在半導體制造、精密加工等高科技(ji)領域，機(ji)器視覺檢(jian)(jian)(jian)(jian)測技(ji)術(shu)如(ru)同(tong)"工業(ye)之眼"，通過(guo)光學成像精準捕捉產品缺陷(xian)。其(qi)中(zhong)，明場檢(jian)(jian)(jian)(jian)測與暗場檢(jian)(jian)(jian)(jian)測作為(wei)兩種核心光學檢(jian)(jian)(jian)(jian)測技(ji)術(shu)，其(qi)差異(yi)直(zhi)接(jie)影響(xiang)檢(jian)(jian)(jian)(jian)測精度與效(xiao)率。本文(wen)將從原(yuan)理(li)、系統構(gou)成、應用場景三個(ge)維度，深入解析兩者的技(ji)術(shu)邊界。

一(yi)、光學成(cheng)像(xiang)原理的(de)本(ben)質差異

明(ming)場檢(jian)測：反射光(guang)主導的"正射成像(xiang)";

明場檢測采用垂直或近垂直入射(she)(she)的光(guang)(guang)源設計，光(guang)(guang)線經物體(ti)表面反(fan)(fan)射(she)(she)后(hou)直接進入成像系統。其成像邏輯基于反(fan)(fan)射(she)(she)光(guang)(guang)強度差異：當光(guang)(guang)線照射(she)(she)到平整表面時(shi)，遵(zun)循鏡面反(fan)(fan)射(she)(she)定律(lv)形(xing)成均勻亮(liang)場；若表面存在顆粒、劃痕(hen)等缺(que)陷，反(fan)(fan)射(she)(she)光(guang)(guang)方向發生偏移，導(dao)致局部亮(liang)度衰減，形(xing)成暗斑。

典(dian)型案例中，晶(jing)圓(yuan)表面直徑超過50μm的(de)顆粒缺(que)陷(xian)，在明(ming)場圖像中呈(cheng)現(xian)為明(ming)顯的(de)暗(an)區。這(zhe)種"亮背景-暗(an)缺(que)陷(xian)"的(de)成(cheng)像模式，使其(qi)成(cheng)為宏觀缺(que)陷(xian)檢(jian)測(ce)的(de)首(shou)選方案。

暗場檢測：散射光捕(bu)獲的"側照成像"

暗場檢測(ce)通過(guo)傾斜(xie)入射(she)光(guang)源（通常與(yu)表面呈15°-75°夾角），使直接(jie)反(fan)射(she)光(guang)偏離成(cheng)像鏡頭。系統僅捕獲由(you)缺(que)陷(xian)引發的散射(she)光(guang)信號，形成(cheng)"暗背景-亮缺(que)陷(xian)"的反(fan)差(cha)圖像。

技(ji)(ji)術實現上，暗(an)(an)場(chang)系統需精確(que)控制入(ru)射(she)角與收集(ji)角。例如(ru)，在半導體晶圓(yuan)檢測中，采用環形照明設計(ji)，確(que)保只有(you)散射(she)光進(jin)入(ru)物鏡。這種設計(ji)使(shi)暗(an)(an)場(chang)檢測對(dui)直徑小于10μm的微粒靈敏度提升3-5倍(bei)，成為(wei)納米級缺(que)陷篩查的關鍵技(ji)(ji)術。

二、系統(tong)構成(cheng)的(de)差異化設計

明場檢測系統：高精度反射光路(lu)

光源模塊：采用LED或激光光源，波(bo)長選擇取決于材料特性（如405nm激光用于硅晶(jing)圓檢測）

照明系統：確保光(guang)強均勻性＞95%，消除照明盲區(qu)

遠心物鏡：數值孔(kong)徑(jing)（NA）0.4-0.8，平衡分(fen)辨率與景深(shen)

圖像(xiang)處(chu)理單元：基于(yu)FPGA的實時缺(que)陷分類算法

暗場(chang)檢(jian)測系統：散射(she)光高效收(shou)集(ji)

斜入(ru)射光(guang)源：采用光(guang)纖耦(ou)合激(ji)光(guang)器，實現±1°的入(ru)射角精(jing)度

空間濾波(bo)器：抑(yi)制鏡(jing)面(mian)反射雜散光，信噪比提升20dB

高NA物鏡：NA值達0.9以(yi)上(shang)，收集角擴展至60°

時間延遲積分（TDI）相機：線掃(sao)描速率達200mm/s，突破(po)速度(du)瓶(ping)頸(jing)

三、應用場景(jing)的(de)互補(bu)性

明場檢測的主戰場

宏(hong)觀(guan)缺陷(xian)篩查：在(zai)晶圓研磨、拋光工序后，快速定位直徑＞50μm的劃痕、沾污等缺陷(xian)

圖案化結構(gou)檢(jian)測：通過反射光(guang)(guang)相位差異，檢(jian)測光(guang)(guang)刻膠圖案的線寬偏差（CD Uniformity）

暗場檢測的獨特價值

透明介質(zhi)檢測：通過(guo)散(san)射光偏(pian)振(zhen)特(te)性分析(xi)，實(shi)現(xian)玻璃基(ji)板、薄膜材(cai)料的內部缺陷可視化

高速在(zai)線檢(jian)測：在(zai)封裝測試環(huan)節，暗場線掃描系統(tong)實(shi)現每秒3米的(de)高速檢(jian)測

四(si)、技術選型的決策(ce)維度(du)

在實際應用中，技術(shu)選型(xing)需(xu)綜(zong)合考慮三大(da)要素：

缺陷尺(chi)寸閾(yu)值：明場(chang)適(shi)用于＞50μm缺陷，暗場(chang)主攻＜20μm微(wei)缺陷

材(cai)料光學特性：金屬等高(gao)反射材(cai)料適合明場(chang)，透明介(jie)質需暗場(chang)檢測

產線節(jie)拍要求：明場檢測單片耗(hao)時(shi)3-5分(fen)鐘(zhong)，暗場可壓縮(suo)至(zhi)1分(fen)鐘(zhong)內

在機器視(shi)覺的(de)精(jing)密世界中，明場與(yu)暗場檢測如同"陰陽雙(shuang)生"，各自承載(zai)著獨特的(de)技術(shu)使命(ming)。理解其(qi)本質差異，不僅是技術(shu)選(xuan)型(xing)的(de)基石，更是推動(dong)制造業(ye)向零缺(que)陷目標邁(mai)進的(de)關(guan)鍵。隨著光學工(gong)程與(yu)人工(gong)智(zhi)能的(de)深度融(rong)合，這對技術(shu)"雙(shuang)子星"必(bi)將綻放更耀眼的(de)光芒。