带动抛光垫给衬底抛光，接料盘可防止抛光液滴落在第一抛光台和第二抛光台上。
8.本发明进一步设置为，所述第四气缸输出端边缘连接有连接柱，且连接柱底部连接有套设在第三电机输出端外位于板网顶部的抛光液框，所述安装板顶部设置有抛光液箱，且抛光液箱两侧底部皆安装有液泵，所述液泵输出端分别于与两个第四气缸输出端的一根连接柱连接，且液泵输出端开口朝向抛光液框顶部。
9.通过采用上述技术方案，抛光液框可使抛光液均匀沁入抛光垫，抛光液箱可用于存放抛光液，液泵可将抛光液抽取到抛光液框内。
10.本发明进一步设置为，所述安装板内侧壁分别设置有与第一滑块和第二滑块配合的第一限位滑轨和第二限位滑轨。
11.通过采用上述技术方案，第一限位滑轨和第二限位滑轨可分别限制第一滑块和第二滑块的滑动。
12.本发明进一步设置为，所述取料吸盘顶部中间连接有穿过安装板和工作台与真空泵连接的第一软管，且翻转吸盘中间连接有穿过安装板和工作台与真空泵连接的第二软管。
13.通过采用上述技术方案，第一软管可用于取料吸盘吸附衬底，第二软管可用于翻转吸盘吸附衬底。
14.本发明进一步设置为，所述真空泵顶部位于第一抛光台与第二抛光台两侧皆安装有第六气缸，且每组第六气缸输出端皆连接有一个分别与第一抛光台和第二抛光台滑动连接的水箱，所述水箱内部设置有将水箱分割成净水箱与污水箱的隔板，所述水箱顶部安装有输出端延伸进净水箱的水泵，且水箱顶部另一侧安装有热风机，所述水泵与热风机输出端皆连接有弯管，所述工作台顶部分别设置有包裹第一抛光台和第二抛光台的第三软管，且第三软管底部与污水箱连接。
15.通过采用上述技术方案，第六气缸可推动水泵及热风机连接的弯管朝向第一抛光台或第二抛光台，水箱通过隔板分割，可用于存放净水和污水，水泵可抽取水箱内的净水通过弯管对衬底表面进行冲洗，热风机可通过弯管使衬底表面干燥，第三软管可便于引导污水流入污水箱。
16.本发明进一步设置为，所述工作台靠近第一滑块的一端安装有第一气缸，且第一气缸输出端连接有载料板。
17.通过采用上述技术方案，第一气缸可推动载料板，使最上方的衬底与第一分料台呈同一水平线。
18.本发明进一步设置为，所述抛光液框底部边缘设置有包裹抛光垫的防溅框，所述工作台两侧侧面相反的一端皆转动连接有柜门。
19.通过采用上述技术方案，防溅框可防止抛光时抛光液飞溅，柜门便于水箱的添水排水工作，且便于对工作台内部进行检修。
20.本发明进一步设置为，所述第一限位滑轨与第二限位滑轨一端皆安装有第一电机，且第一电机输出端连接有分别与第一滑块和第二滑块螺纹连接的丝杆。
21.通过采用上述技术方案，第一电机和丝杆可控制第一滑块与第二滑块的移动。
22.本发明进一步设置为，所述第一分料台、第二分料台、第一抛光台、中转台与第二抛光台顶面皆在同一水平线。
23.通过采用上述技术方案，第一分料台、第二分料台、第一抛光台、中转台与第二抛光台顶面皆在同一水平线便于衬底移动至不同的工作区域。
24.本发明还提出了一种光有源器件半导体衬底的数控抛光工艺，包括以下步骤：
25.步骤一：将抛光液添加入抛光液箱内，接着打开柜门，将水添加入水箱的净水箱内，关闭柜门，再将成摞的衬底放置在载料板上，第一气缸推动载料板，使最上方的衬底与第一分料台顶面位于同一水平线，启动真空泵；
26.步骤二：第一电机带动丝杆旋转，控制第一滑块带动取料吸盘移动至载料板上方，第二气缸即可推动取料吸盘贴近衬底，第一软管导通，将衬底吸附，第二气缸收缩抬起取料吸盘及被吸附的衬底，接着第一电机控制第一滑块将吸附衬底的取料吸盘移动至第一分料台上方，第二气缸伸出，使取料吸盘带动衬底移动至第一分料台上，第一分料台导通吸附衬底底部，接着第二气缸收缩，若拉力感应器未感应到较强拉力，第一电机带动第一滑块使取料吸盘移动至第二分料台上方重复上述操作，若拉力感应器感应到较强拉力，即使第一分料台或第二分料台关闭，第二气缸收缩，第一滑块带动取料吸盘将衬底放置在第一抛光台顶部，接着第一滑块带动取料吸盘复位；
