一种游星轮外圈滚道装置以及外圈驱动系统的制作方法

本技术涉及半导体加工设备，具体而言，涉及一种游星轮外圈滚道装置以及外圈驱动系统。

背景技术：

1、半导体晶圆片（晶体圆片）加工是半导体器件、芯片制造的重要环节，半导体晶圆片的研磨抛光是晶圆片最为关键的加工处理工序。当前，高档数控晶圆片研磨抛光机床主要采用上、下研磨盘和双驱动游星轮结构，下研磨盘又称作机床工作台，游星轮在上研磨盘和机床工作台之间，晶圆片含在游星轮腹孔内、并能够随游星轮运动，在运动过程中对晶圆片进行研磨抛光加工。所谓高档数控晶圆片研磨抛光机床、或柔性加工生产线，就是对游星轮的自转、公转、转速、转向和上研磨盘的转速、转向、机床工作台的转速、转向以及对晶圆片压力等各参数能够智能控制，使晶圆片获得更高的加工效率和加工质量。在高档数控晶圆片加工机床上，游星轮的运行轨迹极为重要，游星轮的轮齿分别与中心驱动系统的外齿和外圈驱动系统的内齿相啮合，中心驱动系统和外圈驱动系统带动游星轮运动、实现游星轮的自转和公转，机床的数控系统能够通过中心驱动系统和外圈驱动系统对游星轮的自转、公转、转速、转向等参数进行智能控制，从而获得对晶圆片的最佳研磨抛光效果，同时，还能够实现对研磨盘的“自磨损修正”功能，使研磨盘能够长期保持在高精度状态下运行，减少了对研磨盘的修正频率和时间，延长了研磨盘的使用寿命。

2、目前，游星轮外圈驱动系统主要采用销齿传动机构，销齿圈为较大的圈状结构，由内、外两层销齿构成，内层销齿与游星轮的轮齿啮合，以实现游星轮的外圈驱动，外层销齿与主动齿轮的轮齿啮合，以获取销齿圈的驱动动力，主动齿轮与减速机、电机相连接；销齿圈通过一组多个滚轮支撑与环形导轨连接、构成环形回转转动副；工作时，电机通过减速机带动主动齿轮，主动齿轮通过外层销齿带动销齿圈转动，销齿圈的内层销齿带动游星轮转动。

3、但是，由于销齿圈的支撑是一组多个滚轮与环形导轨结构，所以运行过程中某些滚轮在环形导轨上经常出现无规律地跳振，滚轮的跳动会引起销齿圈的振动，销齿圈的振动会直接传至游星轮，使游星轮出现运行不平稳、甚至震动，游星轮运行不平稳、或震动会导致晶圆片的研磨抛光质量下降、甚至造成晶圆片的报废。

技术实现思路

1、本技术的目的在于提供一种游星轮外圈滚道装置以及外圈驱动系统，旨在解决相关技术中游星轮运行不平稳或震动而导致晶圆片的研磨抛光质量下降、甚至造成晶圆片报废的缺陷。

2、本技术的额外方面和优点将部分地在下面的描述中阐述，并且部分地将从描述中变得显然，或者可以通过本技术的实践而习得。

3、根据本技术的第一方面，提供一种游星轮外圈滚道装置，包括销齿圈和外圈座；其中：

4、所述销齿圈环绕设置于机床工作台的外侧，所述销齿圈以所述机床工作台的圆心作为转动中心与所述机床工作台相对转动；

5、所述外圈座套设在所述机床工作台的外侧，所述销齿圈转动于所述外圈座的顶部；

6、所述销齿圈的下表面开设有环形结构的上滚道槽，所述外圈座的上表面开设有环形结构的下滚道槽，所述上滚道槽和所述下滚道槽叠合构成环形滚道，在所述环形滚道内装有若干个滚珠，所述滚珠能够在所述环形滚道内滚动。

7、在本技术的一种示例性实施例中，所述上滚道槽截面的顶壁设置为半圆形，所述上滚道槽一侧的侧壁设置为铅垂面；所述下滚道槽截面的底壁设置为半圆形，所述下滚道槽一侧的侧壁设置为铅垂面，所述上滚道槽的铅垂面与所述下滚道槽的铅垂面相对设置在所述环形滚道的两侧。

