第二天清晨,天剛矇矇亮。
“篤篤篤!”
李東被一陣敲門聲吵醒,迷迷糊糊的下床開了門。
然後他就看見了一張掛著黑眼圈的大臉湊了過來。
“李東啊,昨晚睡得怎麼樣?”
鄭華打起精神問道。
他其實也是第一次來物理競賽的複賽,沒辦法,七中的學生沒給過他這樣的機會呀。
所以他比李東還要緊張。
“那個……你要放鬆心態,我知道這是你第一次參加這線下賽,千萬別緊張,以你的實力只要正常發揮,進決賽肯定沒問題的。”
李東揉了揉惺忪的眼睛,看著鄭華那副如臨大敵的模樣,心裡一陣好笑。
緊張?
開甚麼玩笑。
他現在滿腦子都是那兩萬塊錢獎學金,甚至在夢裡都已經規劃好怎麼花了。
先給老媽換個手機,聽說華為的就不錯,就是鴻蒙好像還沒適。
然後再給自己買臺電腦,方便去看看國外前沿的一些文獻,剩下的……剩下的再說吧。
想到馬上就要提款了,李東不僅不緊張,甚至還有點小激動。
“放心吧鄭老師,我不緊張。”
簡單的洗漱後,李東就跟著鄭華下樓吃早餐。
電梯裡,鄭華依舊喋喋不休。
“待會兒進了考場,先檢查卷子,遇到不會的別死磕,先做簡單的……”
李東只能在那兒點頭,左耳進右耳出。
到餐廳的時候,這裡已經有不學生和老師在吃早飯了。
李東一眼就看到了江城六中的人,其中一個戴眼鏡的男生看了他一眼,便沒再理會,繼續吃著餐盤裡的早餐了。
鄭華自然也是看到了,不過這次到沒有上去寒暄,只是和對方點了點頭,算是打過招呼。
然後領著李東找了個角落坐下。
就在這時,餐廳門口突然傳來一陣騷動。
一名中年女教師,正領著浩浩蕩蕩二十多名學生走了進來。
這些學生統一穿著藍白相間的校服,雖然手裡拿著餐盤,但一個個神情自若,甚至有人手裡還拿著英語單詞本在背。
李東直咋舌,物理競賽背英語單詞?這騷包程度,你去和江一洲坐一桌。
餐廳裡其他學校的師生都忍不住停下了手中的動作。
“蓉城七中?”
有人小聲的說道。
李東咬了一口包子,有些好奇。
“鄭老師,這就是蓉城七中?”
鄭華點了點頭,壓低聲音道。
“這次全省進入複賽的一共也就一百來號人,他們一家就佔了二十多個。”
鄭華嘆了口氣,語氣裡帶著幾分羨慕和無奈。
“而且你要知道,這二十多個還不是他們最頂尖的那批。”
“蓉七真正的尖子生,目標都是國際奧賽金牌,人家的夢想是真的想當科學家,根本看不上這種商業性質的杯賽。”
李東聽完,點了點頭心中警惕。
他們是來搶我的兩萬塊錢的!!
吃完早飯,華軒杯複賽如約而至。
這次的考場就是酒店的三個多功能會議室,近兩百名考生按照準考證號排隊,經過嚴格的身份核對和安檢後,依次入場。
李東坐在中間靠後的位置。
這次盃賽的試卷主要分為選擇、填空、計算以及最後一道分值極高的“實驗設計題”
李東簡單的瀏覽了一遍全卷。
“這就是華軒杯的難度?”
總體來說,難度一般。
而且這些題果然比較偏向實際應用,陷阱也不少。
比如第三道選擇題:
【某新能源汽車採用電磁渦流制動系統。當圓盤形金屬剎車盤在磁場中高速旋轉時,求制動力矩M與角速度的關係。】
這道題乍一看要積分,但是事實上完全沒必要,只要抓住“感應電動勢E∝v∝”和“安培力F∝I∝E”這兩個核心點,其實就能很簡單的推出制動力矩 M∝ F∝。
所以答案就是B,線性關係。
還有一道資料中心液冷散熱的計算題。
【已知冷卻液的比熱容和流速,求晶片表面溫度穩定時的熱阻網路模型。】
這題花裡胡哨的,可事實上,它的本質上就是熱力學第一定律結合歐姆定律的熱電類比。
溫差相當於電壓,熱流相當於電流,熱阻相當於電阻。
李東畫出了等效電路圖,三下五除二就算出了結溫。
他越寫越順……
直到翻到最後那一頁的實驗題。
剛才李東只是粗略掃了一眼倒沒覺得甚麼,現在仔細一讀……
“這題……”
“這是把光刻機的核心難題給脫敏放出來了?”
