第３５卷第３期 佳木斯大学学报（自然科学版） Ｖｏ１．３５ Ｎｏ．３ ２０１７年０５月 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｊｉａｍｕｓｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｔｉｏｎ） Ｍａｖ ２０１７ 文章编号：１００８—１４０２（２０１７）０３—０４０９—０４ 化学刻蚀工艺参数对刻蚀速率的影响① 王洪祥 ， 沈璐 ， 王晓霞 ， 李成福 （１．哈尔滨工业大学机电工程学院，黑龙江哈尔滨１５０００１；２．佳木斯大学机械工程学院。黑龙江佳木斯１５４００７） 摘要： 本文系统分析了化学刻蚀过程中反应生成的扩散和物质传输规律，得到了刻蚀工艺参 数如时间、温度、ＨＦ酸浓度、辅助试剂对刻蚀速率的影响规律。结果表明：在刻蚀时间较短时刻 蚀速率基本恒定，随着时间的增加刻蚀速率呈现逐渐下降的趋势。温度的升高改变了反应物质 的活化能和溶液的传输特性，促使刻蚀速率加快。随ＨＦ酸浓度的增大刻蚀速率有很大的提高， 但反应过快不宜控制刻蚀进程，而采用缓冲氧化物刻蚀剂有利于提高熔石英元件化学刻蚀速率。 关键词：化学刻蚀；刻蚀速率；工艺参数；熔石英元件；亚表面裂纹 中图分类号：ＴＧ５８０．６９２ 文献标识码：Ａ ０ 引 言 ＳｉＯ 是熔石英玻璃的基本结构单元，ＳｉＯ 通过硅 氧键（；Ｓｉ—Ｏ—Ｓｉ ）相互连接形成了三维网络结 化学湿法刻蚀是利用刻蚀液与被刻蚀材料之 构。熔石英在ＨＦ酸中蚀刻过程可以表示为： 间发生化学反应来去除被刻蚀材料以及含有高浓 ＳｉＯ２＋ＨＦ—＇ｓｉＦ４＋Ｈ２０ （１） 度杂质的再沉积层和亚表面裂缝中的杂质，氢氟酸 ＳｉＦ 在一般情况下为气态，但产生后来不及挥 ＨＦ是针对熔石英元件后处理主要采用的刻蚀液， 发，会与ＨＦ酸进一步发生反应： 利用ＨＦ酸与二氧化硅的反应，可以将加工引入的 ＳｉＦ４＋Ｈ２Ｏ＋ＨＦ Ｈ２ＳｉＦ６＋Ｈ２ＳｉＯ３ （２） 抛光粉杂质及其它污染物剥离，并去除或钝化元件 ＨＦ酸是一种弱酸，在溶液中部分电离，即 表面和亚表面裂纹，从而在一定程度提高光学元件 ＨＦ¨Ｈ ＋Ｆ一 （３） 的激光损伤阈值。在化学刻蚀过程中，如果在ＨＦ 其中的一部分Ｆ一可以通过氢键与ＨＦ分子结 溶液中加入其它溶液ＨＣ１、ＨＮＯ 、Ｈ：ＳＯ 和ＮＨ Ｆ， 合，即 由于混合制备的刻蚀溶液具有稳定的腐蚀率以及 ＨＦ＋Ｆ一一ＨＦ （４） 较低的蒸发压力，刻蚀速率显著增加…。徐世珍 上步的反应造成了Ｆ一浓度的减少，从而进一 等人研究表明，随着刻蚀时间的增加，表面粗糙度 步促进了ＨＦ的电离，这些粒子在溶液中的浓度遵 也随之增大，当蚀刻深度达到２００ｎｍ时能有效提 循弱电解质的电离平衡，电离平衡常数Ｋ 、Ｋ 与 高元件的损伤阈值 Ｊ。陈猛等人研究发现用浓度 温度有关，在２５￣Ｃ下，Ｋ１＝６．８５×１０一ｍｏｌ／Ｌ、Ｋ２＝ １％的ＨＦ酸对熔石英元件刻蚀１０ｍｉｎ后，光透过 ３．９６３ｍｏｌ／Ｌ ｊ。率和损伤阈值均有明显提升，但如继续延长刻蚀时 Ｋ１、Ｋ２可表示为 间，则会引起表面粗糙度增加，透过率和损伤阈值 Ｋ ＝ｃ（Ｈ ）·ｃ（Ｆ一）／ｃ（ＨＦ） （５） 都有所降低 Ｊ。综上可见，如何强化化学清洗效 Ｋ：＝ｃ（ＨＦ２－）／（ｅ（Ｈ ）·ｃ（Ｆ一）） （６） 果，快速去除附着在表面和亚表层的微小颗粒，提 ＨＦ分子又可以通过氢键形成（ＨＦ） 分子团， 高反应生成物从腐蚀表面的质量转移率，是光学制 （ＨＦ） 就是比较常见的一种粒子，形成（ＨＦ） 的 造领域亟需解决的热点问题之一。 反应为： １ 熔石英化学刻蚀的反应过程 ＨＦ一（ＨＦ）２ （７） 当ＨＦ酸的浓度大于１ｍｏｌ／Ｌ时，还会聚合成 熔石英是二氧化硅的非晶态，硅氧四面体 （ＨＦ） Ｆ一离子，即 ① 收稿日期：２０１７—０３－０７ 基金项目：国家自然科学基金（５１４７５１０６）；国家自然科学基金与中物院联合基金（Ｕ１２３０１１０）。 