Pada artikel sebelumnya, kami memperkenalkan fabrikasi wafer, proses oksidasi, dan sebagian sejarah sirkuit terpadu. Sekarang, mari kita lanjutkan mengeksplorasi proses fotolitografi, yang mentransfer pola rangkaian elektronik ke wafer. Fotolitografi mirip dengan mengambil foto dengan kamera film, namun bagaimana sebenarnya cara kerjanya?

Fotolitografi, mirip dengan pengembangan foto hitam putih

Fotolitografi, biasa disebut sebagai "foto", diambil dari namanya karena prosesnya mentransfer desain sirkuit ke wafer dengan memaparkan pola melalui masker foto. Membuat replika pada wafer mirip dengan membuat film hitam putih pada kertas fotosensitif.

Ketika pola sirkuit menjadi semakin padat, komponen chip juga perlu dikurangi menggunakan proses skala nano presisi tinggi. Menghasilkan pola sirkuit yang lebih halus ini sangat bergantung pada proses fotolitografi. Oleh karena itu, seiring dengan menyusutnya ukuran chip, presisi tinggi dan teknologi fotolitografi canggih sangat penting.

Bersiap menggambar pola sirkuit pada wafer

Mari kita lihat lebih dekat proses fotolitografi. Langkah pertama adalah menggunakan perangkat lunak desain berbantuan komputer (EDA) untuk merancang pola rangkaian yang akan digambar pada wafer. Di atas kanvas pola rangkaian elektronik ini, para insinyur akan membuat tata letak yang dirancang secara tepat yang menentukan tingkat integrasi chip semikonduktor.

Membuat masker foto yang fungsinya mirip dengan negatif fotografi

Dengan menggunakan kromium (Cr), sirkuit mikro ditransfer ke substrat kaca yang terbuat dari kuarsa ultra murni untuk membuat masker foto yang mewakili desain sirkuit. Photomask, juga dikenal sebagai reticle, berfungsi seperti film fotografi, yang mencerminkan pola sirkuit. Untuk mencapai pola yang lebih halus, photomask dirancang jauh lebih besar dari dimensi sirkuit dan kemudian secara optik menyusut ke wafer menggunakan optik lensa.

Proses fotolitografi meliputi tahapan pelapisan, pemaparan, dan pengembangan.

1. Pelapisan: Lapisan photoresist (PR) dilapisi pada permukaan wafer.

Setelah persiapan selesai, langkah selanjutnya adalah menggambar pola pada wafer. Pertama, lapisan photoresist (PR) yang peka terhadap cahaya diaplikasikan secara merata pada permukaan wafer. Hal ini membuat wafer bertindak sebagai kertas fotosensitif yang digunakan dalam pengembangan foto. Lapisan photoresist harus tipis dan seragam, serta sangat sensitif terhadap sinar ultraviolet untuk menghasilkan pola sirkuit berkualitas tinggi dan presisi.

2. Eksposur: Pola rangkaian digambar pada wafer menggunakan cahaya.

Dengan menggunakan stepper, desain sirkuit pada photomask diproyeksikan dan ditransfer ke wafer yang dilapisi photoresist menggunakan sinar ultraviolet. Proses ini disebut "paparan bertahap dan berulang". Karena presisi tinggi yang diperlukan untuk chip semikonduktor, area paparan dapat dipilih dan dikontrol secara tepat.

3. Perkembangan: Pola sirkuit terbentuk melalui proses pengembangan.

Langkah terakhir dari proses fotolitografi disebut pengembangan, yang mirip dengan proses pengembangan sebuah foto. Langkah ini penting karena menentukan bentuk akhir pola rangkaian pada wafer. Saat larutan pengembang disemprotkan ke wafer, terjadi penghilangan selektif pada area tertentu untuk menciptakan pola yang diinginkan.

Fotoresist dapat bersifat positif atau negatif, bergantung pada reaksinya terhadap cahaya. Jika photoresist positif digunakan, area yang terkena cahaya (terpapar) akan dihilangkan selama pengembangan, meninggalkan area yang tidak terkena cahaya. Sebaliknya, jika menggunakan photoresist negatif, yang terjadi adalah sebaliknya.

Setelah langkah pengembangan selesai, proses fotolitografi selesai. Berbagai instrumen, termasuk mikroskop optik, digunakan untuk memeriksa wafer dengan cermat. Hanya wafer yang lolos semua pemeriksaan yang melanjutkan ke langkah berikutnya.

Pada artikel ini, kami telah memperkenalkan proses fotolitografi, yang melibatkan proyeksi desain sirkuit yang tepat ke wafer. Nantikan bagian selanjutnya dari seri ini, di mana kita akan mempelajari cara secara selektif menghilangkan material yang tidak diperlukan melalui proses etsa untuk membuat pola sirkuit yang diinginkan pada wafer.