CN118150866A - 探针卡传送设备和方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种能够装载多个探针卡并且能够独立地替换探针卡的探针卡传送设备和方法。探针卡传送设备包括：第一装载模块，其处安装有第一探针卡，第一探针卡是替换探针卡；第二装载模块，其处安装有待替换的第二探针卡；以及手夹持器模块，手夹持器模块从用于半导体测试的探针台撤回第二探针卡，或将第一探针卡插入到探针台中。

Description

探针卡传送设备和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2022年12月6日在韩国知识产权局提交的第10-2022-0168502号韩国专利申请优先权，以及从该韩国专利申请产生的所有权益，该韩国专利申请的内容通过引用以其整体并入本文中。

技术领域

本公开涉及探针卡传送设备和方法，以及更具体地，涉及可以用于半导体制造厂中的探针卡传送设备和方法。

背景技术

半导体制造工艺可以在半导体制造设备内连续进行，并且可以分为前端工艺和后端工艺。这里，前端工艺是指在晶片上形成电路图案以完成半导体芯片的工艺，而后端工艺是指评估通过前端工艺获得的完成产品的性能的工艺。

半导体制造设备可以安装在被称为晶圆厂(fab)的半导体制造厂内。晶片经历各种工艺，诸如沉积、光刻、蚀刻、离子注入、清洗、封装和检验，依次移动到执行每种工艺以生产半导体的设备。

一旦通过沉积、光刻、蚀刻和封装工艺获得半导体器件，则可以在探针台处执行检验工艺以测试半导体器件的电特性。探针卡传送机器人可以用于根据半导体器件的特性将探针卡传送至探针台，使得探针台内的检验工艺成为可能。

然而，传统的探针卡传送机器人只能装载单个探针卡，并且不能装载两个或更多个探针卡。因此，存在需要两个或更多个探针卡传送机器人来替换探针卡的问题。

发明内容

本公开的方面提供了能够装载多个探针卡并且能够独立地替换探针卡的探针卡传送设备和方法。

然而，本公开的方面不限于本文中阐述的那些。通过参考以下给出的本公开的详细描述，本公开的以上和其它方面对于本公开所属领域的普通技术人员将变得更加显而易见。

根据本公开的一个方面，探针卡传送设备包括：第一装载模块，其处安装有第一探针卡，第一探针卡是替换探针卡；第二装载模块，其处安装有待替换的第二探针卡；以及手夹持器模块，手夹持器模块从用于半导体测试的探针台撤回第二探针卡，或将第一探针卡插入到探针台中。

根据本公开的另一方面，探针卡传送设备包括：第一装载模块，其处安装有第一探针卡，第一探针卡是替换探针卡；第二装载模块，其处安装有待替换的第二探针卡；以及手夹持器模块，手夹持器模块从用于半导体测试的探针台撤回第二探针卡，或将第一探针卡插入到探针台中，其中，当提供第一探针卡时，探针卡传送设备自主地导航到定位有探针台的地点，当第二探针卡安装在第二装载模块上时，第一装载模块设置在比第二装载模块高的水平上，并且以旋转方式和线性方式中的一种方式移动，以及手夹持器模块设置在比第一装载模块和第二装载模块高的水平上，并且通过下降到定位有第一装载模块和第二装载模块的水平来装载或卸载第一探针卡和第二探针卡。

根据本公开的另一方面，探针卡传送方法包括：通过手夹持器模块，从探针台撤回第二探针卡；移动其中安装有第一探针卡的第一装载模块；通过手夹持器模块，将第二探针卡装载到设置在第一装载模块下方的第二装载模块上；通过手夹持器模块，卸载第一装载模块上的第一探针卡；以及通过手夹持器模块，将第一探针卡插入到探针台中。

应当注意，本公开的效果不限于以上描述的那些，并且本公开的其它效果将从以下描述中显而易见。

附图说明

通过参考附图详细描述本公开的示例性实施方式，本公开的以上和其它方面和特征将变得更加显而易见，在附图中：

图1是示出用于半导体操作测试的系统的内部配置的框图；

图2是示出图1的系统的探针台的内部配置的示意图；

图3是示出图1的系统的探针卡传送设备的内部配置的第一示例性示意图；

图4是示出探针卡传送设备的驱动单元的内部配置的示意图；

图5是示出图1的系统的探针卡传送设备的内部配置的第二示例性示意图；

图6是示出图1的系统的探针卡传送设备的内部配置的第三示例性示意图；

图7是示出探针卡传送设备的第一装载模块的工作原理的第一示例性示意图；

图8是示出探针卡传送设备的第一装载模块的工作原理的第二示例性示意图；

图9是示出探针卡传送设备的第一装载模块和第二装载模块的工作原理的第一示例性示意图；

图10是示出探针卡传送设备的第一装载模块和第二装载模块的工作原理的第二示例性示意图；

图11是示出探针卡传送设备的第二装载模块的工作原理的第一示例性示意图；

图12是示出探针卡传送设备的第二装载模块的工作原理的第二示例性示意图；

图13是示出探针卡传送设备的手夹持器模块的工作原理的示例性示意图；

图14是示出探针卡传送设备的手夹持器模块的性能的第一示例性示意图；

图15是示出探针卡传送设备的手夹持器模块的性能的第二示例性示意图；

图16是示出探针卡传送设备的操纵器单元的各种功能的第一示例性示意图；

图17是示出探针卡传送设备的操纵器单元的各种功能的第二示例性视图；

图18是示出如何确定探针卡的安装状态是否有利的第一示例性示意图；

图19是示出如何确定探针卡的安装状态是否有利的第二示例性示意图；

图20是示出图1的系统的探针卡传送设备的内部配置的第四示例性示意图；

图21是示出图1的系统的探针卡传送设备的内部配置的第五示例性示意图；

图22是示出根据本公开的第一个实施方式的替换探针卡的方法的流程图；

图23是示出根据本公开的第二个实施方式的替换探针卡的方法的流程图；以及

图24是示出根据本公开的第三个实施方式的替换探针卡的方法的流程图。

具体实施方式

下文将参考附图描述本公开的实施方式。相同的附图标记用于附图中相同的组件，并且省略了对其的冗余描述。

本公开涉及一种能够在半导体制造厂(或晶圆厂)内使用并且具有装载多个探针卡的能力的探针卡传送设备。根据本公开，即使当需要替换探针台内的探针卡时，提供单个探针卡传送设备也是足够的。因此，这导致节省了晶圆厂内的空间，并且提高了探针卡传送设备的实用性。

