随着硅基MEMS工艺技术与应用水平的不断提高,MEMS的结构从二维结构发展到三维结构,高深宽比微沟槽结构因其具有狭窄而垂直的空气间隙和较大的比表面积,广泛应用于梳齿状微电极阵列、微纳谐振器、加速度传感器、超级电容器、光栅等领域。为了提高MEMS器件的质量并确保器件产率,需要对MEMS高深宽比三维特征尺寸进行测量与分析,在MEMS高深宽比三维特征尺寸中,以深度、宽度、侧壁角这三种参数对MEMS器件性能影响最大,对这些参数的准确测量表征也是工艺中最需要解决的共性关键测量技术。本文设计的散射测量仪是一种专门针对周期性高深宽比结构的线宽和侧壁角开展测量的光学仪器,其具有结构紧凑、光谱波段宽、测量精度高等优点。本仪器采用偏振光谱散射测量法来测量线宽和侧壁角。主要研究内容包括以下三部分:（1）详细阐述了深沟槽结构红外光谱散射测量原理,主要包括周期性结构基于RCWA的散射光谱建模原理、基于反射式物镜的散射光谱建模原理、MEMS深沟槽结构衍射角仿真分析、散射光谱灵敏度仿真等。（2）完成了仪器的设计与实现,对散射仪进行了总体方案的设计,制定其性能评价指标,阐述了仪器的测量原理,完成了仪器各光学元器件的选型、光路系统设计及Zemax仿真、搭建了散射仪原理样机并对其进行了调试。（3）论述了仪器的系统校准方法和进行了实验验证,仪器的系统校准主要包括非线性校正、波长准确性校正等两个方面,实验验证重点对Si基Si O2薄膜样品和周期性深沟槽样品进行了反射率测试与分析,实验结果表明和RC2椭偏仪相比,在测量膜厚小于5000nm的薄膜时,仪器测量误差小于1%,达到设计要求;在深沟槽结构测量验证中,测量光谱与建模仿真光谱一致性也验证了所提出的近红外光谱散射测量方法的适用性。