27.步骤三：液泵将抛光液箱内的抛光液吸取到抛光液框内，第五气缸伸出，推动接料盘远离抛光垫，第一抛光台顶部的第四气缸推动第三电机下降，带动抛光垫移动至贴紧衬底顶部，抛光液从抛光液框底部的开孔及板网上的网孔沁入抛光垫，接着第三电机启动带动抛光垫旋转，对衬底顶部进行抛光，抛光时，防溅框可包裹衬底，防止抛光液飞溅；
28.步骤四：衬底顶面抛光完成后，第四气缸收缩，带动抛光垫脱离衬底，第五气缸收缩，带动接料盘复位至抛光垫底部，防止抛光液继续落到衬底上，然后第六气缸推动水箱及水泵和热风机上升，使弯管朝向衬底顶面，水泵将净水箱内的净水抽出，通过弯管冲洗掉衬底顶部的抛光液残留，冲洗后的污水通过第三软管流入污水箱，接着热风机的热风通过弯管吹衬底顶部，使衬底干燥，第六气缸即可收缩；
29.步骤五：第一电机带动丝杆旋转，控制第二滑块带动翻转吸盘移动至第一抛光台上方，第三气缸推动翻转吸盘下降，第二软管导通，使翻转吸盘吸附抛光垫，接着第三气缸收缩，带动翻转吸盘上升，第一电机带动翻转吸盘移动至中转台上方，第三气缸伸出，第二软管闭合，将衬底放置在中转台上，中转台导通将衬底吸附，然后第二电机带动翻转吸盘翻转一百八十度，第一电机与第三气缸带动翻转吸盘从衬底底面将衬底吸附，接着第三气缸带动第二连接块和翻转吸盘上升，第二电机带动翻转吸盘翻转一百八十度，第一电机与第三气缸带动翻转吸盘将衬底底面朝上放置在第二抛光台顶部，最后第二滑块复位；
30.步骤六：第二抛光台上方的第四气缸伸出，重复步骤三与步骤四，即可将衬底抛光完成；
31.步骤七：水箱内的进水使用完或污水箱满了后，可开启柜门，向净水箱内添加净水，或排出污水箱内的污水。
32.综上所述，本发明主要具有以下有益效果：
33.1、本发明通过在第四气缸上安装一组控制接料盘的第五气缸，且在水箱上安装水泵与热风机，在衬底一面抛光完成后，接料盘挡在抛光垫与抛光台之间，防止抛光垫上的抛
光液滴落在衬底上，水泵与热风机再将衬底抛光完成的一面清洗干燥，防止在抛光衬底另一面时衬底上的残留物使衬底不平整降低抛光效果；
34.2、本发明通过在取料吸盘与第一连接块之间安装拉力感应器，在工作台上设置第一分料台与第二分料台，通过第一分料台或第二分料台吸附衬底底面，取料吸盘吸附衬底顶面，第二气缸收缩，即可根据拉力感应器感受到的拉力判断取料吸盘吸取的衬底有无重叠，防止抛光时，重叠的两片或三片衬底影响抛光。
附图说明
35.图1为本发明第一视角的结构示意图；
36.图2为本发明第二视角的结构示意图；
37.图3为本发明的剖视图；
38.图4为本发明图1中a的放大图；
39.图5为本发明图2中b的放大图；
40.图6为本发明图3中c的放大图。
41.图中：1、工作台；2、安装板；3、第一气缸；4、载料板；5、真空泵；6、第一限位滑轨；7、第一滑块；8、第一电机；9、丝杆；10、第一软管；11、第二气缸；12、第一连接块；13、拉力感应器；14、取料吸盘；15、第一分料台；16、第二分料台；17、第一抛光台；18、中转台；19、第二抛光台；20、第二限位滑轨；21、第二滑块；22、第二软管；23、第三气缸；24、第二连接块；25、第二电机；26、翻转吸盘；27、第四气缸；28、第三电机；29、连接柱；30、抛光液框；31、板网；32、抛光垫；33、第五气缸；34、接料盘；35、防溅框；36、抛光液箱；37、液泵；38、柜门；39、第六气缸；40、水箱；41、隔板；42、水泵；43、弯管；44、热风机；45、第三软管。
具体实施方式
42.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
43.下面根据本发明的整体结构，对其实施例进行说明。
44.一种光有源器件半导体衬底的数控抛光装置，如图1
‑