图1是示出用于半导体操作测试的系统的内部配置的框图。参照图1，系统100可以配置为包括探针卡110、探针台120和探针卡传送设备130。

探针卡110连接衬底(例如，晶片)和测试设备，以允许测试设备检验半导体的操作。探针卡110中的每个可以配备有接触衬底并且向衬底发送电信号的探针。测试设备可以使用发送到衬底和从衬底接收的电信号，以确定半导体的质量。

探针台120使用探针卡110和测试设备来检验具有多个半导体的衬底的电特性。为此目的，探针台120可以配置为包括测试腔室210、测试设备220、衬底支承单元230和相机模块240。

图2是示出图1的系统的探针台的内部配置的示意图。

参照图2，探针台120可以执行测试过程以检验衬底W的电特性。测试腔室210提供执行这种测试工艺的空间。

探针卡110可以安装在测试腔室210内的上部。如前所述，探针卡110可以连接到测试设备220以检验衬底W的电特性。测试设备220可以设置在测试腔室210的外部上表面附近以与探针卡110连接。

探针卡110可以在其下表面上包括一个或多个探针111。探针111可以在测试设备220的控制下将测试信号施加到衬底W上的每个半导体芯片。一旦通过相机模块240完成衬底W与探针卡110之间的对准，探针111可以与衬底W上的测试焊盘(即，半导体芯片)接触以施加测试信号。

测试设备220使用探针卡110以检验衬底W的电特性。测试设备220可以经由探针卡110上的探针111将电信号施加到衬底W上的每个半导体芯片，并且可以基于从每个半导体芯片返回的电信号来检验衬底W的电特性。

衬底支承单元230设置在测试腔室210内并且支承衬底W。衬底支承单元230可以调整衬底W的位置，以允许在测试腔室210内水平移动(在第一方向10或第二方向20上)。衬底支承单元230也可以调整衬底W的位置，以允许在测试腔室210内竖直移动(在第三方向30上)。

对于水平移动，衬底支承单元230可以调整衬底W的位置，使得衬底W上的测试焊盘与探针卡110上的探针111对准。对于竖直移动，衬底支承单元230可以调整衬底W的位置，使得测试焊盘与探针卡110上的探针111接触。一旦通过上对准相机240a和下对准相机240b完成衬底W和探针卡110之间的对准，衬底支承单元230可以调整衬底W的位置以进行竖直移动。

衬底支承单元230可以配置为包括卡盘模块232、旋转操作模块233、竖直操作模块234、卡盘台235和水平操作模块236。

卡盘模块232支承衬底W。卡盘模块232可以设置在测试腔室210内以面向探针卡110，并且可以包括在其上表面上的卡盘板231。这里，卡盘板231可以为待安装在其上的衬底W提供安装表面。

尽管在图2中未示出，但是卡盘模块232还可以包括真空形成板。真空形成板可以具有真空抽吸能力并且可以将已经着陆在卡盘板231上的衬底W粘附到卡盘板231上。如果卡盘模块232包括真空形成板，则真空形成板可以定位在卡盘板231下方。

旋转操作模块233旋转卡盘模块232。旋转操作模块233可以定位在卡盘模块232的下方，并且可以旋转卡盘模块232，以将衬底W上的测试焊盘与探针卡110上的探针111对准。

竖直操作模块234调整卡盘模块232(在第三方向30上)的竖直位置。竖直操作模块234可以定位在旋转操作模块233的下方，并且可以调整卡盘模块232的竖直位置，以使衬底W上的测试焊盘与探针卡110上的探针111接触。

卡盘台235支承卡盘模块232、旋转操作模块233和竖直操作模块234。卡盘台235可以定位在竖直操作模块234的下方。

水平操作模块236调整卡盘模块232(在第一方向10或第二方向20上)的水平位置。水平操作模块236可以定位在卡盘台235的下方，并且可以调整卡盘模块232的水平位置，以将衬底W上的测试焊盘与探针卡110上的探针111对准。

相机模块240将衬底W和探针卡110对准。相机模块240可以包括上对准相机240a和下对准相机240b。

上对准相机240a定位在测试腔室210的内部上侧。上对准相机240a可以从测试腔室210的内部上侧在向下的方向上捕获和获取衬底W上的图案的图像。尽管在图2中未示出，但是上对准相机240a可以通过具有桥状结构的操作模块水平移动(在第一方向10或第二方向20上)。

下对准相机240b定位在测试腔室210的内部下侧。下对准相机240b可以从测试腔室210的内部下侧在向上的方向上捕获和获取探针卡110上的探针111的图像。由上对准相机240a和下对准相机240b获取的图像可以用于对准衬底W和探针卡110。

尽管在图2中未示出，但是探针台120还可以包括加热单元和冷却单元以调节衬底W的温度。这里，加热单元加热卡盘板231，而冷却单元将冷却剂供应到卡盘板231中以冷却卡盘板231。加热单元和冷却单元可以设置在测试腔室210的外部或内部，并且探针台120可以控制加热单元和冷却单元以确保衬底W的温度适于测试工艺。