8、在本技术的一种示例性实施例中，所述外圈座与所述销齿圈之间设置有用于对二者之间间隙起到密封作用的密封结构，所述密封结构位于所述环形滚道的内侧。

9、在本技术的一种示例性实施例中，所述密封结构包括第一密封件和第二密封件，所述第一密封件与所述外圈座的顶部固定连接，所述第二密封件与所述销齿圈的底部固定连接，所述第一密封件和所述第二密封件均为迷宫密封槽，且所述第一密封件与所述第二密封件相互插接适配。

10、在本技术的一种示例性实施例中，所述销齿圈包括一个齿轮圈和若干个销轴，所述若干个销轴以周向均匀分布的方式与所述齿轮圈的内侧相对固定。

11、在本技术的一种示例性实施例中，所述齿轮圈上表面的内侧开设有若干个销孔，所述销轴与所述销孔一一对应，且所述销轴与所述销孔插接适配。

12、在本技术的一种示例性实施例中，所述齿轮圈在所述销孔的下方设置有齿圈内壁，所述销孔的轴线距所述齿圈内壁的距离在大于0、小于2/5销孔直径的范围内。

13、在本技术的一种示例性实施例中，所述销轴为台阶轴。

14、根据本技术的第二方面，提供一种外圈驱动系统，包括上述所述的一种游星轮外圈滚道装置。

15、在本技术的一种示例性实施例中，还包括游星轮外圈贴带传动装置和游星轮外圈升降闪停装置。

16、在本技术的一种示例性实施例中，所述游星轮外圈贴带传动装置包括：主动机构、传动机构和从动机构；其中，

17、所述主动机构用于提供旋转动力；

18、所述传动机构包括主动轮、从动轮以及双面同步带，所述主动机构用于带动所述主动轮旋转；所述从动轮位于所述主动轮的水平一侧；所述双面同步带的内侧具有内齿结构，外侧具有外齿结构，所述双面同步带环绕于所述主动轮与所述从动轮之间，所述双面同步带的内齿结构与所述主动轮和所述从动轮相啮合；

19、所述从动机构包括大圈同步带，所述大圈同步带的周向外壁具有带齿结构，所述大圈同步带的带齿结构与所述双面同步带的外齿结构相啮合，所述大圈同步带套设于所述销齿圈的外侧并与所述销齿圈固定连接。

20、在本技术的一种示例性实施例中，所述双面同步带的外齿结构与所述大圈同步带的带齿结构为共轭同步带齿。

21、在本技术的一种示例性实施例中，所述大圈同步带为闭合环形同步带；或者，

22、所述大圈同步带具有一个或多个缺口，所述缺口的长度应为所述双面同步带中外齿结构节距的整数倍，并且所述缺口的长度需要小于所述双面同步带能够与所述大圈同步带啮合的长度。

23、在本技术的一种示例性实施例中，所述双面同步带靠近所述大圈同步带的一侧为弧形，所述双面同步带的弧形一侧的齿结构与所述大圈同步带的带齿结构完全啮合。

24、在本技术的一种示例性实施例中，所述游星轮外圈升降闪停装置包括用于带动游星轮外圈沿竖直方向移动的升降机构，以及用于使升降机构瞬间停止对游星外圈升降的闪停机构；其中，所述升降机构包括：

