Litografi: Proses yang Melahirkan Teknologi Modern, Bagian 1

Advanced technology is indistinguishable from magic
Arthur C. Clarke

Bermain air basah, bermain api terbakar. Hal tersebut adalah suatu sebab-akibat yang lumrah terjadi dalam kehidupan sehari-hari, meskipun kenyataannya peribahasa tersebut dapat dibantah dengan adanya teknologi waterproof sehingga kita tidak akan basah ketika bermain air dan adanya fire inhibitor sehingga kita tidak akan terbakar ketika bermain api. Namun disini kita tidak akan membahas relevansi konteks peribahasa tersebut dengan kondisi saat ini, melainkan maknanya. Jika hubungan sebab-akibat peribahasa tersebut dikaitkan dengan konteks terciptanya teknologi modern, maka penyebabnya adalah “litografi” dan akibatnya adalah munculnya teknologi canggih dan modern.

Bisa dikatakan semua chip (rangkaian elektronik kompleks dalam suatu ukuran yang sangat kecil) yang menjadi tulang punggung teknologi modern saat ini dibuat dan diproduksi melalui metode litografi, tepatnya fotolitografi. Teknologi modern yang berbasis chip berbahan dasar silikon memiliki aplikasi yang sangat luas, dari sistem telekomunikasi (HP yang ada digenggaman Anda sekarang), komputer, peralatan medis, peralatan elektronik (TV, Kulkas, dll), hingga mobil. Tanpa proses fotolitografi yang mampu memproduksi chip, maka teknologi-teknologi mengagumkan tersebut tidaklah nyaman dipakai karena akan berukuran sangat besar.

Proses pembuatan chip dengan litografi, mewajibkan lingkungan kerja yang benar-benar bebas dari debu

Manfaat dari produk hasil litografi bagi kehidupan manusia sangatlah besar, sehingga dunia tanpa proses litografi akan menjadi dunia yang tidak kita kenal sekarang. Kita tak akan mampu membaca artikel ini dalam balok plastik berukuran 12 x 6 x 1 cm^3 yang kita sebut sebagai Smart Phone. Ironinya meski jumlah ponsel yang dipakai di Indonesia melebihi jumlah penduduknya, banyak masyarakat Indonesia yang kurang tahu tentang litografi, dan tidak sadar tentang manfaat litografi yang begitu besar bagi kehidupan manusia. Bisa jadi hal tersebut disebabkan oleh mindset menjadi konsumen barang-barang elektronik, dibanding dengan mindset sebagai produsen.

Teknologi litografi bermula dari abad ke 18 melalui revolusi industri, mencapai puncaknya pada abad ke 20 melalui revolusi mikroelektronik yang mengantarkan pada produksi massal peralatan mikroelektronik seperti chip. Selain itu perkembangan litografi didukung oleh ditemukannya transistor pada 1947 (berbentuk tabung trioda) dan pembuatan chip pada 12 tahun setelahnya.

Litografi berasal dari Bahasa Yunani kuno yang berarti “Menulis dengan Batu”, Secara definisi, litografi adalah proses pencetakan (print) dari suatu permukaan datar yang dibuat sedemikian rupa sehingga dapat menghilangkan tinta kecuali pada bagian yang memang akan dijadikan cetakan. Sejak 1796 (tahun ditemukannya Litografi oleh  ilmuan Jerman Alois Senefelder), maka sains dan teknologi litografi terus berkembang. Diawal-awal litografi digunakan sebagai metode untuk memproduksi massal benda-benda yang berbasis percetakan seperti lukisan dan buku.

