[发明专利]并行探针驱动的扫描等离子体加工装置和加工方法

摘要

本发明涉及等离子体刻蚀加工技术。所述装置包括有等离子微放电器和一空心探针，以及放置被加工件的三维扫描工作台，等离子微放电器为敞口漏斗形，置于一悬臂梁端头，空心探针连接在该漏斗出口处。悬臂梁上设有主压电陶瓷制动器，机座上设有付压电陶瓷制动器，每个制动器都集成传感器和驱动器与一体。信号发生器产生激励信号加载在驱动器上，使悬臂梁振动；传感器上的信号输入锁相放大器进行放大，并送入计算机进行处理，实现对针尖和工件表面间距的检测和调整，使其在加工过程中保持恒定；在采用并行探针阵列加工时，每个探针都有独立的供电回路。本装置适用于小批量、多品种的微纳米器件的刻蚀加工，刻蚀精度高。

主权项

1.一种并行探针驱动的扫描等离子体加工装置，包括有等离子微放电器和一空心探针，以及用来放置被加工件的能够作三维运动的扫描工作台，其特征在于，所述等离子微放电器为敞口漏斗形，它置于由机座支撑的悬臂梁端头，该漏斗的入口直径为50-500μm；所述空心探针连接在该漏斗的出口处，探针内孔直径为0.1-2μm，针尖高度为30-300μm；漏斗内壁为厚度在0.1-2μm之间的导体金属层，用做下电极，在漏斗入口的周围设有导体金属平板作为上电极，两电极上分别连有金属导线，与输出电压为300-600V外部直流电源构成用于等离子微放电器的供电回路，在该回路中串联有阻值范围在100kΩ-2MΩ的限流电阻；在悬臂梁上设有一个能够实现探针微进给的主压电陶瓷薄膜制动器，在机座上设有给主压电陶瓷薄膜制动器提供检测参考信号的付压电陶瓷制动器；每个制动器都集成传感器和驱动器于一体，所述的主压电陶瓷薄膜制动器和付压电陶瓷制动器均由三层金属电极层和两层压电陶瓷薄膜层构成，其中，第1层和第5层为上、下电极，第3层为中间电极层，第2层是作为驱动器的压电陶瓷薄膜层，第4层是作为传感器的压电陶瓷薄膜层；两个制动器的中、下电极上分别连有金属导线，与信号发生器和输出电压为12V的外部直流电源构成激励回路，制动器的上、下电极上分别连有金属导线，与测量放大器和输出电压为12V的外部直流电源构成测量回路。