光学晶圆级探测对于测试和制造光子器件和光子集成电路（PIC）至关重要。 要实现这一点，需要的不仅仅是硬件性能，还取决于运动控制、光学反馈和自动化软件的无缝集成。
随着光子器件变得日益复杂以及产量的增长，准确的晶圆上表征对于良率和成本效益至关重要。 光学晶圆级探测可实现：
每个探测系统的核心都有一个基本要求：稳定、精密的光学对准。 即使是亚微米的定位误差也会显著影响耦合效率和测量精度。
实现这种性能需要多个元件的相互作用：
运动系统、控制器、多轴同步、光学反馈、对准算法和应用软件。
PI将光学对准作为完全集成的系统挑战来应对。 通过将高精密运动技术与智能对准软件和应用专业知识相结合，PI可帮助客户从研发到大批量制造阶段，提高测量精度、增强自动化能力，并提升晶圆测试生产率。
生产就绪型光学晶圆级测试的关键要求
随着PIC从研发向大批量制造过渡，光学晶圆级测试解决方案必须满足长期推动半导体行业发展的相同制造目标：提高良率和吞吐量、降低测试成本并实现可扩展的生产。
关键要求包括：
- 提供具有低不确定性的高度可重复的光学测量，以确保可靠的器件表征，并尽可能减少假阳性和假阴性。
- 通过自动对准工作流程缩短对准、定位和测量周期时间，同时提高首次测量成功率，以支持大批量制造。
- 在整个测试过程中保持稳健的光学对准，以确保整个晶圆和长时间生产运行中的测量结果一致。
- 与自动化晶圆探针台、分选机、MES和生产软件无缝集成，以实现无人熄灯制造和标准化的生产工作流程。
- 通过快速配方更改、自动校准、减少操作员干预和可靠的长期系统稳定性，有效提高设备正常运行时间。
- 尽管存在振动、热漂移和环境影响，仍保持亚微米定位精度和可重复性
- 支持单侧和双边光学耦合配置
- 以高精度同步多个运动轴
- 在整个测量周期中保持稳定的光学耦合
- 满足半导体制造要求，包括无尘室兼容性和低颗粒产生
- 支持高吞吐量操作的快速运动曲线和短稳定时间
- 在提高功能性的同时减小系统占地面积
应用专业知识和模块化的系统构造
凭借在精密运动控制和光子应用方面几十年的经验，PI能够开发专门针对光学晶圆级探测要求的解决方案。 PI技术将定位精度、长期稳定性、可重复性和动态性能与无尘室兼容性以及对自动化测试环境的支持相结合。
认识到每个应用都有其特定要求，PI提供不同水平的系统集成，从单个运动组件到完全集成的对准子系统。 根据应用的不同，解决方案可以将精密定位平台、六足位移台、运动控制器、光纤支架、距离传感器、光功率计和对准软件组合成一个量身定制的对准平台。
这种模块化的方法使客户能够在研究和工艺开发阶段从单个运动组件开始，并随着要求的演变扩展到高度自动化的生产系统。 在整个过程中，客户在光子器件测试的各个阶段都能从PI久经考验的运动控制专业知识和应用技术中受益。
利用PI Lightning加速初光捕获
影响晶圆测试生产率关键的因素之一是建立光耦合所需的时间。 在生产环境中，寻找初光所花费的每一秒都会降低设备利用率并增加测试成本。 为了解决这一挑战，PI开发了PI Lightning这一专为加速初光捕获而设计的先进对准算法。 通过将智能搜索策略与PI的高性能定位系统相结合，与传统的扫描方法相比，PI Lightning显著缩短了对准时间。 优势包括：
采用当前信号搜索方法寻找初光，先进行区域扫描，再开展梯度搜索或分层优化。 然而，在微米到亚微米比例上执行螺旋扫描或正弦光栅扫描可能需要大量时间来完成，这取决于必须搜索的区域、输入和输出是否需要同时对准等因素。