Prinsip dasar fisikanya adalah ketidakmampuan minyak bercampur dengan air. Penemu pertama litografi membuat gambar berbahan lemak/lilin pada permukaan yang halus seperti pelat batu kapur/gamping. Ada dua area pada batu tersebut, area yang tertutupi gambar dan area yang tidak tertutupi gambar. Batu tersebut kemudian dilapisi (disebut proses etsa/etching) dengan campuran dari asam dan getah arab (berasal dari pohon Akasia) pada bagian yang tidak ada gambarnya (tidak dilapisi lemak/lilin dan disebut bagian etsa). Jadi area gambar terlapisi lemak/lilin dan area nongambar terlapisi cairan pohon akasia.

Selanjutnya, setelah seluruh permukaan batu telah terlapisi, baik dengan lemak/lilin pada area gambar maupun dengan cairan pohon akasia area nongambar. Maka keseluruhan permukaan batu tersebut dialiri tinta berbahan minyak sampai rata. Tinta tersebut akan menempel pada bagian gambar dan tidak akan menempel pada bagian non gambar. Hal tersebut dikarenakan terdapat lapisan tipis air (hasil reaksi dari asam cairan pohon akasia dan batu gamping), sehingga tinta tidak akan menempel pada area nongambar dan hanya akan menempel pada area gambar utama yang telah dilapisi lilin/lemak. Ingat prinsip bahwa air dan minyak tidak dapat menyatu. Air dari hasil reaksi asam cairan pohon akasia dan batu gamping tidak dapat bercampur dengan tinta yang berbahan dasar minyak.

Batu dengan tinta menempel tersebut kemudian dapat digunakan untuk mencetak pada selembar kertas. Hingga saat ini, litografi tradisional tersebut masih digunakan dalam melukis teknik fine-art.  Seperti ditunjukkan pada gambar berikut.

 

Kembali ke teknologi modern, jika proses untuk melahirkan teknologi modern  diibaratkan dengan sebuah anak panah, maka nock-nya (bagian paling ujung belakang anak panah untuk disangkutkan pada tali busur panah) adalah penemuan litografi pada tahun 1798, shaft-nya (gagang anak panah) adalah penemuan fotolitografi di tahun 1826, dan point-nya (ujung tajam anak panah) adalah perkembangan fotolitografi semikonduktor di tahun 1950.

Proses lahirnya teknologi modern yang diibaratkan dengan anak panah

 

Sejak pertama kali ditemukan, litografi telah mengalami banyak sekali perubahan dan penyempurnaan. Namun beberapa jenis litografi masih dipakai hingga sekarang, dari litografi dengan plat batu yang digunakan pada fine art printing, litografi offset yang digunakan dalam proses pencetakan koran dan majalah, hingga fotolitografi semikonduktor yang menggunakan berbagai macam radiasi cahaya untuk mencetak chip.

Lantas bagaimana caranya metode mencetak dengan batu tersebut mampu membuat chip dan teknologi modern? Nantikan tulisan selanjutnya. Namun jika sudah tidak sabar, berikut adalah list buku yang dapat Anda baca:

  • C. A. Mack, Fundamental principles of optical lithography: the science of microfabrication. Chichester, West Sussex, England ; Hoboken, NJ, USA: Wiley, 2007.
  • U. Okoroanyanwu, Chemistry and lithography. Hoboken, N.J. : Bellingham, Wash., USA: Wiley ; SPIE Press, 2010.
  • X. Ma and G. R. Arce, Computational lithography. Hoboken, N.J: Wiley, 2010.
  • C. M. Sotomayor Torres, Ed., Alternative Lithography. Boston, MA: Springer US, 2003.
  • B. Yu and D. Z. Pan, Design for Manufacturability with Advanced Lithography. Cham: Springer International Publishing, 2016.

 

Artikel Berhubungan:

Sponsor Warstek.com:
Nur Abdillah Siddiq

Nur Abdillah Siddiq

Mahasiswa S3 Fisika ITS, menekuni bidang Optoelektronik dan Elektromagnetika Terapan. Sangat mencintai aktivitas membaca dan mendesain. Profil lebih lengkap dapat dilihat di www.facebook.com/fisrek

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *