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在目前的MEMS加工工艺中，感应耦合等离子体(ICP)深刻蚀工艺是一项独具特色并且具有广泛应用前景的工艺技术。随着MEMS技术在更多的领域中需要应对更多的需求，如生物领域的可靠性、兼容性;恶劣环境中的抗辐射、抗高温高压、抗冲击等等，新兴的体金属材料以其优越的性能，正逐渐在很多应用中取代传统的体硅材料。基于ICP深刻蚀工艺的高深宽比的三维可动结构，是体金属MEMS器件的核心，因此需要对不同的体金属材料的ICP深刻蚀工艺进行深入的探究和开发，并进一步实现对该工艺进行模拟仿真，用于设计中的预测和指导。本文开展面向体金属材料的ICP深刻蚀工艺的全面基础性探究，从最基础层面的感应耦合等离子体物理着手，深入探究ICP深刻蚀机制;结合不同体金属的物理、化学反应特性，实验开发优化的ICP深刻蚀工艺条件;结合实验结果，建立体金属ICP深刻蚀速率的数值物理模型，以创新性悬空-粘附掩膜结构实现最大离子边界角的准确测量，拟合模型参数，对加工过程以及Lag效应进行仿真，并通过同实验结果的对比验证模拟的有效性。总体来说，主要工作内容包括以下几个方面: 从等离子体的产生，以及感应耦合等离子体的辉光放电机制出发，探究等离子体内部粒子物理运动和作用机制，建立其对于等离子体鞘层的概念以及对其重要性的认识。分析ICP刻蚀设备的设计及工作机制，进而分析各个刻蚀设备参数对于等离子体运动状态的影响，最终得到刻蚀设备参数对于刻蚀结果的影响。最后，深入分析ICP深刻蚀工艺进程中的物理化学机制。以上对于ICP深刻蚀的各个层面较为深入的机理性探究，将作为后续工艺开发以及工艺模拟工作的重要理论基础。 以刻蚀工艺操作进程的各个步骤为顺序，介绍钛、钨、钼三种体金属圆片的制备，详述对于SU-8负性光刻厚胶的掩膜制备工艺的探索与优化。结合反应机理和实验对比结果，选择适合不同金属刻蚀的主刻蚀气体和辅助添加气体。在ICP刻蚀设备参数工作机制的指导下，进行参数范围的设定。分别对钛、钨、钼三种体金属材料的ICP深刻蚀工艺结果进行总结和分析，得出刻蚀设备参数的影响趋势，分析刻蚀结果的产生原因，并开发出优化的刻蚀工艺条件。最后，给出正交实验设计方案，用以通过有限次数实验得到最优的工艺条件组合。 着重分析等离子体鞘层的形成和作用机制，通过鞘层电压对离子流的加速作用，建立起基于物理推导过程的、更为准确的离子角分布函数，并采用离子角屏蔽算法建立起刻蚀速率的数值物理模型。给出模型参数引入的代表性和合理性，并提出结合实际实验结果进行参数拟合的科学方法，以及模型的使用方法。 在模型理论的基础上，提出借助悬空的掩膜结构来准确测量离子角分布函数，并借助粘附效应实现对于悬空结构关键参数的准确在线测量。通过一系列悬空结构实现方法的尝试与改进，最终提出一种基于SU-8光刻胶的“一次匀胶两次曝光”制备方法，是的制备的过程简单易行，可操作性和可重复性较强。应用理论模型，结合实际实验结果，对钛体金属材料的ICP刻蚀进行模拟，所得到的Lag效应的模拟结果和实际实验结果能够较好地吻合，验证了模型的可行性与准确性。最后，提出模型向着普遍适用性发展的进一步的探究方向及方法理论基础。