再次参照图1，探针卡传送设备130替换探针卡110。为此目的，探针卡传送设备130可以将探针卡110传送到定位有探针台120的地点，并且还可以将探针卡110装载到探针台120中或从探针台120卸载探针卡110。

探针卡传送设备130可以设置为车辆或机器人，其在半导体制造厂内自主导航以将探针卡110传送到定位有探针台120的地点。例如，探针卡传送设备130可以配置为自动引导车辆(AGV)或者配置为自主移动机器人(AMR)，该自动引导车辆是能够在没有驾驶员的情况下自动移动的工业车辆。

探针卡传送设备130可以包括用于装载和卸载探针卡110的夹持器。通过使用该夹持器，探针卡传送设备130可以将探针卡110带入到探针台120中，并且还可以将探针卡110从探针台120内移除。尽管在图2中未示出，但是测试腔室210可以包括在其侧壁上的窗，该窗可以打开和关闭，从而允许探针卡110的进入和退出。

为了替换探针卡110，即，为了将探针卡110传送到定位有探针台120的地点，以及为了将探针卡110装载到探针台120中或从探针台120卸载探针卡110，探针卡传送设备130可以包括驱动单元和操纵器单元。

图3是示出图1的系统的探针卡传送设备的内部配置的第一示例性示意图。参照图3，探针卡传送设备130可以配置为包括驱动单元310和操纵器单元320。

驱动单元310将探针卡传送设备130移动到其目的地。因此，探针卡传送设备130可以将探针卡110传送到定位有探针台120的地点。

图4是示出探针卡传送设备的驱动单元的内部配置的示意图。参照图4，驱动单元310可以配置为包括操作模块410、脚轮模块420、感测模块430、电力供应模块440和控制模块450。

操作模块410包括多个第一轮410a，并且通过第一轮410a沿着预定路径将探针卡传送设备130移动到目的地。操作模块410可以使用从电力供应模块440提供的电力，并且可以在控制模块450的控制下操作。

脚轮模块420包括多个第二轮，其尺寸比第一轮410a的尺寸小，并且通过第二轮改变探针卡传送设备130的驱动状态。脚轮模块420可以由能够吸收冲击或振动的材料形成，以允许相对于探针卡传送设备130的驱动方向或速度进行阻尼。因此，当探针卡传送设备130高速移动时，可以改善探针卡传送设备130的稳定性。虽然在图3和图4中没有明确示出，但是与操作模块410一样，脚轮模块420，可以安装在壳体H的下表面上，并且可以比操作模块410位于更外部。可选地，脚轮模块420可以不包括在驱动单元310中。

用于探针卡传送设备130的自主导航的感测模块430例如可以包括光检测和测距(LiDAR)传感器。感测模块430可以安装在壳体H的前侧上，但是可选地，其他感测模块430还可以安装在壳体H的其他侧上，诸如壳体H的横向侧、后侧或上侧，以提高感测效率。感测模块430的安装地点、类型和数量不受限制，并且可以根据使用目的而变化。

例如，感测模块430可以在探针卡传送设备130移动到目的地的同时检测障碍物。因此，探针卡传送设备130可以防止探针卡110掉落或由于与障碍物的碰撞而损坏探针卡110。

电力供应模块440向驱动单元310的组件中的每个(诸如操作模块410、脚轮模块420、感测模块430和控制模块450)提供电力。电力供应模块440可以连续地或可选地根据需要向驱动单元310的组件中的每个提供电力。

控制模块450控制驱动单元310的组件的整体操作。控制模块450还可以控制操纵器单元320的组件的整体操作，但是本公开不限于此。可选地，可以提供单独的控制模块，用于控制驱动单元310的组件的整体操作和用于控制操纵器单元320的组件的整体操作。

再次参照图3，操纵器单元320在探针卡传送设备130移动到定位有探针台120的地点的同时夹持并且传送探针卡110。一旦探针卡传送设备130到达定位有探针台120的地点，操纵器单元320就将探针卡110装载到探针台120上或从探针台120卸载探针卡110。

通常，在探针卡110用于半导体测试工艺的情况下，人类手动地将探针卡110装载到推车上，并且将推车传送到定位有探针台120的地点，用于直接装载。相反地，探针卡传送设备130是将自驱动机器人(即，驱动单元310)和能够操纵探针卡110的机器人(即，操纵器单元320)组合的系统，探针卡传送设备130能够在没有人工干预的情况下完全自动化探针卡110的分发和收集。

操纵器单元320可以包括多个装载模块，以使得能够同时执行探针卡的装载和卸载。操纵器单元320在图3中示出为包括两个装载模块，即第一装载模块510和第二装载模块520，但是本公开不限于此。可选地，操纵器单元320可以包括三个或更多个装载模块。

操纵器单元320将在下文中描述为包括两个装载模块，即第一装载模块510和第二装载模块520。

操纵器单元320可以配置为包括第一装载模块510、第二装载模块520、手夹持器模块530、机器人臂模块540和支承模块550。

第一装载模块510用于在探针卡传送设备130移动到目的地的同时装载探针卡110。这里，装载到第一装载模块510中的探针卡110指的是待安装在探针台120中的新的探针卡。

第一装载模块510可以在探针卡传送设备130移动的同时夹持探针卡110不移动，但是本公开不限于此。可选地，第一装载模块510可以使用真空抽吸以将探针卡110保持在平坦表面上的适当位置，或者可以设计成篮形状以将探针卡110容纳在其内部空间内。

类似于第一装载模块510，第二装载模块520提供可以装载探针卡110的安装表面。然而，第二装载模块520在探针卡传送设备130移动到目的地的同时不装载探针卡110。这是因为装载在第二装载模块520中的探针卡110是先前安装在探针台120中的、待用新的探针卡所替换的旧的探针卡。新的探针卡在下文中将被称为第一探针卡，并且旧的探针卡在下文中将被称为第二探针卡。