25、驱动装置，用于提供旋转动力；

26、丝轴，沿竖直方向设置，所述驱动装置带动所述丝轴转动，所述丝轴用于传输所述旋转动力，所述丝轴顶部的周向侧壁加工有螺纹结构；

27、丝母，螺纹连接于所述丝轴的顶部，通过所述丝轴转动能够使所述丝母沿竖直方向移动，所述丝母用于带动游星轮外圈升降；

28、所述闪停机构包括：

29、活动卡接件，与所述丝轴底部之间设置有能够使所述活动卡接件沿着所述丝轴的长度方向滑动但无法沿水平方向相对转动的卡接结构；

30、固定卡接件，位于所述活动卡接件的上方，能够与所述活动卡接件形成卡接使二者相对固定，所述固定卡接件始终处于固定状态；

31、传动卡接件，位于所述活动卡接件的下方，能够与所述活动卡接件形成卡接使二者相对固定，所述驱动装置带动所述活动卡接件转动；

32、位移装置，用于带动所述活动卡接件上升或下降，当需要使所述驱动装置带动所述丝轴转动时，所述位移装置带动所述活动卡接件下降，使所述活动卡接件与所述传动卡接件卡接固定；当需要使所述丝轴闪停时，所述位移装置带动所述活动卡接件上升，使所述活动卡接件的与所述固定卡接件卡接固定。

33、在本技术的一种示例性实施例中，所述位移装置包括：

34、弹性组件，具有弹性性能，能够带动所述活动卡接件向上移动，使所述活动卡接件与所述固定卡接件卡接固定；

35、永磁环，具有磁性性能，环绕并固设于所述活动卡接件的周向外壁；

36、线圈环，与电源电连接，环绕于所述永磁环的外侧，通电后能够与所述永磁环之间发生磁极反应，使所述永磁环和所述活动卡接件克服所述弹性组件的弹力后一同向下移动，使所述活动卡接件与所述传动卡接件卡接固定。

37、在本技术的一种示例性实施例中，所述卡接结构包括花键套和花键轴，所述花键轴与所述花键套滑动适配，二者之一沿所述丝轴的轴线方向固设于所述丝轴的底部，另外之一固设于所述活动卡接件顶部的中心处。

38、在本技术的一种示例性实施例中，所述花键套固设于所述活动卡接件顶部的中心，所述花键轴沿竖直方向固设于所述丝轴的底部，所述花键套贯穿所述固定卡接件并与所述固定卡接件转动连接，所述花键轴插接于所述花键套的内部；所述弹性组件包括：

39、拉杆，沿竖直方向穿设于所述丝轴的内部，并沿着竖直方向与所述丝轴滑动连接；

40、挡块，所述活动卡接件的内部开设有空腔，所述空腔位于所述花键套的下方，所述挡块位于所述空腔内与所述活动卡接件在竖直方向上形成卡接，所述拉杆的底部从所述花键套内穿过并伸入至所述空腔内与所述挡块固定连接；

41、滑动块，所述丝轴的顶部沿竖直方向开设有滑动腔，所述滑动块位于所述滑动腔内沿竖直方向与所述丝轴滑动连接，所述拉杆的顶部伸入至所述滑动腔内与所述滑动块固定连接；

42、弹簧，所述丝轴在所述滑动腔的下方沿竖直方向开设有收纳腔，所述滑动腔与所述收纳腔相连通，所述弹簧位于所述收纳腔内并环绕于所述拉杆的外侧，所述弹簧的顶部与所述滑动块固定连接，所述弹簧的底部与所述收纳腔的内底壁固定连接。

43、本技术示例性实施例可以具有以下部分或全部有益效果：

44、在本技术示例实施方式所提供的一种游星轮外圈滚道装置中，通过在销齿圈的下表面开设上滚道槽，在外圈座的上表面开设下滚道槽，将销齿圈放置在外圈座的正上方，此时恰好上滚道槽位于下滚道槽的正上方，通过上滚道槽和下滚道槽的叠合形成了环形滚道，在环形滚道内放入若干个滚珠，当销齿圈在外圈座的上方发生转动时，滚珠在环形滚道内发生滚动。通过上述结构采用了环形滚道和滚珠作为支撑结构，使得外圈座、滚珠和销齿圈之间构成滚动运动副，而现有技术中，滚轮的结构复杂，所以在装配过程中一致性很难保证，销齿圈压在若干个滚轮上面，如果滚轮之间的高度一致性不好，在转动过程中环形导轨就会与其中的一些滚轮因不接触而发生无规律的上下振动。而滚珠因为其结构简单，容易装配，所以只需要保证在生产时，所有滚珠尺寸一致就不会发生振动现象。通过上述结构有效的提高了游星轮在转动过程中的稳定性，从而提高了晶圆的抛光质量。

45、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。