ASML's Architects
Bab 8
Technical Note 105/71
#1: Perjalanan ke AS dan Skeptisisme Optik (Januari 1971)
Herman van Heek dan Gijs Bouwhuis melakukan perjalanan ke konferensi SPIE di Las Vegas. Di sana, mereka mendengar kabar buruk bahwa upaya pertama Perkin-Elmer gagal masuk pasar. Lebih jauh lagi, mayoritas industri Amerika telah kehilangan kepercayaan pada optik dan beralih menggantungkan harapan pada teknologi Electron Beam (E-beam) yang mampu menulis detail sangat kecil secara langsung.
Meskipun demikian, Van Heek dan Bouwhuis tetap teguh pada visi mereka untuk mengembangkan proyektor reduksi optik (optical reduction projector). Mereka yakin jika berhasil memproyeksikan gambar yang diperkecil langsung ke silikon, mereka akan memiliki teknologi superior yang menghilangkan masalah kerusakan masker kontak serta mengurangi dampak debu dan cacat pada hasil akhir chip.
#2: Teka-teki Penyelarasan dan Solusi "Kisi Fase" (Awal 1971)
Tantangan terbesar adalah alignment (penyelarasan). Mesin harus menumpuk sekitar 10 lapisan pola di atas satu sama lain dengan presisi sepersekian mikron. Masalahnya, bagaimana mesin menemukan lokasi yang tepat pada wafer yang sudah tertutup lapisan kimia dan photoresist baru?
Sementara kompetitor menggunakan fitur hitam-putih sederhana yang rentan hilang saat pemrosesan, Gijs Bouwhuis mengusulkan solusi jenius: Phase Gratings (Kisi Fase). Berdasarkan pengalamannya dengan sistem pengukuran kisi, ia membayangkan penanda berupa gundukan kecil setinggi seperempat panjang gelombang (mirip "ladang asparagus mini").
Penanda ini tahan banting terhadap proses kimiawi pembuatan chip. Dengan menggunakan polarisasi optik dan kontras fase, sensor dapat membaca tanda ini dengan sangat akurat.
#3: Penemuan "Through-the-Lens Alignment" (Tahap Desain Konseptual)
Dalam diskusi intensif di kantor sempit mereka, muncul ide revolusioner lainnya. Alih-alih menggunakan jalur optik terpisah untuk penyelarasan (seperti yang dilakukan semua kompetitor saat itu), mereka memutuskan jalur laser pengukur posisi harus berjalan melalui lensa proyeksi utama (through the lens).
Ide ini menyederhanakan masalah mekanis karena menghilangkan kebutuhan untuk mengikat dua lensa berbeda secara kaku. Kombinasi antara kisi fase dan penyelarasan melalui lensa (through-the-lens alignment) ini kelak menjadi "permata mahkota" teknologi yang ditransfer Philips ke ASML, menjaga perusahaan tetap unggul dari kompetitor selama beberapa dekade.
#4: Keraguan E-beam dan Strategi Kecepatan (Awal - Pertengahan 1971)
Bouwhuis, sang "ensiklopedia optik", sempat ragu apakah sistem optik rumit ini bisa bertahan di lingkungan pabrik yang keras. Selain itu, ancaman E-beam yang digembar-gemborkan Amerika membuat mereka menyimpulkan satu hal fatal: mesin optik mereka harus jauh lebih cepat daripada E-beam. Jika lambat, proyek ini akan sia-sia.
Dinamika kerja mereka unik; Bouwhuis yang pendiam dan Van Heek yang berjiwa bebas berbagi kantor kecil. Van Heek sering melontarkan ide "gila" (seperti membalik lensa) yang kemudian diluruskan oleh Bouwhuis dengan kuliah singkat atau suruhan ke perpustakaan. Namun, kolaborasi dua karakter berbeda inilah yang mematangkan konsep mesin.
#5: Penerbitan "Technical Note 105/71" (Mei 1971)
Setelah berbulan-bulan pertimbangan, Bouwhuis, Van Heek, dan Ad Bouwer menerbitkan dokumen bersejarah: Technical Note 105/71. Dokumen ini berisi proposal resmi untuk membangun prototipe mesin yang mereka beri nama Silicon Repeater 1.
Mereka mengajukan anggaran sebesar $70.000 ($45.000 untuk optik, sisanya untuk mekanik dan elektronik). Sistem ini menggunakan lampu merkuri 1000 watt (bukan lampu kilat) dengan mekanisme shutter. Mereka menegaskan preferensi grup optik Natlab terhadap sistem repeater (reduksi) dibandingkan sistem proyeksi 1:1, karena kemampuan reduksi lebih menjamin kebutuhan masa depan.
#6: Perekrutan Ad Bouwer dan Dominasi Pneumatik (Pertengahan 1971)
Van Heek membutuhkan insinyur mekanik terbaik untuk merealisasikan visinya, dan pilihan jatuh pada Ad Bouwer. Bouwer, seorang desainer bintang dengan postur tinggi besar (sama tingginya dengan Van Heek), bersedia bergabung dengan syarat mutlak: "Kita lakukan dengan cara saya. Jangan campuri urusan penanganan wafer."
Bouwer memilih menggunakan udara bertekanan (pneumatik) untuk sistem penanganan wafer, alih-alih elektronik. Pilihan ini didasarkan pada ketersediaan komponen standar dan dukungan grup pneumatik Natlab. Akibatnya, sistem kontrol Silicon Repeater 1—mulai dari memegang, memposisikan, hingga memindahkan wafer—didominasi oleh katup udara dan selang.
#7: Konstruksi dan Peran Gerard Antonis (Akhir 1971)
Proses manufaktur komponen mesin melibatkan pengrajin instrumen terbaik. Gerard Antonis, pembuat instrumen paling berbakat andalan Ad Bouwer, disebutkan secara khusus. Ia bertugas membuat komponen presisi tinggi, termasuk bantalan khusus (custom bearings) untuk memposisikan meja wafer secara horizontal, merealisasikan desain rumit tersebut menjadi perangkat keras yang nyata.
