oleh:
Agung Purniawan*
1. PENDAHULUAN
Proses manufaktur adalah proses merubahan bahan mentah menjadi barang setengah jadi atau jadi. Istilah proses manufaktur telah lama di gunakan dalam bidang permesinan, misalnya proses pemotongan, gerinda, drilling dll. Proses manufaktur konvensional menggunakan proses mekanis seperti dengan memanfaatkan kekerasan material sebagai mata pahat/mata potong dengan kecepatan dan tekanan yang diberikan sehingga bisa melakukan pemotongan pada spesimen. Perkembangan teknologi ini selanjutnya dengan memanfaatkan energi yang lain misalnya dengan tekanan dan kecepatan tinggi (jet maching), EDM (electric discharge machining) dll. Proses ini sudah menghasilkan produk yang cukup presisi namun terbatas untuk bidang mekanik dan masih kurang untuk aplikasi di bidang elektronik misalnya.
Saat ini proses manufaktur sudah pada level micro/nano manufacturing. Bagaimana ini bisa dilakukan? Teknologi ini tidak menggunakan metode seperti proses sebelumnya, namun dengan menggunakan larutan kimia atau dengan plasma yang disebut dengan etsa (etching) . Proses ini dilakukan dengan memanfaatkan sifat material yang korosif terhadap larutan tertentu dan disatu sisi ada material yang tahan terhadap larutan tersebut. Selain menggunakan larutan (wet etching) proses ini juga menggunakan plasma/ion (dry etching) dalam proses ini. Teknologi micro/nano manufacturing ini saat ini sangat penting dalam mendukung bidang – bidang yang berkaitan dengan nanotechnology, microelectronic, optoelectronic, micromachines, microfluidic, Nano/Micro Electronic Mechanical System (NEMS/MEMS) dll. [1]
2. LITHOGRAPHY
Rangkaian proses yang sangat penting dalam micro/nano manufacturing adalah proses lithography yaitu proses membuat struktur dengan menggunakan pola yang disebut mask dengan terlebih dahulu melapisi dengan photoresist (sejenis polymer), kemudian di lakukan penyinaran dengan UV (exposure) diikuti dengan membuang photoresist yang tidah terpakai dan selanjutnya dietsa, seperti ditujukkan oleh Gambar 1. Lithography sebenarnya adalah teknologi yang sudah lama sejak tahun 1796 dengan aplikasi yang sederhana pada waktu itu dengan menggunakan oli atau lemak [2]. Litography saat ini berkembang dengan menggunakan sinar ultra violet (photolithography) dan electron beam (E-Beam Lithography) serta menggunakan larutan kimia atau plasma untuk proses etsanya.
Gambar 1. Siklus proses dalam Photolithography
Gambar 1 diatas menunjukkan sebuah siklus dimana dalam sebuah proses photolithography, proses dilakukan secara berulang-ulang beberapa kali tergantung struktur yang akan dibuat dan tingkat kesulitan dari struktur yang diharapkan. Material yang biasa digunakan sebagai substrat adalah Silicon (Si-wafer) atau Glass (Glass-wafer). Kemudian dilakukan coating dengan photoresist dan setelah itu dilakukan penyinaran (exposure) dengan UV (ultra violet). Ada beberapa jenis panjang gelombang yang biasa digunakan dalam exposure ini antara lain blue UV (mercury g-line, 436nm), mercury i-line 365nm, deep UV (DUV), vacuum UV (VUV) serta extreme UV (EUV). Beberapa jenis polimer terdekomposisi dengan UV sehingga bagian yang terbuka ikatan polimernya terdekomposisi dan jenis yang lain polimer akan semakin kuat setelah exposure. Setelah itu dilakukan developing untuk membuang sisa polimer yang terdekomposisi dan kemudian di etching dengan menggunakan wet etching (larutan kimia misal HF, BHF, KOH dll) atau dengan dry etching (plasma). Setelah ini di bersihkan. Maka akan didapat wafer dengan pola diatasnya. Proses lithography ini banyak di gunakan di fabrikasi Integrated Circuit (IC processing), CMOS, fabrikasi sensor dan MEMS (Microelectronic Mechanical system).
