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随着微机械加工技术的飞速发展，金属钛以其密度低、比强度大、抗冲击性强、耐腐蚀、无磁性及生物兼容性好的优势，走入了人们的视野。本论文研究了圆片级金属钛的微细加工方法，对化学机械抛光、掩膜制备和ICP深刻蚀等重点工艺进行了优化，并完成了钛基微小型零件的方案设计和工艺流水。在此基础上，展开了对金属钼体材料深刻蚀技术的探索。
首先对钛微加工中的掩膜进行了研究。通过理论分析和实验验证，排除了TiO2、Cr、Ni和SiO2等硬掩膜，选择了SU-8软掩膜。重点对钛基底上SU-8胶的前烘、曝光和曝光后烘进行了优化。在优化的工艺参数下，SU-83050胶厚可达50-90μm、最细线条宽度约5μm、深宽比超过10:1。
接着对钛圆片的微细加工方法进行了研究。通过与湿法腐蚀和激光切割的比较，选定ICP深刻蚀技术进行钛的微细加工。以SU-8作为刻蚀掩膜，研究了ICP系统的线圈功率、平板功率、腔体气压和气体流量等参数对刻蚀结果的影响。最终得到了一组最优刻蚀参数：线圈功率800W、平板功率300W、腔体气压5mTorr、Cl2流量43scocm。在此刻蚀条件下钛刻蚀速率约为1.11μm/s，SU-8刻蚀速率约为0.19μm/s，刻蚀选择比约为5.84:1，刻蚀表面粗糙度小于150mm。
之后，设计了钛基微小型零件加工的两种方案并进行了改进。第一种是先刻蚀后倒装键合减薄的方案，第二种是直接刻蚀的方案，利用这两种方案制作了钛基微小型零件，零件厚度可达200μm，深宽比可达10:1，典型线条尺寸为30μm，刻蚀表面粗糙度小于150mm，可以满足某些特殊领域的应用需求。
最后，在钛ICP刻蚀的研究基础上，对圆片级钼的ICP刻蚀进行了初步探索。在刻蚀气体的选择上，设计了氟基和氯基等4种方案。最终以Cl2+O2的效果为最佳，在线圈功率、平板功率、腔体气压和Cl2/O2流量分别为800W、250W、5mTorr和43sccm/5sccm的条件下，钼和SU-8的刻蚀速率分别为0.266μm/min和0.258μm/min。刻蚀速率和选择比尚可，但刻蚀底部粗糙度较高，还需进一步研究。迄今为止，未见圆片级金属钼体材料干法刻蚀研究的报道，因此，本部分工作具有一定的创新性意义。