6所示，包括工作台1，工作台1顶部两侧皆设置有安装板2，且工作台1内部底部安装有真空泵5，可抽真空，用于吸附衬底，一块安装板2内侧壁一端滑动连接有第一滑块7，且另一块安装板2内侧壁远离第一滑块7的一端滑动连接有第二滑块21，第一滑块7一端两侧皆安装有第二气缸11，第二气缸11可推动取料吸盘14进行取放料，且第二气缸11输出端连接有第一连接块12，第一连接块12底部两侧皆安装有拉力感应器13，可用于判断取料吸盘14吸取的料有无重叠，且拉力感应器13另一端连接有取料吸盘14，可用于取放料，第二滑块21一端两侧皆安装有第三气缸23，可推动翻转吸盘26取放料，且第三气缸23输出端连接有第二连接块24，第二连接块24上转动连接有翻转吸盘26，且第二连接块24一侧安装有输出端与翻转吸盘26连接的第二电机25，可带动翻转吸盘26翻转，真空泵5顶部靠近第一滑块7的一端连接有一组延伸至工作台1顶部的第一分料台15和第二分料台16，用于判断料有无重叠，且将料分开，且真空泵5顶部靠近第二滑块21的一端连接有延伸至工作台1顶部的第二抛光台19，真空泵5顶部位于第二分
料台16与第二抛光台19之间连接有延伸至工作台1顶部的第一抛光台17，第一抛光台17与第二抛光台19用于衬底不同面的抛光，且真空泵5顶部位于第二抛光台19与第一抛光台17之间连接有延伸至工作台1顶部与翻转吸盘26配合的中转台18，用于中转衬底，使衬底翻面，安装板2顶部位于第一抛光台17与第二抛光台19上方皆安装有第四气缸27，且第四气缸27输出端安装有第三电机28，第三电机28输出端连接有板网31，且板网31底面设置有抛光垫32，第四气缸27可推动第三电机28，使抛光垫32接触衬底对衬底进行抛光，第四气缸27两侧皆安装有第五气缸33，且第五气缸33输出端皆连接有位于抛光垫32下方的接料盘34，第五气缸33可控制接料盘34，便于防止抛光完成后抛光液滴落在衬底上。
45.请参阅图1、图2和图6，第四气缸27输出端边缘连接有连接柱29，且连接柱29底部连接有套设在第三电机28输出端外位于板网31顶部的抛光液框30，抛光液框30可用于暂时存放抛光液，安装板2顶部设置有抛光液箱36，可用于存放抛光液，且抛光液箱36两侧底部皆安装有液泵37，液泵37输出端分别于与两个第四气缸27输出端的一根连接柱29连接，且液泵37输出端开口朝向抛光液框30顶部，液泵37可将抛光液抽取到抛光液框30内。
46.请参阅图1和图2，安装板2内侧壁分别设置有与第一滑块7和第二滑块21配合的第一限位滑轨6和第二限位滑轨20，第一限位滑轨6和第二限位滑轨20可分别限制第一滑块7和第二滑块21的滑动。
47.请参阅图1和图2，取料吸盘14顶部中间连接有穿过安装板2和工作台1与真空泵5连接的第一软管10，可用于取料吸盘14吸附衬底，且翻转吸盘26中间连接有穿过安装板2和工作台1与真空泵5连接的第二软管22，可用于翻转吸盘26吸附衬底。
48.请参阅图3，真空泵5顶部位于第一抛光台17与第二抛光台19两侧皆安装有第六气缸39，可控制水箱40升降，可带动水箱40移动，且每组第六气缸39输出端皆连接有一个分别与第一抛光台17和第二抛光台19滑动连接的水箱40，水箱40内部设置有将水箱40分割成净水箱与污水箱的隔板41，水箱40通过隔板41分割，可用于存放净水和污水，水箱40顶部安装有输出端延伸进净水箱的水泵42，且水箱40顶部另一侧安装有热风机44，水泵42与热风机44可清洗抛光后衬底的表面，水泵42与热风机44输出端皆连接有弯管43，水泵42可抽取净水通过弯管43对衬底表面进行冲洗，热风机44可通过弯管43使衬底表面干燥，工作台1顶部分别设置有包裹第一抛光台17和第二抛光台19的第三软管45，且第三软管45底部与污水箱连接，可便于引导污水流入污水箱。
49.请参阅图2，工作台1靠近第一滑块7的一端安装有第一气缸3，且第一气缸3输出端连接有载料板4，第一气缸3可推动载料板4，使最上方的衬底与第一分料台15呈同一水平线。
50.请参阅图1和6，抛光液框30底部边缘设置有包裹抛光垫32的防溅框35，可防止抛光时抛光液飞溅，工作台1两侧侧面相反的一端皆转动连接有柜门38，便于水箱40的添水排水工作，且便于对工作台1内部进行检修。
51.请参阅图1和图2，第一限位滑轨6与第二限位滑轨20一端皆安装有第一电机8，且第一电机8输出端连接有分别与第一滑块7和第二滑块21螺纹连接的丝杆9，第一电机8和丝杆9可控制第一滑块7与第二滑块21的移动。