題目很長,佔了整整一頁紙。
【某實驗小組為探究投影光刻系統的分辨能力,搭建了簡化光刻實驗裝置:採用波長為λ的單色平行光作為曝光光源,透過數值孔徑為 NA的投影物鏡,將掩模上的精細圖案投影到塗有光刻膠的晶圓表面,實現晶片圖案的轉移。
光刻系統的最小分辨線寬(可清晰區分的兩條相鄰線條的最小間距)遵循瑞利判據:
δ= λ/NA
其中數值孔徑 NA = n・sinθ,n為物鏡與晶圓之間介質的折射率,θ為物鏡能接收的最大光線的半孔徑角。
完成下列問題:】
這題一共三個問題,前兩問可能成績稍微好點的學生就能做出來,甚至都不用學霸。
但是第三題,你說他難吧,確實有奧賽難度,但不是頂尖的那種。
可是他的重點不是解出來,而是怎麼解出來才最好。
李東下意識的抬頭看了看四周。
此時距離考試結束還有四十分鐘,大部分考生都還在抓耳撓腮地對付前面的計算題。
他旁邊的那個考生,看著年紀特別小,頂多也就是高一的樣子,此刻正咬著筆桿,對著這最後一道題發呆,卷子上大片空白。
“現在的小孩都這麼捲了嗎?高一就來參加這種比賽?”
李東心裡吐槽了一句,隨後收回目光,看向試卷。
前面兩問李東提筆就寫。
【1.求該光刻系統的最小分辨線寬δ₀】
解:由瑞利判據公式δ= λ/NA,代入資料λ=436nm,NA=。
δ₀≈ μm。
【2.寫出兩種工業界常規的技術方案,並簡述物理原理。】
這個闡述題,其實考的是學生的知識面,如果你整天讀死書,那還真不一定知道。
不過李東在啃大物的時候,就有了解過相關的知識了。
他甚至還專門在網上找了新聞來看。
一個是用縮短波長的方案,比如使用DUV深紫外光之類的。
原理也很簡單,就是δ與λ成正比。
另一個就是增大數值孔徑了,比用如用浸沒式光刻。
原理則是利用水等介質提高折射率n,從而增大NA。
前兩問做完,李東停在了第三問上。
【3.請你基於高中物理波動光學(干涉與衍射)的核心知識,設計一種無需更換更短波長光源、無需使用投影物鏡,即可突破上述瑞利分辨極限的創新方案。】
李東摸了摸下巴。
不用透鏡怎麼成像?不用短波長怎麼提高精度?
李東腦海裡瞬間閃過了好幾個大學物理甚至前沿光學的方案:近場光學掃描?表面等離激元?
“不行,那些太超綱了,解釋起來太麻煩,而且題目要求基於‘高中物理波動光學’。”
很快他想到了一個解法。
用多次套刻曝光技術來實現精準平移掩模多次疊加曝光形成更細線條,或者採用高對比度光刻膠,提升圖案邊緣銳度,間接提升實際分辨能力。
這樣都可以,就在李東準備將答案寫上試卷時,他突然被物理感知(基礎版)影響了一下,想到了一個問題。
“這樣的話,是不是太脫離實際了?”
華軒科技可是一家企業,它是需要盈利的,不能用實驗室邏輯去考慮問題,必須要用工業化落地盈利的邏輯去考慮問題。
於是李東停下了筆開始思考。
“要在生產約束內實現低成本、高穩定、可量產的最優解……”
時間慢慢過去,旁邊的那個高一學生已經做完了這道實驗題,他正心中感嘆。
“果然這難度,還不如學校自己出的題,就這個實驗題稍微需要費點心思。”
他叫江聲,蓉城七中的學生,這次來參加盃賽也是想看看外面的世界到底有多大。
“明年不來了,沒意思。”
隨即餘光看到了一旁的李東,以及他還沒動筆的實驗題。
“哎,難怪老師說學霸與學霸亦有差距。”
隨後便不在關注李東,開始檢查試卷了。
而此時的李東終於想到了一個切入點。
他快速在試卷上寫下:
【方案名稱:雙光束鐳射干涉無掩模光刻】
這個方案的核心原理,主要是基於波的干涉原理,它沒有是用傳統的透鏡成像,而是利用兩束光在晶圓的表面發生干涉,形成條紋。
確定了核心,李東很快就將推導寫了出來。
設兩束波長為λ的相干光,以入射角θ對稱照射晶圓。
根據干涉極值條件,光程差Δx = kλ時為亮紋。
在空間幾何關係中,干涉條紋的週期(間距)d滿足:
d =λ/(2sinθ)
故,最小線寬(半週期)為:
δ_min = d/2 =λ/(4sinθ)
【突破性驗證:】
當θ趨近 90°時,sinθ趨近 1。
此時理論極限可達λ/4。
對比傳統瑞利極限 λ/NA(空氣中NA反射鏡對準->干涉曝光。
【注:雖然該干涉方案主要適用於週期性圖案的製備,但可作為先進製程中特定層的低成本替代方案,在生產約束內實現良率與成本的最優解。】
李東放下筆,看了一眼時間。
還剩十五分鐘……