作者简介：王洪祥（１９６７一），男，黑龙江哈尔滨人，教授，博士生导师，研究方向：超精密加工及检测技术。 ４１０ 佳木斯大学学报（自然科学版） ２０１７年 （ＨＦ） ＋Ｆ一一（ＨＦ） Ｆ一 （８） 由熔石英化学刻蚀的反应过程可知，在ＨＦ酸 溶液中存在着Ｈ 、Ｆ一、ＨＦ２、ＨＦ、（ＨＦ） 、 （ＨＦ） Ｆ一等粒子。 ２化学刻蚀中物质传输过程分析 熔石英元件的化学刻蚀过程处于物质传输的 三相体系，即在刻蚀液体系中存在有固体、液体和 气体，考虑到产生的气体会与水发生反应，故可以 转化为固液两相体系。该体系中熔石英元件的刻 蚀过程可以分为三个阶段：１）刻蚀液从溶液中传 输到元件表面；２）刻蚀液与ＳｉＯ 进行有效的化学 反应；３）反应生成物从熔石英表面传输到溶液中。 此过程中无论反应物还是生成物都是以物质扩散 的方式进行传输的。 刻蚀液与熔石英表面之间存在一层很薄的过 渡层，刻蚀液需要经过该层扩散到熔石英表面，反 应生成物也需要经由该层扩散到溶液中。扩散层 由于接近固体表面，具有一定的粘滞性，会对扩散 的物质产生一定的阻力，即传质阻。刻蚀液经过该 层的过程中会产生浓度梯度的变化，扩散层除了对 扩散物质的浓度造成影响，还会减缓物质的扩散速 率，使新鲜的刻蚀液不能及时进来，反应生成物又 不能及时出去。 体系中各种物质的传输是由物质分子的扩散 运动引起的，当物质中存在浓度差时，物质分子就 会自发的从高浓度的地方向低浓度的地方扩散。 物质扩散的快慢除了与自身的性质、浓度梯度有关 外，还会受到所处环境的温度和压强的影响，其中 浓度梯度是物质传输的主要动力。 ３ 化学刻蚀中刻蚀速率的计算 实验所用的熔石英元件规格为０２５ ｍｍ Ｘ ５ｒａｍ，先使用１２００＃的ＳｉＣ研磨粉研磨３０ｒａｉｎ（压力 ２１ｋＰａ。转速５０ｒ／ｍｉｎ），然后使用粒径为１｝ｘｍ的 ＣｅＯ，抛光粉抛光２ｈ（压力１８．７５ｋＰａ，转速４Ｏｒ／ ｍｉｎ）。加工后用蘸有丙酮的卫生棉将熔石英表面 擦拭干净，最后用酒精脱水晾干待用。抛光过程会 在元件表面产生水解层，由于其成分与熔石英基体 不同，为消除对刻蚀速率的影响，先使用２０％的 ＨＦ酸预先刻蚀５ｒａｉｎ，以便将表面水解层去除掉。 设熔石英元件刻蚀前的质量为ｍ 厚度为ｈ。， 将元件不需要刻蚀的表面用石蜡涂覆，放人足量的 刻蚀液中进行一定时间的刻蚀。取出后进行充分的 清洗和烘干，然后用电子分析天平测出不同刻蚀时 间后元件的质量ｍ ，ｍ ，ｍ，…，ｍ ，设刻蚀后元件 的厚度分别为ｈ ，ｈ ，ｈ，，…，ｈ ，有如下关系存在： ｍ０ ｍ１ ｍ２ｍｎｍｎ—ｍｎ．．…．一—一 一ｈ０一ｈ１一ｈ２一 一ｈ 一ｈ 一ｈ １ｈ （９） 在△ｔ刻蚀时问内刻蚀速率可以表示为： Ｖ ＝一ｈｍｈｏ：一＝—— ：—（１ｎｌ ＪＵ） ２０ 巨 １６ 、＿一 蓬 盈ｇ＝ １２ Ｏ ２Ｏ ４０ ６０ ８０ １Ｏ０ １２０ １４０ １６０ 刻蚀时间ｔ（ａｒｉｎ） 图１ 累积刻蚀质量随刻蚀时间的变化关系曲线 暑 董 ｛ 刻蚀时间ｔ（ａｒｉｎ） 图２刻蚀速率随刻蚀时间的变化关系曲线 ４化学刻蚀工艺参数对刻蚀速率的影响 ４．１ 刻蚀时间对刻蚀速率的影响 在１５％下采用浓度２０％的ＨＦ酸刻蚀熔石英 元件，得到累积刻蚀质量与刻蚀时间的变化关系如 图１所示，刻蚀速率随刻蚀时间的变化关系如图２ 所示。图中可以看出在１ｈ内累积刻蚀质量随时问 呈线性变化，刻蚀速率基本恒定，刻蚀时间超过１ｈ 后，刻蚀速率随时间的增加逐渐呈现下降的趋势。 有如下几方面原因可能造成刻蚀的速率下降：１） 随着化学刻蚀的进行，刻蚀液中溶解的熔石英组分 第３期 王洪祥，等：化学刻蚀工艺参数对刻蚀速率的影响 一 富ＩＩ一 瓣嘲蟊 ４１１的浓度逐渐升高，使熔石英与刻蚀液间的化学势降 低，刻蚀反应的活性受到影响。