手夹持器模块530夹持并且装载和卸载探针卡110。如果第一装载模块510用于装载第一探针卡，并且第二装载模块520用于装载第二探针卡，则手夹持器模块530可以从第一装载模块510卸载第一探针卡，并且将第二探针卡装载到第二装载模块520中。

机器人臂模块540包括设置在机器人臂模块540的端部处的手夹持器模块530，并且控制手夹持器模块530的移动。机器人臂模块540可以控制手夹持器模块530在水平方向(或第一方向10或第二方向20)上移动，并且还可以控制手夹持器模块530在竖直方向(或第三方向30)上移动。可选地，机器人臂模块540可以控制手夹持器模块530斜对地(diagonally)移动。

手夹持器模块530和机器人臂模块540可以设置在第一装载模块510和第二装载模块520的上方，用于装载和卸载第一探针卡和第二探针卡。然而，如果第一探针卡和第二探针卡两者的装载/卸载被启用，则手夹持器模块530和机器人臂模块540可以设置在第一装载模块510和第二装载模块520之间或者第一装载模块510和第二装载模块520的下方。

支承模块550支承第一装载模块510、第二装载模块520和机器人臂模块540，其中手夹持器模块530安装在机器人臂模块540的端部处。支承模块550可以安装在驱动单元310的壳体H上，其中支承模块550的长度方向在竖直方向(或第三方向30)上对准。第一装载模块510、第二装载模块520和机器人臂模块540可以从支承模块550的不同侧延伸，并且可以设置在驱动单元310的壳体H上，其中第一装载模块510、第二装载模块520和机器人臂模块540的长度方向在水平方向(或第二方向20)上对准。

下文将更详细地描述第一装载模块510和第二装载模块520。

第一装载模块510和第二装载模块520可以在竖直方向(或第三方向30)上设置。当从顶部到底部竖直观察时，第一装载模块510和第二装载模块520可以在竖直方向上设置以彼此完全重叠。可选地，第一装载模块510和第二装载模块520可以在竖直方向上设置以彼此部分重叠。又可选地，第一装载模块510和第二装载模块520可以在竖直方向上设置为彼此不重叠。

如前所述，第一装载模块510可以装载待被替换的探针卡110，即第一探针卡，并且第二装载模块520可以装载待被替换的探针卡110，即第二探针卡。在这种情况下，第一装载模块510可以设置在比第二装载模块520高的水平上，但是本公开不限于此。可选地，参照图5，第一装载模块510可以设置在比第二装载模块520低的水平上。又可选地，参照图6，第一装载模块510和第二装载模块520可以设置在相同的水平上。图5是示出探针卡传送设备的内部配置的第二示例性示意图，并且图6是示出探针卡传送设备的内部配置的第三示例性示意图。

参照图7，当第一装载模块510设置在比第二装载模块520高的水平上时，第一装载模块510可以在水平方向(或第一方向10或第二方向20)上旋转。图7示出了第一装载模块510在向左方向上旋转的示例，但是可选地，第一装载模块510也可以在向右方向上旋转。

又可选地，参照图8，第一装载模块510可以在水平方向(或第一方向10)上线性移动。图8示出了第一装载模块510在向左方向上线性移动的示例，但是第一装载模块510也可以在向右方向上线性移动。

如果第一装载模块510在水平方向上以旋转方式或线性方式移动，则可以允许手夹持器模块530将第二探针卡装载到第二装载模块520上。图7是示出探针卡传送设备的第一装载模块的工作原理的第一示例性示意图，并且图8是示出探针卡传送设备的第一装载模块的工作原理的第二示例性示意图。

当第一装载模块510在水平方向上以旋转方式或线性方式移动时，第二装载模块520的位置可以被固定，但本公开不限于此。可选地，第二装载模块520也可以在水平方向上以旋转方式或线性方式移动。

当第一装载模块510和第二装载模块520两者设置成可移动时，第二装载模块520可以在与第一装载模块510不同的方向上移动，以将其顶部暴露于手夹持器模块530。例如，参照图9，如果第一装载模块510在向左方向上旋转，则第二装载模块520可以在向右方向上旋转，但本公开不限于此。可选地，第一装载模块510可以在向右方向上旋转，而第二装载模块520可以在向左方向上旋转。图9是示出探针卡传送设备130的第一装载模块510和第二装载模块520的工作原理的第一示例性示意图。

可选地，参照图10，如果第一装载模块510在向左方向上线性移动，则第二装载模块520可以在向右方向上线性移动，但本公开不限于此。可选地，第一装载模块510可以在向右方向上线性移动，而第二装载模块520可以在向左方向上线性移动。图10是示出探针卡传送设备的第一装载模块和第二装载模块的工作原理的第二示例性示意图。

同时，当第一装载模块510在向左方向上旋转时，第二装载模块520在向右方向上线性移动也是可能的。另外，当第一装载模块510在向左方向上线性移动时，第二装载模块520在向右方向上旋转也是可能的。此外，当第一装载模块510在向右方向上旋转时，第二装载模块520在向左方向上线性移动也是可能的。而且，当第一装载模块510在向右方向上线性移动时，第二装载模块520在向左方向上旋转也是可能的。

第一装载模块510可以具有固定位置。在这种情况下，为了将定位在第一装载模块510下方的第二装载模块520暴露于手夹持器模块530，第二装载模块520可以移动。例如，参照图11，第二装载模块520可以在水平方向(或第一方向10或第二方向20)上旋转。图11示出了第二装载模块520在向右方向上旋转的示例，但是第二装载模块520也可以在向左方向上旋转。图11是示出探针卡传送设备的第二装载模块的工作原理的第一示例性示意图。

可选地，参照图12，第二装载模块520可以在水平方向(或第一方向10)上线性移动。图12示出第二装载模块520在向右方向上线性移动的示例，但是第二装载模块520也可以在向左方向上线性移动。图12是示出探针卡传送设备的第二装载模块的工作原理的第二示例性示意图。

