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随着科技的发展，现代制造日益趋向功能集成化、外形微小化和超精密化方向发展。面向精密微机电器件的微纳加工技术已经成为国内外研究机构的研究热点。微纳加工技术决定了微机电器件的加工精度和表面质量，已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志之一。约束刻蚀剂层技术(CELT)是一种具有距离敏感性、无需掩模的化学刻蚀加工技术，克服了传统化学刻蚀的各向同性、加工深宽比差、掩模稳定性差等缺点，能用于复杂三维结构的批量加工，在微纳加工领域具有很大的发展潜能。本文针对CELT微纳加工的工艺特点，研发了一套用于CELT微纳加工的仪器，并从提高加工精度和加工效率两个角度出发，对仪器的设计与开发展开了研究。本文的研究工作主要包含以下三个方面：(1) CELT微纳加工仪器的系统设计研究。分析了CELT微纳加工的工艺需求，并以此为基础对CELT微纳加工仪器进行设计。首先从提高仪器系统刚度的目的出发，分别对大理石基座、宏动平台和微动平台进行了优化设计。然后从提高系统的可控性能出发，分别设计了机器视觉检测系统和微力传感装置。最后通过测试实验验证了所设计仪器的优秀性能。(2) CELT微纳加工仪器的加工精度研究。分析了CELT微纳加工工艺流程中影响仪器加工精度的因素，分别从提高系统的定位精度和零点检测精度两个方面开展研究。零点检测的精度是整体加工精度的基础，本文分析了零点检测过程中影响检测精度的因素，提出了一种基于数字锁相放大器的零点检测技术，通过这种相敏滤波手段滤除所有异频噪声。加工过程开始后，系统的加工精度主要依赖系统运动平台的定位精度。本文设计了一款基于柔性铰链和压电陶瓷驱动器的微位移平台，对压电陶瓷驱动器的磁滞特性进行了数学建模，设计了PID+前馈的控制策略对平台进行控制。最后通过验证实验测试系统精度，实验结果表明零点检测精度和平台定位精度均达到纳米级的精度。(3) CELT微纳加工仪器的加工效率研究。CELT微纳加工中需要通过分层多次刻蚀的方式进行大深宽比的微结构加工，在一次加工中需要多次提升和回零的操作。本文针对这一多次重复的操作，研制了机器视觉系统和微力传感系统对加工过程进行监控，提出了一种全自动快速逼近的方法，并应用于实际加工当中。