２）溶液中的Ｈ 、 体，有极强的腐蚀性，会对操作人员的健康造成危 害，另外也可能对光学元件表面造成损伤，产生新 的缺陷。 （ＨＦ）：和ＨＦ２等活性粒子经过较长的刻蚀时间 后，其浓度有所降低。３）难溶解的反应产物（如 Ｎａ２ＳｉＦ６、Ｋ２ＳｉＦ６、ＢａＳｉＦ６等）在熔石英表面越积越 多，影响了反应的继续进行。为了尽量减小刻蚀时 间对刻蚀速率的影响，实验中熔石英每次的刻蚀时 ｛ 间不应超过１ｈ。 童 ｛ 詈 祷 垂 糨（ 刻蚀温度丁（℃） 图３刻蚀速率随刻蚀温度的变化关系 ＨＦ酸浓度（％） 图４刻蚀速率随ＨＦ酸浓度的变化关系 ４．２温度对刻蚀速率的影响 熔石英元件采用２０％的ＨＦ酸，在不同的温度 下分别刻蚀２０ｍｉｎ。刻蚀速率随刻蚀温度的变化 关系如图３所示，可看出随着温度的升高，刻蚀速 率提升显著。反应中温度的变化改变了反应物质 的活化能和溶液的传输特性：随着温度升高，反应 中活化分子数增多，有效碰撞增加，促使反应速率 加快，同时温度的升高降低了液体的粘性，便于物 质分子的扩散运动。较高的温度虽然可以明显的 提高刻蚀速率，但人们一般不会选择在较高温度下 进行化学刻蚀。这是因为较高的温度极易造成刻 蚀液中的氟化氢气体的大量挥发，氟化氢为剧毒气 、三＝ 粪 ＮＨ４Ｆ浓度（％） 图５刻蚀速率随刻ＮＨ４Ｆ浓度的变化关系曲线 ４．３ ＨＦ酸浓度对刻蚀速率的影响 熔石英元件在１５℃下，在不同浓度的ＨＦ酸刻 蚀剂中分别刻蚀２０ｍｉｎ，可以得到刻蚀速率随ＨＦ 酸浓度的变化关系如图４所示，可以看出刻蚀速率 随ＨＦ酸浓度的增大有很大的提高。这是因为随 着ＨＦ酸浓度的增大，参与刻蚀反应的活性粒子 Ｈ ，ＨＦ２－，（ＨＦ）：的浓度也随之增加，因而极大的 提高了化学反应速率。在实际生产中，使用的ＨＦ 酸浓度一般低于２５％，因为较高的浓度使用时比 较危险，且反应过快不宜控制刻蚀进程。 ４．４辅助试剂对刻蚀速率的影响 在硅及其化合物的化学刻蚀过程中，往往要在 ＨＦ酸溶液中加入某些辅助试剂，如ＮＨ Ｆ、Ｈ ＳＯ ／ ＨＣＩ等强酸来提高刻蚀速率和改善刻蚀效果。人 们通常把包含有ＨＦ和ＮＨ Ｆ的刻蚀液称为缓冲氧 化物刻蚀剂（ＢＯＥ），在ＨＦ酸中添加氟化铵 （ＮＨ Ｆ），可以使刻蚀液具有稳定的刻蚀速率以及 较低的蒸发压力，便于控制化学反应进程，这是由 于ＮＨ Ｆ的加入可以补充溶液中损失的Ｆ一，维持 刻蚀液性能的稳定。ＮＨ Ｆ在溶液中能够完全电 离，使Ｆ一离子的浓度增加，促进反应ＨＦ＋Ｆ一一 ＨＦｆ的发生，使ＨＦ２浓度增加；此外ＮＨ４会发生 水解反应，该反应补充了溶液中的Ｈ ，即 ＮＨ４＋Ｈ２Ｏ＋＋ＮＨ３·Ｈ２０＋Ｈ （１１） 因为ＮＨ Ｆ的加入使反应中的活性物质Ｈ 、 ＨＦ２增加，所以刻蚀速率会随ＮＨ Ｆ的加入而升 高。但电离出的ＮＨ４会与刻蚀反应产物ＳｉＦ６ 生 ４１２ 佳木斯大学学报（自然科学版） ２０１７年 成不易溶于刻蚀液的物质，即 ＳｉＦ６－ ＋ＮＨ４一（ＮＨ４）２ＳｉＦ６ （１２） 变了反应物质的活化能和溶液的传输特性，降低了 液体的粘性，便于物质分子的扩散运动，反应中活 如果加入的ＮＨ Ｆ过多，则产生的（ＮＨ ）：ＳｉＦ 就会逐步沉积在熔石英的表面，阻断了刻蚀液与熔 化分子数增多，有效碰撞增加，促使反应速率加快。 ３）刻蚀速率随ＨＦ酸浓度的增大有很大的提高，但 是较高的浓度使用时比较危险，且反应过快不宜控 制刻蚀进程。缓冲氧化物刻蚀剂中加入的ＮＨ Ｆ 过多，则产生的（ＮＨ ） ＳｉＦ 就会逐步沉积在熔石 石英的反应，造成刻蚀速率降低，且会影响刻蚀的 均匀性。在１５℃下分别采用含不同浓度ＮＨ Ｆ的 缓冲刻蚀（ＢＯＥ）溶液刻蚀熔石英元件２０ｍｉｎ，ＢＯＥ 溶液中的ＨＦ浓度保持１０％不变，刻蚀速率随 ＮＨ Ｆ浓度的变化关系曲线如图５所示。可以看 出，最初随着ＮＨ Ｆ浓度的增加，刻蚀速率有很明 英的表面，阻断了刻蚀液与熔石英的反应，造成刻 蚀速率降低，且会影响刻蚀的均匀性。 参考文献： ［１］Ｔ．Ｉ．Ｓｕｒａｔｗａｌａ，Ｐ．