当第二装载模块520移动时，手夹持器模块530可以与第二装载模块520一起移动，以将第二探针卡装载到第二装载模块520上。在这种情况下，参照图13，考虑到第二装载模块520的移动方向和速度，手夹持器模块530可以移动到与第二装载模块520已经移动的地点对应的地点。图13是示出探针卡传送设备的手夹持器模块的工作原理的示例性示意图。

当第一装载模块510设置在比第二装载模块520低的水平上时，为了将第一装载模块510暴露于手夹持器模块530，第一装载模块510可以移动，而第二装载模块520可以具有固定位置。在这种情况下，第一装载模块510可以以与图11和图12的第二装载模块520相同的方式旋转或线性移动。

可选地，为了将第一装载模块510暴露于手夹持器模块530，第一装载模块510和第二装载模块520两者可以移动。在这种情况下，第一装载模块510和第二装载模块520可以如图9和图10所描绘的在不同的方向上旋转或线性移动。第一装载模块510和第二装载模块520中的一个旋转而另一个模块线性移动也是可能的。

可选地，为了将第一装载模块510暴露于手夹持器模块530，第二装载模块520可以移动，而第一装载模块510可以具有固定位置。在这种情况下，第二装载模块520可以以与图7和图8的第一装载模块510相同的方式旋转或线性移动。

当第一装载模块510和第二装载模块520设置在相同的水平上时，第一装载模块510和第二装载模块520两者可以暴露于手夹持器模块530。因此，第一装载模块510和第二装载模块520两者可以保持固定而不移动，但是本公开不限于此。第一装载模块510和第二装载模块520中的至少一个移动也是可能的。

同时，当第一装载模块510和第二装载模块520两者暴露于手夹持器模块530时，第一装载模块510和第二装载模块520两者不必设置在相同的水平处。换句话说，第一装载模块510和第二装载模块520中的一个可以设置在比另一个模块高的水平上。在这种情况下，第一装载模块510和第二装载模块520可以竖直地设置成彼此不重叠，但是第一装载模块510和第二装载模块520设置成彼此部分重叠，只要它们能够装载和卸载探针卡110即可，这也是可能的。

如前所述，手夹持器模块530可以夹持并且装载或卸载探针卡110。在这种情况下，参照图14，手夹持器模块530可以在竖直方向(或第三方向30)上移动，接近第一装载模块510，以及或者卸载位于第一装载模块510上的第一探针卡、或者将第二探针卡装载到第二装载模块520上。图14是示出探针卡传送设备的手夹持器模块的性能的第一示例性示意图。

然而，本公开不限于此。可选地，参照图15，如果第一装载模块510和第二装载模块520在竖直方向上移动以接近手夹持器模块530，则手夹持器模块530可以从第一装载模块510卸载第一探针卡或将第二探针卡装载到第二装载模块520上。图15是示出探针卡传送设备的手夹持器模块的性能的第二示例性示意图。

图14示出了第一装载模块510和第二装载模块520不在竖直方向上移动的示例，并且图15示出了手夹持器模块530不在竖直方向上移动的示例。然而，本公开不限于图14和图15的示例。可选地，第一装载模块510、第二装载模块520和手夹持器模块530全部可以设置成在竖直方向上可移动，或者第一装载模块510和第二装载模块520中的一个以及手夹持器模块530可以设置成在竖直方向上可移动。

操纵器单元320还可以包括用于检验探针卡110的安装状态的模块。例如，参照图16，操纵器单元320还可以包括图像采集传感器610。图16是示出探针卡传送设备的操纵器单元的各种功能的第一示例性示意图。

当第一探针卡安装在第一装载模块510上时，图像采集传感器610可以获取包括第一装载模块510和第一探针卡两者的图像。例如，图像采集传感器610可以被提供为视觉传感器。

图像采集传感器610可以安装在机器人臂模块540上以获取包括第一装载模块510和第一探针卡两者的图像。然而，图像采集传感器610的地点没有特别限制，只要图像采集传感器610能够适当地测量第一探针卡的安装状态即可。

图像采集传感器610可以与驱动单元310的控制模块450链接。控制模块450可以基于由图像采集传感器610获取的图像来确定第一探针卡是否正确地安装在第一装载模块510的安装表面内。

如前所述，控制操纵器单元320的组件的整体操作的控制模块可以与控制驱动单元310的组件的整体操作的控制模块450分开提供。控制驱动单元310的组件的整体操作的控制模块450将在下文中被称为第一控制模块，并且控制操纵器单元320的组件的整体操作的控制模块将在下文中被称为第二控制模块。在这种情况下，图像采集传感器610可以与第二控制模块链接，并且第二控制模块可以基于由图像采集传感器610获取的图像来确定第一探针卡是否正确地安装在第一装载模块510的安装表面内。

图像采集传感器610已经被描述为用于确定第一探针卡是否正确地安装在第一装载模块510的安装表面内的传感器，但是本公开不限于此。图像采集传感器610也可以确定第二探针卡是否正确地安装在第二装载模块520的安装表面内。

参照图17，作为用于检验探针卡110的安装状态的模块的操纵器单元320还可以包括多个存在/不存在传感器620a、620b……和620n。图17是描述探针卡传送设备的操纵器单元的各种功能的第二示例性视图。

存在/不存在传感器620a、620b……和620n可以通过测量第一装载模块510的安装表面630和第一探针卡之间的距离，确定第一探针卡是否正确地定位在第一装载模块510的安装表面630上。类似地，存在/不存在传感器620a、620b……和620n可以通过测量第二装载模块520的安装表面630和第二探针卡之间的距离，确定第二探针卡是否正确地定位在第二装载模块520的安装表面630上。存在/不存在传感器620a、620b……和620n可以被提供作为例如超声传感器。

