Litografi dan Bintang

Posted by Yasri Yudhistira

Litografi pada proses pembuatan IC seringkali dianalogikan dengan
bintang. Kok bintang? Karena bintang itu kecil.

Litografi adalah teknik untuk memindahkan gambar atau pola desain
suatu chip dari mask (atau master) ke atas wafer. Karena pola yang
akan dicetak hanya berukuran puluhan atau ratusan nanometer (1
nanometer = 1 per sejuta milimeter) makanya seringkali kita harus
meminjam istilah dan teori dalam teknik melihat bintang.

Sebut saja resolusi Rayleigh yang menyatakan bahwa dua buah bintang
yang saling berdekatan akan dapat dibedakan satu sama lain apabila
jarak keduanya lebih dari suatu bilangan yang berbanding lurus dengan
panjang gelombang cahayanya dan berbanding terbalik dengan numerical
aperture lensa penglihatnya.

Jarak terdekat untuk membedakan dua bintang yang saling berdekatan itu
disebut resolusi.

Apabila jaraknya kurang dari resolusi, kedua bintang tersebut akan
terlihat seperti 1 bintang.

Atau dengan kata lain apabila resolusinya semakin kecil, kita akan
dapat melihat lebih banyak bintang.

Kembali kepada litografi, bintang tersebut dapat kita analogikan
sebagai sisi dari suatu pola, misalnya sisi bujur sangkar. Semakin
baik resolusi suatu sistem litografi, maka kita akan dapat membuat
pola dengan jarak yang semakin dekat.

Memperbaiki resolusi sistem litografi

Salah satu pendiri Intel, Gordon Moore, menyatakan bahwa kerapatan
suatu chip akan berlipat ganda setiap 18 bulan.

Hingga saat ini seluruh industri semikonduktor di dunia berusaha keras
agar ia dapat menghasilkan teknologi sejalan dengan ‘hukum Moore’ ini.

Karena tingkat kerapatan suatu chip erat kaitannya dengan resolusi
sistem litografi, tak heran apabila litografi disebut sebagai
penggerak hukum Moore. Atau lebih kerennya lagi litografi merupakan
penggerak kemajuan industri semikonduktor.

Tanpa litografi yang lebih modern, tidak mungkin kita bisa membuat
chip yang makin padat fitur dan kecanggihan yang kita rasakan hingga
kini.

Bagaimana caranya? Saya akan tulis beberapa tekniknya dalam beberapa
post setelah ini.

Overlay dan Model

Posted by Yasri Yudhistira

Tulisan saya terdahulu membahas tentang overlay dan secara garis besar
bagaimana chipmaker mampu mengontrol hingga 1 per 10 ribu diameter
rambut.

Karena ketatnya spesifikasi overlay ini, orang mulai memikirkan
bagaimana overlay dapat dimodelkan sehingga alignment dapat dikoreksi
dengan lebih akurat.

Model yang paling sederhana kita sebut model tingkat nol di mana layer
yang akan dicetak bergeser secara konstan searah sumbu x dan/atau y.
Koreksi kesalahan dapat sangat mudah dilakukan, yaitu dengan menggeser
wafer ke arah sebaliknya sehingga alignment dengan layer di bawahnya
menjadi sempurna.

Model tingkat berikutnya adalah model linear di mana pergeseran
(misalignment) tergantung dari posisinya. Dalam Bahasa matematika kita
sebut x’= ax + c di mana x merupakan posisi layer di bawahnya dan x’
adalah layer yang akan kita cetak. Sama halnya dengan y yang bisa
dimodelkan dengan y’ = by + d.

Contoh sederhana model ini adalah jika terjadi ekspansi atau pemuaian
pada wafer atau mask. Pemuaian sendiri terjadi karena pemrosesan wafer
yang seringkali harus menggunakan suhu tinggi hingga beberapa ratus
derajat celcius.

Walaupun tingkat pemuaiannya hanya sekitar 6 angka di belakang koma,
tetapi mengingat ukuran wafer yang besar (dalam dua atau tiga ratus
milimeter), kesalahan alignment menjadi sangat besar dalam ukuran
nanometer.

Perlu dicatat juga bahwa ekspansi di sumbu x dan y tidak harus selalu
sama. Pada kasus pemuaian biasa perubahan panjang pada sumbu x dan y
selalu sebanding. Tapi ada beberapa hal yang bisa menyebabkan ekspansi
x dan y tidak merata, misalnya karena layout dan perbedaan
kerapatan/densitas yang tidak merata pada seluruh chip.

Masih pada model linear, ada satu model lagi yang tergantung pada
sumbu lawannya. Misalnya pergeseran x disebabkan oleh y dan
sebaliknya. Dalam ekspresi matematika x’ = ky + t dan y’ = lx + u.

Contohnya adalah rotasi, di mana layer di bawahnya terputar sehingga
tepi chip dengan layer di bawahnya tidak lagi sejajar. Misalnya akibat
chemical and mechanical polishing (CMP).