Dalam perkembangan terknologi saat ini, telah dikembangkan teknologi terbaru dalam proses micro/nano manufacturing ini yaitu E-Beam Lithography. Teknologi ini sangat membantu dalam proses micro/nano manufacturing, karena teknologi ini tidak lagi memerlukan mask yang dalam proses pembuatannya sangat mahal dan hanya untuk pola tertentu saja. Ini sangat membantu dalam proses riset yang memerlukan experiment untuk banyak desain dari sebuah device. Di dalam E-Beam Lithography, mask bisa didesain di software dengan variasi yg bisa disesuaikan dengan bentuk dan desain dari peralatan dan langsung diaplikasikan di dalam proses lithography tanpa memindahkan desain tersebut ke mask sehingga tidak perlu mask.
Salah satu perusahaan yang bergerak dibidang lithography ini adalah Mapper sebuah perusahaan yang bermarkas di Delft, Belanda yg merupakan perusahaan hasil pengembangan hasil riset di Delft University of Technology (TU Delft) yang saat ini mendapat subsidi dalam pengembangan teknologi ini di Belanda. Dengan alat ini, bisa membuat pola dengan tingkat presisi 22 nm[3]. Perkembangan ilmu micro/nano manufacturing ini terus berlanjut, pada saat ini sudah ada alat yg bisa digunakan untuk membuat lapisan tipis (thin film), lithography, dan sekaligus plasma etching yakni Focus Ion Beam (FIB). Alat ini dapat melakukan proses tersebut dalam waktu yang sangat singkat namun memerlukan operator yang berpengalaman dan biaya cukup mahal. Gambar 2 menunjukkan struktur nano dari hasil proses manufaktur ini.
Gambar 2. Struktur (a) jembatan dan (b) tahanan yang disusun paralel dalam skala nano dengan material Diamond Like Carbon (DLC) [4]
3. POTENSI PENGEMBANGANNYA DI INDONESIA
Di Indonesia teknologi ini masih langka mengingat kondisi perkembangan perusahaan di bidang elektronik misal fabrikasi Integrated Circuit (IC processing), dan alat – alat kontrol berbasis sensor di Indonesia masih kurang berkembang sehingga tuntutan akan inovasi baru dan dukungan untuk pengembangannya dari industri kurang. Namun kalau dari sisi riset teknologi ini akan sangat berguna. Jika diamati lebih jauh kenapa penelitian di Indonesia sulit untuk mendapatkan hasil produk yang aplikatif dan siap pakai karena adanya gap antara desain dan realisasinya. Khususnya bidang – bidang yang menyangkut pengembangan dibidang teknologi material yang merupakan fungsi dari sebuah sistem misalnya microelectronic, sensor, telekomunikasi, energi dll. Teknologi micro/nano manufacturing merupakan teknologi yang bisa memberikan kontribusi pada pengembangan di bidang teknologi tersebut sehingga hasil dari riset di Indonesia berupa riset jadi yang siap pakai dan dapat digunakan di masyarakat. Hasil dari riset yang aplikatif akan menjadikan pemicu industri untuk mengembangkannya dan berinvestasi dalam memproduksi hasil dari penelitian ini.
4. DAFTAR PUSTAKA
[1]. S. Franssila, Introduction to Microfabrication, John Willey & Son, Finland, 2004
[2]. “Lithography roadmap on track”, Nature Photonics 4, 20 (2010) http://www.nature.com/nphoton/journal/v4/n1/full/nphoton.2009.253.html
[3]. http://en.wikipedia.org/wiki/Lithography
[4]. B. Bhushan, Handbook of Nano-Technology, 2nd edition, Springer, New York, 2007
*Penulis adalah mahasiswa S3 di Delft Institute of Microsystem dan Nanoelectronics (DIMES), Department of Microelectronics, TU Delft, Belanda juga sebagai staf pengajar di Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS Surabaya.