存在/不存在传感器620a、620b……和620n可以安装在第一装载模块510或第二装载模块520的安装表面630上，以确定每个探针卡110是否正确地定位在第一装载模块510或第二装载模块520上。与图像采集传感器610一样，存在/不存在传感器620a、620b……和620n可以与第一控制模块或第二控制模块链接，并且第一控制模块或第二控制模块可以基于来自存在/不存在传感器620a、620b……和620n的测量结果，确定每个探针卡110是否正确地定位在安装表面630上。

例如，参照图18，如果所有的存在/不存在传感器620a、620b……620k、620k+1……和620n能够测量第一装载模块510或第二装载模块520与探针卡110之间的距离，或者第一装载模块510或第二装载模块520与探针卡110之间的距离被测量为在参考范围内，第一控制模块或第二控制模块可以确定探针卡110正确地定位在安装表面630上。图18是示出如何确定探针卡的安装状态是否有利的第一示例性示意图。

另一方面，参照图19，如果存在/不存在传感器620a、620b……620k、620k+1……和620n中的一些不能测量第一装载模块510或第二装载模块520与探针卡110之间的距离，或者第一装载模块510或第二装载模块520与探针卡110之间的距离被测量为超出参考范围，第一控制模块或第二控制模块可以确定探针卡110没有正确地定位在安装表面630上。图19是示出如何确定探针卡的安装状态是否有利的第二示例性示意图。

包括驱动单元310和操纵器单元320的探针卡传送设备130至今已经参考图3至图19进行了描述。操纵器单元320可以包括两个装载模块(即第一装载模块510和第二装载模块520)、一个手夹持器模块530和一个机器人臂模块540。通过使用第一装载模块510和第二装载模块520、手夹持器模块530和机器人臂模块540，探针卡传送设备130可以将探针卡110装载到探针台120中和从探针台120卸载探针卡110。

然而，本公开不限于此。可选地，操纵器单元320可以包括两个手夹持器模块和两个机器人臂模块，以将探针卡110装载到探针台120中或从探针台120卸载探针卡110。例如，参照图20，操纵器单元320可以配置为包括第一手夹持器模块710、第二手夹持器模块720、第一机器人臂模块730、第二机器人臂模块740和支承模块750。

在该示例中，第一手夹持器模块710和第二手夹持器模块720可以夹持和装载探针卡110。第一手夹持器模块710可以执行由第一装载模块510和手夹持器模块530两者执行的功能，并且可以采用第一装载模块510和手夹持器模块530的各种结构和操作。类似地，第二手夹持器模块720也可以执行由第二装载模块520和手夹持器模块530两者执行的功能，并且可以采用第二装载模块520和手夹持器模块530的各种结构和操作。图20是示出图1的系统的探针卡传送设备的内部配置的第四示例性示意图。

操纵器单元320可以包括多个手夹持器模块。在这种情况下，手夹持器模块连接到它们各自的机器人臂模块，并且操纵器单元320可以包括相同数量的机器人臂模块和手夹持器模块。

操纵器单元320可以包括不同数量的机器人臂模块和手夹持器模块。例如，与手夹持器模块相比，操纵器单元320可以具有更少的机器人臂模块。在该示例中，一些手夹持器模块可以一对多地连接到相同的机器人臂模块，而其它手夹持器模块可以一对一地连接到不同的机器人臂模块。

例如，在操纵器单元320包括相同数量的机器人臂模块和手夹持器模块的情况下，操纵器单元320可以包括两个手夹持器模块(即第一手夹持器模块710和第二手夹持器模块720)，以及连接到它们相应的手夹持器模块的两个机器人臂模块(即第一机器人臂模块730和第二机器人臂模块740)。

然而，本公开不限于此。在另一个示例中，参照图21，在操纵器单元320包括不同数量的机器人臂模块和手夹持器模块的情况下，操纵器单元320可以包括两个手夹持器模块(即第一手夹持器模块710和第二手夹持器模块720)，并且第一手夹持器模块710和第二手夹持器模块720可以连接到相同的机器人臂模块(即第三机器人臂模块760)。图21是示出图1的系统的探针卡传送设备的内部配置的第五示例性示意图。

在下文中将描述探针卡传送设备130替换在探针台120处的探针卡110的方法。

图22是示出根据本公开的第一个实施方式的替换探针卡的方法的流程图。图22的方法可以由图3的探针卡传送设备130执行。

参照图3和图22，手夹持器模块530在机器人臂模块540的控制下将新提供的第一探针卡装载到第一装载模块510上(S810)。这里，第一探针卡是未使用的探针卡，以替换安装在探针台120中的第二探针卡。

此后，驱动单元310在运载第一装载模块510上的第一探针卡的同时朝向定位有探针台120的地点移动(S820)。

在到达定位有探针台120的地点处时，手夹持器模块530直接从探针台120撤回第二探针卡(S830)，但本公开不限于此。可选地，专用的撤回/插入机器人可以设置在探针台120内或探针台120附近。如果第二探针卡被专用的撤回/插入机器人撤回，则手夹持器模块530可以从专用的撤回/插入机器人接收第二探针卡。这里，第二探针卡是已经使用过的探针卡，第二探针卡将被由探针卡传送设备130带来的第一探针卡替换。

此后，第一装载模块510旋转或线性移动，使得第二装载模块520可以暴露于手夹持器模块530(S840)。然后，手夹持器模块530可以将第二探针卡装载到第二装载模块520上(S850)。

一旦第二探针卡被装载到第二装载模块520上，第一装载模块510通过反向旋转或反向线性移动返回到其原始地点(S860)。然后，手夹持器模块530夹持先前安装在第一装载模块510上的第一探针卡，并且将第一探针卡直接插入到探针台120中(S870)。在这种情况下，手夹持器模块530将第一探针卡提供给专用的撤回/插入机器人，然后该专用的撤回/插入机器人将第一探针卡直接插入到探针台120，这也是可能的。

