این مثال اصل اچینگ شیمیایی مرطوب را نشان می دهد. حکاکی شیمیایی مرطوب به ویژه برای صنعت میکروالکترونیک برای الگوبرداری مدار مجتمع، دستگاه های MEMS، نوری الکترونیک و سنسورهای فشار مهم است. فرآیندهای حکاکی مرطوب از اچ های مبتنی بر محلول (“مرطوب”) استفاده می کنند، که در آن بستر مورد نظر در یک جریان کنترل شده اچ غوطه ور می شود. فرآیند اچینگ مرطوب انتخابی همسانگرد، سریع (معمولاً سرعت واکنش محدود) و قابل تکرار است. به دلیل قابلیت تکرارپذیری، این تکنیک اغلب برای ریزالگو کردن بسترها استفاده می شود.

فرآیند اچینگ مرطوب شامل واکنش شیمیایی است که واکنش دهنده اصلی را مصرف می کند و واکنش دهنده جدید تولید می کند. فرآیند اچ مرطوب را می توان با سه مرحله اساسی توصیف کرد:

هدف از این آموزش بررسی چگونگی تخلیه مواد بستر مسی و چگونگی تکامل شکل حفره در طول فرآیند اچینگ مرطوب است. سرعت واکنش اچینگ بستگی به غلظت موضعی یک واکنش دهنده دارد که توسط همرفت- انتشار جفت شده به سطح منتقل می شود. مشخصات جریان آرام سیال اچانت به دلیل تکامل شکل حفره اچ شده تغییر می کند.

هندسه مدل دوبعدی ساده شده از یک بستر مسی پوشانده شده با سطح در معرض دید تشکیل شده است که قرار است خیس شود. هندسه در شکل 1 نشان داده شده است . دامنه مستطیل شکل بالا دارای سیالی است که بر روی بستر مسی در معرض دید جریان دارد که در جهت x مشخص شده است  . سیال تنها با مس بدون نقاب در حین انجام اچ واکنش می دهد.

معادله 1 شار جرمی گونه های اچینگ را که توسط انتشار و همرفت به دست می آید توصیف می کند.

که در آن D  (واحد SI: m2 / s) ضریب انتشار و c  (واحد SI: mol/m3 ) غلظت است. گونه مدل شده دارای ضریب انتشار 1 · 10 – 9  m2 / s است . در ورودی و مرز بالای جریان، غلظت برابر با غلظت توده محلول اچانت است. در سطح اچینگ (مرز متحرک) شرایط شار مانند معادله 2 در نظر گرفته می شود :

که در آن k  (واحد SI: m/s) ثابت سرعت اچ برای سینتیک خطی گونه های اچ و n بردار نرمال است. k مستقل از موقعیت روی سطح فرض می شود. یک شرط بدون شار برای تمام مرزهای دیگر به جز مرز متحرک استفاده می شود.

در حفره، میدان جریان را می توان با معادله 3 محاسبه کرد :

که ρ چگالی سیال است (واحد SI: kg/m 3 )، p فشار (واحد SI: Pa)، μ ویسکوزیته دینامیکی (واحد SI: Pa·s)، F بردار نیروی حجمی است (نشان داده شده به صورت تنش مرزی در دستورالعمل های مدل سازی)، و u سرعت سیال است (واحد SI: m/s). همراه با تداوم معادله 4

در امتداد دیوار متحرک، شرایط بدون لغزش اعمال می شود.

حرکت مرز با یک شرط سطحی روی مرز تعریف می شود،

که در آن υ سرعت مش متحرک در جهت عادی است، D ، M و ρ ضریب انتشار (واحد SI: m 2 / s)، جرم مولی (واحد SI: kg/mol) و چگالی (واحد SI: kg/m3 ) از گونه های اچینگ به ترتیب.

شکل 2 غلظت گونه های اچانت CuCl 2 را در t  = 10000 ثانیه برای شعاع حفره اولیه 0.5 میلی متر نشان می دهد. پروفیل اچ به دلیل جریان سیال در جهت x نامتقارن است  . نرخ اچ در اطراف ناحیه ای که جریان آرام برای اولین بار با لایه مرزی در جهت سیال برخورد می کند بیشتر است. غلظت یکنواخت تر به داخل حفره می شود زیرا جریان آرام دیگر نمی تواند واکنش دهنده را به لایه مرزی به دلیل نسبت ابعاد بزرگتر منتقل کند. (پروفایل سرعت را در شکل 3 نیز ببینید .)

شکل 3 مشخصات سرعت جریان اچانت را در t  = 10000 ثانیه نشان می دهد. سرعت نزدیک به مرز متحرک صفر است. جریان سیال در نهایت با افزایش نسبت ابعاد حفره با افزایش زمان، عمیق تر می شود.

شکل 4 تغییر شکل مش را برای هندسه تغییر شکل در 10000 ثانیه نشان می دهد.

از منوی File ، New را انتخاب کنید .

در پنجره جدید ، روی  Model  Wizard کلیک کنید .

سپس، متغیر v_surface مربوط به سرعت مرز متحرک را تعریف کنید.

در پنجره Model  Builder ، در قسمت Component  1  (comp1) روی Laminar  Flow  (spf) کلیک کنید .