设计了一种用于微等离子体无掩膜刻蚀加工的微悬臂梁探针结构,即将微等离子体放电器集成在SiO2悬臂梁探针端部的空心针尖上,等离子体从针尖处的纳米孔导出,以实现高精度、高效率的无掩膜扫描刻蚀加工.设计了该悬臂梁探针的加工工艺流程,即对（100）硅片进行各向异性湿法刻蚀得到倒金字塔槽,并双面氧化,然后依次沉积并图形化微放电器的上、下电极和绝缘层,最后背面释放出带空心针尖的SiO2悬臂梁,并加工出针尖尖端的纳米孔.成功制作出质量良好、具有很高成品率的带薄壁空心针尖的SiO2悬臂梁探针阵列及倒金字塔型微放电器.实验结果表明,该微放电器能在3～15 kPa的SF6气体中稳定放电,为悬臂梁探针阵列和微放电器的工艺集成以及Si基材料的无掩膜扫描刻蚀加工奠定基础.

提出了一种基于并行探针技术的扫描等离子体加工新方法,即通过在并行探针针尖上集成微小等离子体发生器,从而实现无掩膜的扫描加工.采用二维流体模型对其中的微小等离子体发生器进行了数值仿真研究.该微小等离子体发生器为微空心阴极放电器件,当工作气体为SF6,工作气压在5 kPa～9 kPa时,空心阴极内的F原子浓度在3×1011 cm-3～1.7×1012 cm-3之间变化,基本满足硅材料扫描刻蚀加工的需求.