图22的方法例示了这样的情况，其中运载第一探针卡(或未使用的探针卡)的第一装载模块510设置在比运载第二探针卡(或已使用的探针卡)的第二装载模块520高的水平上，但是本公开不限于此。可选地，第一装载模块510也可以设置在比第二装载模块520低的水平上，并且这将在下文中描述。

图23是示出根据本公开的第二个实施方式的替换探针卡的方法的流程图。图23中的方法可以由图5的探针卡传送设备130执行。

参照图5和图23，在机器人臂模块540的控制下，手夹持器模块530将新提供的第一探针卡装载到第一装载模块510上(S910)。如前所述，第一探针卡是指未使用的探针卡。

此后，驱动单元310在运载第一装载模块510上的第一探针卡的同时朝向定位有探针台120的地点移动(S920)。

此后，在到达定位有探针台120的地点时，手夹持器模块530直接从探针台120撤回第二探针卡(S930)。如前所述，专用的撤回/插入机器人从探针台120撤回第二探针卡也是可能的。如前所述，第二探针卡是指已经使用的探针卡。

此后，手夹持器模块530将第二探针卡装载到第二装载模块520上(S940)。一旦第二探针卡被装载到第二装载模块520上，第二装载模块520旋转或线性移动，使得第一装载模块510可以暴露于手夹持器模块530(S950)。

此后，手夹持器模块530夹持先前安装在第一装载模块510上的第一探针卡，并且将第一探针卡直接插入到探针台120中(S960)。当夹持第一探针卡的手夹持器模块530上升到比第二装载模块520高的水平时，第二装载模块520通过反向旋转或反向线性移动返回到其原始地点(S970)。

如前所述，探针卡传送设备130不限于包括单个手夹持器模块530和两个装载模块510和520，如图3中所示。可选地，探针卡传送设备130可以包括两个手夹持器模块710和720，如图20中所示。

图24是示出根据本公开的第三个实施方式的替换探针卡的方法的流程图。图24的方法可以由图20的探针卡传送设备130执行。

参照图20和图24，第一手夹持器模块710在第一机器人臂模块730的控制下夹持新提供的第一探针卡(S1010)。此后，为了替换探针卡，驱动单元310移动到定位有探针台120的地点(S1020)。

在到达定位有探针台120的地点时，第二手夹持器模块720在第二机器人臂模块740的控制下，直接从探针台120撤回第二探针卡(S1030)，但本公开不限于此。专用的撤回/插入机器人单独设置在探针台120内或探针台120附近，并且从探针台120撤回第二探针卡，并且第二手夹持器模块720从专用的撤回/插入机器人接收第二探针卡，这也是可能的。

此后，第一手夹持器模块710将第一探针卡直接插入到探针台120中(S1040)。在这种情况下，第一手夹持器模块710向专用的撤回/插入机器人提供第一探针卡，然后该专用的撤回/插入机器人将第一探针卡直接插入到探针台120中，这也是可能的。

本公开涉及用于具有可旋转上装载部分的探针卡AMR的两层旋转装载特征。探针卡AMR可以包括用于同时装载/卸载两个探针卡的旋转上装载部分，并且可以提供夹持器以将探针卡装载到每个装载部分上。

而且，本公开涉及用于探针卡AMR的两层可移动装载特征。探针卡AMR可以以允许上装载部分、下装载部分和夹持器横向移动的方式提供，以使得能够同时装载/卸载两个探针卡。

这些探针卡AMR可以包括能够同时装载/卸载两个探针卡的装载部分。可以提供探针卡AMR以允许使用单个AMR在探针台处替换测试完成的探针卡。探针卡AMR还可以被提供以在装载多个探针卡之后通过单个路线与多个探针台一起工作。

前一种类型的探针卡AMR，即具有两层旋转装载特征的探针卡AMR，可以包括其处可以安装探针卡的两层装载结构。探针卡AMR可以被设计成将探针卡牢固地安装在每个装载部分上。对于上层装载，探针卡AMR可以被设计成移动夹持器以将探针卡装载到固定的上装载部分上。相反地，对于探针卡下层装载，探针卡AMR可以被设计成使得上装载部分旋转以使得探针卡能够被安装在下装载部分上并且能够经由夹持器被装载到下装载部分上或从下装载部分卸载。

后一种类型的探针卡AMR，即具有两层可移动装载特征的探针卡AMR，也可以包括其处可以安装探针卡的两层装载部分。探针卡AMR可以配置为将探针卡牢固地安装在每个装载部分上。对于上层装载，夹持器可以移动以将探针卡装载到固定的上装载部分上。对于下层装载，上装载部分和下装载部分可以在相反方向上移动以实现装载和卸载，并且夹持器可以移动以将探针卡装载到每个装载部分上或从每个装载部分卸载探针卡。

总之，上述探针卡AMR的特征如下。首先，探针卡AMR是直接装载和卸载探针卡的自主AMR。其次，探针卡AMR在其顶部具有可以直接夹持探针卡的夹持器。第三，在夹持器下方，设置有可以安装探针卡的装载部分。第四，上装载部分可以旋转以装载多个探针卡，或者当使用下装载部分时。可选地，上装载部分和下装载部分可以在相反方向上移动，以装载多个探针卡。第五，夹持器可以根据每个装载部分的高度装载或卸载探针卡。

当两个探针卡传送设备为了替换探针卡而接近探针台时，需要在探针台周围确保空间，以允许两个探针卡传送设备同时接近探针台。另外，需要在探针台中形成两个开口，以允许两个探针卡传送设备的手部单元进入和退出，从而促进探针卡的输入和输出。

为了确保这种空间，两个探针卡传送设备可以顺序地接近探针台，用于探针卡的输入和输出。可选地，一个探针卡传送设备可以顺序地输入和输出探针卡。然而，在这种情况下，替换探针卡可能会消耗大量的时间，从而潜在地导致整个工艺时间(也称为节拍时间)的延迟。

相反，根据本公开的实施方式，每个探针卡传送设备可以装载和卸载多个探针卡，因此不仅具有节省空间的效果，而且具有减少整个工艺时间的效果。

而且，通过使用单个探针卡传送设备以在探针台内执行探针卡替换，可以在其它探针台处使用其它探针卡传送设备。因此，这具有减少部署在半导体制造厂中的探针卡传送设备的数量的效果。

根据本公开的探针卡传送设备和方法可以应用于半导体制造厂内的物流自动化领域。

上面已经参考附图描述了本公开的实施方式，但是本公开不限于此，并且可以以各种不同的形式实现。将理解，在不改变本公开的技术精神或主旨的情况下，本公开可以以其它特定形式实现。因此，应当理解，在本文中阐述的实施方式在所有方面都是说明性的而不是限制性的。

Claims (20)

1.一种探针卡传送设备，包括：

第一装载模块，其处安装有第一探针卡，所述第一探针卡是替换探针卡；

第二装载模块，其处安装有待替换的第二探针卡；以及

手夹持器模块，所述手夹持器模块从用于半导体测试的探针台撤回所述第二探针卡，或将所述第一探针卡插入到所述探针台中。

2.根据权利要求1所述的探针卡传送设备，其中，所述第一装载模块设置在比所述第二装载模块高的水平上。

3.根据权利要求2所述的探针卡传送设备，其中，所述第一装载模块和所述第二装载模块中的至少一个移动到相同的水平。

4.根据权利要求3所述的探针卡传送设备，其中，当所述第二探针卡安装在所述第二装载模块上时，所述第一装载模块和所述第二装载模块中的所述至少一个移动到相同的水平。

5.根据权利要求3所述的探针卡传送设备，其中，当所述第一装载模块和所述第二装载模块两者移动时，所述第一装载模块和所述第二装载模块在不同的方向上移动。

6.根据权利要求3所述的探针卡传送设备，其中，所述第一装载模块和所述第二装载模块中的所述至少一个以旋转方式和线性方式中的一种方式移动。

7.根据权利要求3所述的探针卡传送设备，其中，当所述第二装载模块移动时，所述手夹持器模块也移动。

8.根据权利要求1所述的探针卡传送设备，其中，所述手夹持器模块设置在比所述第一装载模块和所述第二装载模块高的水平上。

9.根据权利要求8所述的探针卡传送设备，其中，所述手夹持器模块通过下降到定位有所述第一装载模块和所述第二装载模块的水平来装载或卸载所述第一探针卡和所述第二探针卡。

10.根据权利要求1所述的探针卡传送设备，其中，所述探针卡传送设备自主地导航到定位有所述探针台的地点。

11.根据权利要求1所述的探针卡传送设备，其中，

所述第一装载模块设置在与所述第二装载模块相同的水平上，以及

所述第一装载模块和所述第二装载模块不移动。

12.根据权利要求1所述的探针卡传送设备，还包括：

传感器，所述传感器用于检验所述第一探针卡是否安装在所述第一装载模块的安装表面内。

13.根据权利要求12所述的探针卡传送设备，其中，所述传感器是获取包括所述第一装载模块和所述第一探针卡的图像的传感器，或者是测量所述第一装载模块的所述安装表面和所述第一探针卡之间的距离的传感器。

14.根据权利要求1所述的探针卡传送设备，还包括：

机器人臂模块，所述机器人臂模块控制所述手夹持器模块；以及

支承模块，所述支承模块可移动地支承所述第一装载模块、所述第二装载模块和所述机器人臂模块。

15.一种探针卡传送设备，包括：

第一装载模块，其处安装有第一探针卡，所述第一探针卡是替换探针卡；

第二装载模块，其处安装有待替换的第二探针卡；以及

手夹持器模块，所述手夹持器模块从用于半导体测试的探针台撤回所述第二探针卡，或将所述第一探针卡插入到所述探针台中，

其中，

当提供所述第一探针卡时，所述探针卡传送设备自主地导航到定位有所述探针台的地点，

当所述第二探针卡安装在所述第二装载模块上时，所述第一装载模块设置在比所述第二装载模块高的水平上，并且以旋转方式和线性方式中的一种方式移动，以及

所述手夹持器模块设置在比所述第一装载模块和所述第二装载模块高的水平上，并且通过下降到定位有所述第一装载模块和所述第二装载模块的水平来装载或卸载所述第一探针卡和所述第二探针卡。

16.一种探针卡传送方法，包括：

通过手夹持器模块，从探针台撤回第二探针卡；

移动其中安装有第一探针卡的第一装载模块；

通过所述手夹持器模块，将所述第二探针卡装载到设置在所述第一装载模块下方的第二装载模块上；

通过所述手夹持器模块，卸载所述第一装载模块上的所述第一探针卡；以及

通过所述手夹持器模块，将所述第一探针卡插入到所述探针台中。

17.根据权利要求16所述的探针卡传送方法，还包括：

当所述第二探针卡安装在所述第二装载模块上时，将所述第一装载模块返回到其原始地点。

18.根据权利要求16所述的探针卡传送方法，还包括：

允许其中安装有所述第一探针卡的所述第一装载模块自主地导航到定位有所述探针台的地点。

19.根据权利要求16所述的探针卡传送方法，其中，

所述第一探针卡是未使用的探针卡，以及

所述第二探针卡是已经使用的探针卡。

20.根据权利要求18所述的探针卡传送方法，其中，

允许所述第一装载模块自主地导航包括：使用驱动单元，所述第一装载模块、所述第二装载模块和所述手夹持器模块安装在所述驱动单元的上部，以及

所述驱动单元被提供为自动引导车辆和自主移动机器人中的一个。