Perpustakaan Digital ITB

Praktikum fabrikasi semikonduktor merupakan salah satu sarana pembelajaran yang memungkinkan mahasiswa memahami tahapan proses manufaktur perangkat semikonduktor. Pada salah satu tahapannya terdapat proses fotolitografi yang melibatkan proses mask dan wafer alignment yang merupakan penyelarasan pola antara photomask dan wafer sebelum dilakukan penyinaran (UV exposure). Fasilitas praktikum di lingkungan perguruan tinggi belum memiliki mask aligner yang fungsional, sementara mask aligner komersial memiliki biaya pengadaan yang tinggi sehingga kurang sesuai untuk kebutuhan pembelajaran. Berdasarkan permasalahan tersebut, dikembangkan mask aligner edukatif yang terdiri atas beberapa subsistem, meliputi mekanisme pergerakan, sistem visualisasi, sistem pencahayaan, dan sistem pendukung lainnya. Tugas akhir ini difokuskan pada perancangan, implementasi, dan karakterisasi subsistem visualisasi beserta user interface pendukungnya, sebagai bagian dari pengembangan mask aligner yang dilakukan secara berkelompok. Subsistem visualisasi dirancang untuk melakukan akuisisi citra pada area alignment mark photomask dan wafer, kemudian menampilkannya dengan perbesaran yang sesuai untuk mendukung proses mask alignment. Perancangan diawali dengan penentuan spesifikasi teknis, yaitu horizontal field of view (FOV) minimal 2 cm, object space resolution (Rpix) kurang dari 10 ?m/pixel, dan sistem pencahayaan menggunakan panjang gelombang di atas 500 nm agar tidak mengaktifkan photoresist. Konfigurasi optik ditentukan menggunakan modul kamera dengan lensa dengan focal length 80 mm dan sensor berukuran 1/2,33 inci. Melalui analisis parameter optik, working distance disesuaikan menjadi sekitar 24,9 cm untuk mencapai keseimbangan antara luas area pengamatan dan resolusi spasial citra. Sistem pencahayaan direalisasikan menggunakan LED ring light yang dipadukan dengan filter akrilik merah untuk menghasilkan pencahayaan merata pada panjang gelombang di atas ambang aktivasi photoresist. Subsistem user interface dikembangkan menggunakan bahasa pemrograman Python dan library OpenCV, dengan fitur region of interest (ROI) selection, digital zoom, split view, dan crosshair overlay untuk mendukung proses pengamatan dan karakterisasi. Hasil karakterisasi menunjukkan bahwa horizontal FOV yang dicapai adalah 17 mm, sedikit di bawah target 20 mm. Meskipun demikian, konfigurasi tersebut ii menghasilkan object space resolution sebesar 8,854 ?m/pixel, memenuhi spesifikasi teknis, sehingga perpindahan minimum mekanisme translasi sebesar 10 ?m dapat direpresentasikan sebagai perubahan posisi sekitar 1,129 piksel pada citra dan tetap dapat diamati pengguna. Pengurangan FOV dipilih sebagai kompromi karena posisi alignment mark pada desain mask yang umum digunakan cenderung berada di bagian dalam area photomask, sehingga tidak mengurangi fungsi utama sistem. Pada sisi user interface, seluruh fitur yang direncanakan yaitu split view, digital zoom, ROI selection, dan crosshair overlay berhasil diimplementasikan dan berfungsi sesuai kebutuhan, memungkinkan alignment mark pada photomask dan wafer diamati secara simultan dalam satu tampilan. Karakterisasi sistem pencahayaan turut menunjukkan bahwa spektrum LED ring light memiliki puncak intensitas pada panjang gelombang di atas 500 nm, sehingga aman terhadap aktivasi photoresist selama proses pengamatan berlangsung. Berdasarkan hasil tersebut, subsistem visualisasi yang dikembangkan berhasil diintegrasikan dengan sistem mask aligner secara keseluruhan dan mampu memenuhi kebutuhan fungsional utama proses alignment, meskipun target field of view belum sepenuhnya tercapai. Hasil tugas akhir ini diharapkan dapat mendukung pengembangan mask aligner edukatif yang lebih terjangkau untuk kebutuhan praktikum fabrikasi semikonduktor di lingkungan perguruan tinggi, sekaligus menjadi acuan bagi pengembangan lanjutan, seperti penerapan konfigurasi dual camera untuk mengurangi trade-off antara FOV dan resolusi spasial.