Fotolitografi: Proses yang Melahirkan Teknologi Modern, Bagian 2

Pada fotolitografi bagian 1, Warstek telah menjelaskan bahwa jika proses untuk menciptakan teknologi modern diibaratkan dengan sebuah anak panah, maka nock-nya adalah penemuan litografi pada tahun 1798, shaft-nya adalah penemuan fotolitografi di tahun 1826, dan point-nya adalah perkembangan fotolitografi semikonduktor di tahun 1950.
Baca juga: Litografi: Proses yang Melahirkan Teknologi Modern, Bagian 1.

Anak panah untuk menciptakan teknologi modern

Pada artikel ini, Warstek akan melanjutkan pembahasan mengenai fotolitografi yakni langkah-langkah dalam proses fotolitografi. Sederhananya, fotolitografi adalah proses untuk mem-print teknologi modern. Teknologi modern yang dimaksud adalah teknologi yang telah mengubah manusia dalam hidup, berperilaku, hingga mencari nafkah di zaman now (modern), seperti teknologi elektronika (smarphone, laptop, televisi, robot, dll) dan teknologi fotonika (LED, laser, pandu gelombang, dll).

Berasal dari kata lithos (batu) dan gráphein (tulisan), litografi adalah proses untuk memindahkan/mentransfer suatu gambar yang ada pada cetakan (masker) ke suatu permukaan yang datar dan halus (substrat) secara kimia. Detail proses kimianya dapat dibaca di Litografi: Proses yang Melahirkan Teknologi Modern, Bagian 1. Litografi dipakai pada abad ke 18 untuk mencetak tulisan, lukisan, dan karya seni lainnya yang memiliki permukaan datar. Sedangkan fotolitografi adalah litografi yang proses pembentukan gambarnya dibantu oleh penyinaran (radiasi optis) seperti sinar UV, X-ray, dll.

Komponen-komponen teknologi modern seperti chip, rangkaian terpadu (IC), laser, hingga prosesor dibuat melalui proses fotolitografi[1][2]. Apabila komponen tersebut disusun dan dirangkai menjadi satu, maka jadilah smartphone, jadilah laptop, dan hampir semua alat elektronik yang kita kenal saat ini. Bayangkan jika tidak ada fotolitografi, maka tentu saja berbagai produk teknologi modern akan berukuran sangat-sangat besar.

Seorang insinyur sedang mengecek tabung trioda yang rusak pada komputer digital pertama yakni ENIAC (The Electronic Numerical Integrator and Computer). Foto ini diambil pada tahun 1946 sebelum fotolitografi semikonduktor ditemukan pada tahun 1950. (Sumber: University of Pennsylvania)

Keunggulan utama dari proses fotolitografi adalah kemampuannya untuk membuat dan mencetak suatu gambar/pola hingga ukuran nanometer (nm). Pada 5 Juni 2017, perusahaan chip IBM telah mengumunkan bahwa mereka berhasil membuat transistor seukuran 5 nm dengan extreme ultraviolet (EUV) lithography [3]. Satu nanometer adalah 1/1,000,000,000 meter atau 10-9 meter, ukuran yang sangat-sangat kecil dan tentu saja tidak kasat mata. Jika 1 lembar kertas biasanya memiliki tebal 100.000 nm[4], maka dalam ketebalan 1 lembar kertas tersebut dapat menampung 20.000 transistor buatan IBM.

Jutaan chip IBM berukuran 7 nm yang terdapat pada substrat berukuran 1×2 cm2, menurut Arstechnica IBM tidak merilis foto transistor 5 nm buatannya. (Sumber: Arstechnica)

Dibalik istimewanya fotolitografi, fotolitografi juga memiliki kelemahan yakni membutuhkan substrat yang datar sehingga tidak efektif jika digunakan untuk mencetak gambar/pola pada permukaan yang tidak datar. Selain itu, proses fotolitografi membutuhkan ruangan super bersih yang disebut clean room sehingga membutuhkan biaya pengadaan dan biaya operasional yang sangat mahal. Clean room memastikan bahwa banyaknya debu, partikel aerosol, uap bahan kimia, hingga bakteri yang bertebrangan di udara berada dalam standar yang diizinkan. Di udara bebas biasanya terdapat 35.000.000 partikel. Namun pada clean room, banyaknya partikel yang diizinkan dikelompokkan dalam berbagai kelas. Seperti kelas 10.000 (10k) yang hanya membolehkan maksimal 352.000 partikel saja [5].

Penulis berada di fasilitas clean room milik Photonics Research Center University of Malaya Malaysia. Sebelum masuk clean room, kita diwajibkan memakai baju khusus (bunny suits) layaknya dokter bedah lengkap dengan kaus kaki, sepatu, dan penutup kepala. Setelah memakai baju tersebut, maka kita akan melewati ruangan khusus dimana kita akan dialiri udara yang bertekanan agak tinggi untuk membersihkan debu yang masih menempel.

Ok sekarang kita masuk ke tahapan fotolitografi. Beberapa alat dan bahan dasar dari fotolitografi yang harus dikenal adalah masker, fotoresis, developer, sputter, spin coater, dan hot plate. Berikut adalah penjelasan lebih rincinya:

Page: 1 2 3

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

Tunjukkan Komentar (2)