Ｅ．Ｍｉｌｌｅｒ，Ｊ．Ｄ．Ｂｕｄｅ，ｅｔ ａ１．ＨＦ—Ｂａｓｅｄ ｅｔｃｈｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ｆｏｒ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｌａｓｅｒ ｄａｍａｇｅ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｆｕｓｅｄ 显的提高，但当ＮＨ Ｆ浓度达到１０％左右时，刻蚀 速率增幅逐渐变缓，浓度超过２５％后，刻蚀速率逐 渐变小。 ｓｉｌｉｃａ ｏｐｔｉｃａｌ ｓｕｒｆａｃｅｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｃｅｒａｍｉｃ Ｓｏｃｉ— ｅｔｙ．２０１１，９４（２）：４１６—４２８． ５ 结 论 本文分析了化学刻蚀中反应生成物的扩散过 ［２］ 徐世珍，吕海兵，田东斌．酸蚀深度对熔石英三倍频激光损 伤阈值的影响［Ｊ］．强激光与粒子束．２００８，２０（５）：７６０— ７６４． 程以及物质传输规律，得到了刻蚀工艺参数如时 间、温度、ＨＦ酸浓度、辅助试剂对刻蚀速率的影响 规律。研究结果表明：１）在１ｈ内累积刻蚀质量随 ［３］ 陈猛，向霞，蒋勇．酸蚀与紫外激光预处理结合提高熔石英 损伤阈值［Ｊ］．强激光与粒子束．２０１０，２２（６）：１３８３— １３８７． 时间呈线性变化，刻蚀速率基本恒定。刻蚀时间超 ［４］ Ｖｅｒｈａｖｅｒｂｅｋｅ Ｓ，Ｔｅｅｒｌｉｎｃｋ １，Ｖｉｎｃｋｉｅｒ Ｃ，ｅｔ ａ１．Ｔｈｅ ｅｔｃｈｉｎｇ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ｏｆ ＳｉＯ，ｉｎ ｈｙｄｒｏｆｌｕｏｒｉｃ ａｃｉｄ『Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ．１９９４．１４１（１Ｏ）：２８５２—２８５７． 过１ｈ后，刻蚀速率随时间的增加逐渐呈现下降的 趋势。为了尽量减小刻蚀时间的影响，实验中每次 的刻蚀时间不应超过１ｈ。２）随着温度的升高，改 Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｔｃｈｉｎｇ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ Ｒａｔｅ ＷＡＮＧ Ｈｏｎｇ—ｘｉａｎｇ ，ＳＨＥＮ Ｌｕ ， ＷＡＮＧ Ｘｉａｏ—ｘｉａ ，ＬＩ Ｃｈｅｎｇ一－厂“ （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈａｒｂｉｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ １ ５０００１，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎ－ ｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｊｉａｍｕｓｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉａｍｕｓｉ １５４００７，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ａｎｄ ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ ｌａｗ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｅｔｃｈｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｗｅｒｅ ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙ ａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｅｔｃｈｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｔｉｍｅ，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ＨＦ ａｃｉｄ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｕｘｉｌｉａｒｙ ｒｅａｇｅｎｔ ｏｎ ｔｈｅ ｅｔｃｈｉｎｇ ｒａｔｅ ｗｅｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｔｈｅ ｅｔｃｈｉｎｇ ｒａｔｅ ｗａｓ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｅｔｃｈｉｎｇ ｔｉｍｅ ｗａｓ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｓｈｏｒｔ，ａｎｄ ｔｈｅ ｅｔｃｈｉｎｇ ｒａｔｅ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｔｉｍｅ．Ｔｈｅ ｅｔｃｈｉｎｇ ｒａｔｅ ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄ ｂｅｃａｕｓｅ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｈａｎｇｅｄ ｔｈｅ ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ ｅｎｅｒｇｙ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｍａｔｅｒｉａｌ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｏｌｕｔｉｏｎ．Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ＨＦ ａｃｉｄ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｅｔｃｈｉｎｇ ｒａｔｅ ｗａｓ ｇｒｅａｔｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅｄ，ｂｕｔ ｉｔ ｗａｓ ｎｏｔ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｔｏ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｈｅ ｅｔｃｈｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｗａｓ ｔｏｏ ｆａｓｔ．Ａｎｄ ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆ ｂｕｆｆｅｒ ｏｘｉｄｅ ｅｔｃｈｉｎｇ ａｇｅｎｔ ｗａｓ ｂｅｎｅｆｉｃｉａｌ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｅｔｃｈｉｎｇ ｒａｔｅ ｏｆ ｆｕｓｅｄ ｓｉｌｉｃａ ｅｌｅｍｅｎｔｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｃｈｅｍｉｃａｌ ｅｔｃｈｉｎｇ；ｅｔｃｈｉｎｇ ｒａｔｅ；ｐｒｏｃｅｓｓ ｐａｒａｍｅｔｅｒ；ｆｕｓｅｄ ｓｉｌｉｃａ ｅｌｅｍｅｎｔ；ｓｕｂｓｕｒｆａｃｅ ｃｒａｃｋ