광 파워 미터 / 사진. PI코리아

 

제조 작업의 비용 절감
양자 컴퓨팅, 고속 케이블, LiDAR, 소형 위성 등 포토닉스 산업이 확장되고 다양해지면서 데이터에 대한 수요가 커지고 있다. 웨이퍼의 초기 프로빙부터 최종 조립 및 패키징에 이르기까지 모든 제조 단계는 반복적인 얼라인먼트가 필요하다. 하지만 전체 비용의 최대 80%를 차지하는 만큼 생산 규모 확대에 걸림돌이 된다. 이제는 정밀한 액티브 얼라인먼트를 통해 제조 작업의 비용을 대폭 절감할 수 있다. 본지에서는 생산량을 1,000배 이상 늘릴 수 있는 얼라인먼트 자동화의 최신 기술에 대해 소개한다.

 

 

 

미니 갠트리 시스템 / 사진. PI코리아

 

액티브 얼라인먼트로 성능 최대화 실현 가능
액티브 얼라인먼트는 로봇을 사용하여 장치를 자동으로 얼라인함으로써 성능 최대화, 비용 절감, 유연성, 빠른 속도를 얻을 수 있다. 이전 방식은 순차적이고 반복적으로 각 축을 재조정하여 최적화해 시간과 비용이 많이 들고 효율성이 떨어졌다. 이제는 FMPA(Fast Multichannel Photonics Alignment) 솔루션이 고급 알고리즘과 빠른 메커니즘의 조합으로 처리량을 증가시킨다. 단 몇 초 만에 수행할 수 있는 간단한 명령 세트를 사용하여 한 번에 모든 조정을 수행하고 최적화가 병렬로 이루어지므로 얼라인먼트 시간을 1,000배 단축해 비용을 절감할 수 있다.

 

 

헥사포드 시스템 / 사진. PI코리아

 

액티브 얼라인먼트의 다양한 프로세스
Area Scans은 가장 높은 커플링 피크의 대략적인 위치를 파악하기 위해 사용된다. 첫 번째 광을 감지하고 커플링을 특성화하며 Gradient Search를 통한 후속 최적화를 위해 커플링의 메인 모드를 로컬화한다. 

Gradient Search는 커플링을 변조하기 위해 장치 간에 작은 원형 디더 모션을 수행한다. 성능 지수의 변화를 통해 커플링의 구간 기울기를 실시간으로 파악할 수 있다. 컨트롤러는 자동으로 변조를 관찰하고 변조가 0으로 떨어질 때까지(완전 최적화) 얼라인한다.

 

에어 베어링 시스템 / 사진. PI코리아

 

다양한 요구사항에 대한 메커니즘
액티브 얼라인먼트는 넓은 동적 범위와 대역폭을 갖춘 고감도 파워미터로 SiPh 컴포넌트의 최적 얼라인먼트를 지원한다.

넓은 영역에 걸친 나노 스케일 프로세싱에는 고정밀, 고처리량 솔루션이 필요하다. 갠트리 시스템은 컴팩트한 폼팩터에서 처리량과 반복도를 향상시킨다. 아이언리스 리니어 모터는 포토닉스 애플리케이션에 필요한 동적인 모션을 구현한다. 다이렉트 드라이브 모터는 각 갠트리 축에 나노미터 분해능의 리니어 인코더 2개가 있어 큰 듀티 사이클에서도 반복 가능한 포지셔닝을 제공한다. 에어 베어링 스테이지는 섬세한 광 회로를 손상시킬 수 있는 오염이 발생하지 않아 많은 이점을 제공한다. 

 

일반적으로 센서 앞에 있는 렌즈 시스템의 위치는 이미지의 선명도에 대한 정보를 제공하는 프레임별 MTF와 같은 계산을 사용하여 최적화되며, 값이 높을수록 더 나은 얼라인을 의미한다. / 사진. PI코리아