52.请参阅图1，第一分料台15、第二分料台16、第一抛光台17、中转台18与第二抛光台19顶面皆在同一水平线，便于衬底移动至不同的工作区域。
53.一种光有源器件半导体衬底的数控抛光工艺，如图1
‑
6所示，包括以下步骤：
54.步骤一：将抛光液添加入抛光液箱36内，接着打开柜门38，将水添加入水箱40的净水箱内，关闭柜门38，再将成摞的衬底放置在载料板4上，第一气缸3推动载料板4，使最上方的衬底与第一分料台15顶面位于同一水平线，启动真空泵5；
55.步骤二：第一电机8带动丝杆9旋转，控制第一滑块7带动取料吸盘14移动至载料板4上方，第二气缸11即可推动取料吸盘14贴近衬底，第一软管10导通，将衬底吸附，第二气缸11收缩抬起取料吸盘14及被吸附的衬底，接着第一电机8控制第一滑块7将吸附衬底的取料吸盘14移动至第一分料台15上方，第二气缸11伸出，使取料吸盘14带动衬底移动至第一分料台15上，第一分料台15导通吸附衬底底部，接着第二气缸11收缩，若拉力感应器13未感应到较强拉力，第一电机8带动第一滑块7使取料吸盘14移动至第二分料台16上方重复上述操作，若拉力感应器13感应到较强拉力，即使第一分料台15或第二分料台16关闭，第二气缸11收缩，第一滑块7带动取料吸盘14将衬底放置在第一抛光台17顶部，接着第一滑块7带动取料吸盘14复位；
56.步骤三：液泵37将抛光液箱36内的抛光液吸取到抛光液框30内，第五气缸33伸出，推动接料盘34远离抛光垫32，第一抛光台17顶部的第四气缸27推动第三电机28下降，带动抛光垫32移动至贴紧衬底顶部，抛光液从抛光液框30底部的开孔及板网31上的网孔沁入抛光垫32，接着第三电机28启动带动抛光垫32旋转，对衬底顶部进行抛光，抛光时，防溅框35可包裹衬底，防止抛光液飞溅；
57.步骤四：衬底顶面抛光完成后，第四气缸27收缩，带动抛光垫32脱离衬底，第五气缸33收缩，带动接料盘34复位至抛光垫32底部，防止抛光液继续落到衬底上，然后第六气缸39推动水箱40及水泵42和热风机44上升，使弯管43朝向衬底顶面，水泵42将净水箱内的净水抽出，通过弯管43冲洗掉衬底顶部的抛光液残留，冲洗后的污水通过第三软管45流入污水箱，接着热风机44的热风通过弯管43吹衬底顶部，使衬底干燥，第六气缸39即可收缩；
58.步骤五：第一电机8带动丝杆9旋转，控制第二滑块21带动翻转吸盘26移动至第一抛光台17上方，第三气缸23推动翻转吸盘26下降，第二软管22导通，使翻转吸盘26吸附抛光垫，接着第三气缸23收缩，带动翻转吸盘26上升，第一电机8带动翻转吸盘26移动至中转台18上方，第三气缸23伸出，第二软管22闭合，将衬底放置在中转台18上，中转台18导通将衬底吸附，然后第二电机25带动翻转吸盘26翻转一百八十度，第一电机8与第三气缸23带动翻转吸盘26从衬底底面将衬底吸附，接着第三气缸23带动第二连接块24和翻转吸盘26上升，第二电机25带动翻转吸盘26翻转一百八十度，第一电机8与第三气缸23带动翻转吸盘26将衬底底面朝上放置在第二抛光台19顶部，最后第二滑块21复位；
59.步骤六：第二抛光台上方的第四气缸27伸出，重复步骤三与步骤四，即可将衬底抛光完成；
60.步骤七：水箱40内的进水使用完或污水箱满了后，可开启柜门38，向净水箱内添加净水，或排出污水箱内的污水。
61.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，但本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对发明的限制，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合，本领域技术人员在阅读完本说明书后可在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下，可以根据需要对实施例做出没有创造性贡献的修改、替换和变
型等，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。