激光退火技术有热预算低、瞬间温度高的特点，其温度场特性是材料电学性能的重要表征参数。准确实时测量瞬态小温度场对整体退火工艺过程的把控具有重要的参考价值。辐射测温法通过收集样品辐射光谱中特定波段的能量来实现温度的非接触在线测量，具有响应快、测温范围宽等特点。提出了一种基于InGaAs红外光电二极管的双色辐射测温系统设计方案，采用波长积分法对该测温系统进行精确标定，单波段带宽可达350 nm，能够对小于0.01 mm²的小视场进行稳定快速测量。去除标定热台稳定性后的测温重复性最大仅为0.05%oR（of reading，读数精度），精度小于1%，远超同类高温测量设备。在此基础上，结合有限元法热仿真结果，提出一种基于单个光电二极管测量温度场分布的方法，讨论了最高温度与读数温度之间的关系，为工艺参数评估提供了重要的数据支撑。

硅片键合套刻偏差是影响三维垂向互连封装工艺的重要指标之一。利用红外光可以高效穿透硅基半导体材料的特性，设计了测量键合套刻偏差的红外检测系统。通过测试光源和相机得到的噪声大小和分布作为仿真误差来源；通过MATLAB对不同尺寸、不同类型的套刻标记成像仿真，得到的测量重复性随采样点增多而减小，并在150个采样点时套刻测量重复性趋于稳定的规律；通过仿真检测系统不同数值孔径和套刻标记线宽，得到了测量重复性随对比度增加而减小的特征。根据仿真结果设计了红外检测系统和套刻标记，测试结果接近仿真数据，得到了10 nm以下的测量重复性，证明了利用红外技术高精度检测硅片键合套刻偏差的可行性。