光路改變單元、模塊和方法及檢測半導體基板的裝置與流程

2023-11-10 02:24:42 3

本發明涉及用於提取高解析度圖像的光路改變單元、模塊和方法，記錄用於執行其的程序的記錄介質、以及用於檢測半導體基板上的圖案的裝置。

背景技術：

在各種圖像相關的應用領域中需要高解析度圖像，且用於獲得圖像的拍攝裝置可應用於各種檢測儀器、成像設備、通信設備等。

例如，在航空拍攝或衛星拍攝中，需要高解析度圖像以詳細地顯示地貌；在醫學領域中，需要高解析度圖像以做出精確的診斷；在與軍事目的相關的領域中，需要高解析度圖像以進行目標識別。

然而，由於光學設備或圖像傳感器的物理限制，可獲得的圖像的最大解析度基本上是有限的，且由於各種問題，難以利用物理的方法獲得高解析度。

針對所述提到的原因，利用信號處理技術代替物理方法從多個低解析度圖像恢復出高解析度圖像的方法已經被研究很長時間。

例如，根據韓國專利公開No.2013-0047326，通過在偏移圖像傳感器的同時捕獲圖像而獲得多個低解析度圖像，然後通過融合獲得的低解析度圖像輸出最終的圖像。

然而，在此相關的技術中，存在需要用於移動圖像傳感器的額外空間的問題，因此在空間利用率方面是不可取的。

技術實現要素：

本發明的目的旨在提出能夠通過簡單方便的方法基於多個低解析度圖像提取高解析度圖像的用於提取高解析度圖像的光路改變單元、模塊和方法以及記錄用於執行其操作的程序的記錄介質，以及使用高解析度圖像檢測半導體基板上的圖案的用於檢測半導體基板上圖案的裝置。

根據本發明的一方面，提出一種用於提取高解析度圖像的光路改變單元，其中，光源發出的光經過固定物體入射到圖像傳感器上，其中光路改變單元允許所述圖像傳感器基於入射光獲取具有第一解析度的第一圖像，並且其中基於所述第一圖像提取具有第二解析度的第二圖像，其中第二解析度高於第一解析度。所述光路改變單元包括：主體部；可移動地連接到所述主體部的光路改變部，所述光路改變部的移動允許所述圖像傳感器獲取多個不同的第一圖像，所述多個不同的第一圖像用於提取所述第二圖像，其中，通過所述光路改變部的移動，入射到所述圖像傳感器上的光路被移動小於所述圖像傳感器的單元像素的距離，並且其中根據所述光路改變部的移動，所述固定物體被偏移地成像在所述圖像傳感器的成像表面上。

所述光路改變部可以將入射到所述圖像傳感器上的光路移動與假設單元像素的尺寸對應的單元間距的M(M為自然數)倍，其中，單元像素被平均分成N×N(N為自然數)份。

通過基於第一軸在第一方向上的運動，所述光路改變部可以將入射到所述圖像傳感器上的光路在水平方向上移動與假設單元像素的尺寸對應的單元間距的一倍，其中，單元像素被平均分成N×N(N為自然數)份，其中通過基於與第一軸垂直的第二軸在第二方向上的旋轉運動，所述光路改變部將入射到所述圖像傳感器上的光路在豎直方向上移動與假設單元像素的尺寸對應的單元間距的一倍，其中，單元像素被平均分成N×N(N為自然數)份，其中，根據N的值調整基於第一軸在第一方向上的旋轉運動的數量和基於第二軸在第二方向上的旋轉運動的數量。

所述光路改變部可以使得物體能夠在水平方向、豎直方向及所述水平方向和所述豎直方向之間的對角線方向中的至少一個方向上偏移地成像在所述成像表面上。

所述光路改變部能夠通過第一方向上的旋轉運動使物體偏移地成像在所述水平方向上，能夠通過第二方向上的旋轉運動使物體偏移地成像在所述豎直方向上，能夠通過第一方向上的旋轉運動和第二方向上的旋轉運動使物體偏移地成像在所述對角線方向上。

所述光路改變部可以保持入射到所述圖像傳感器上的光路與由所述光源發出的所述光入射的入射光的路徑平行。

可以根據所述光路改變部基於所述主體部的運動程度和所述光路改變部的折射率及厚度中的至少一個確定入射到所述圖像傳感器上的光路。

所述光路改變部可以與所述主體部連接，以基於第一側端面在第一方向上旋轉且基於與所述第一側端面相鄰的第二側端面在第二方向上旋轉。

所述第一方向可以是繞第一軸旋轉的方向，所述第二方向可以是繞與所述第一軸垂直的第二軸旋轉的方向。

所述光路改變單元還可以包括支撐部，所述支撐部支撐光路改變部且在所述光路改變部和所述主體部之間進行調節以使得所述光路改變部位於所述主體部上的預設位置處。

所述支撐部可以包括將所述光路改變部和所述主體部直接連接的第一支撐部和位於與所述主體部分離的位置的第二支撐部。

所述光路改變部可以包括第一位置移動部和第二位置移動部；第一位置移動部可旋轉地安裝在所述第一支撐部處且與所述第二支撐部相連接，以便當所述第一位置移動部被旋轉時，所述第二支撐部被連鎖和旋轉；第二位置移動部可旋轉地安裝在所述第二支撐部處。

用於所述第一位置移動部的旋轉的第一軸垂直於用於所述第二位置移動部的旋轉的第二軸。

所述第二位置移動部可以隨所述第一位置移動部的旋轉一起被連鎖和旋轉，且所述第一位置移動部可以獨立於所述第二位置移動部的旋轉而旋轉。

所述第二位置移動部可以包括所述光源發出的光穿過的透射部和支撐所述透射部且連接至所述第二支撐部的透射部安裝部。

所述第一位置移動部可以被布置為與所述主體部間隔開，且所述第二位置移動部可以被布置為與所述第一位置移動部間隔開。

光路改變單元還可包括驅動部，所述驅動部提供用於所述第一位置移動部相對於所述第一支撐部的旋轉的驅動力和用於所述第二位置移動部相對於所述第二支撐部的旋轉的驅動力中的至少一個。

所述驅動部能夠使入射到所述圖像傳感器上的光路被移動與假設單元像素的尺寸相對應的單元間距，其中，單元像素被平均分成N×N(N為自然數)份。

根據本發明的另一方面，提出一種光路改變模塊，包括：用於提取高解析度圖像的光路改變單元；用於容納至少一個透鏡的殼體；具有成像表面的圖像傳感器，其中所述用於提取高解析度圖像的光路改變單元被設置在所述至少一個透鏡的外部以使得路徑被改變的光穿過所述至少一個透鏡，或被設置在所述至少一個透鏡及所述圖像傳感器之間以使得光源發出的光穿過所述至少一個透鏡，光路被改變，然後入射到所述圖像傳感器上。

所述用於提取高解析度圖像的光路改變單元可以可拆卸地安裝在所述殼體處。

根據本發明的又一方面，提出了一種用於檢測半導體基板上的圖案的裝置。該裝置包括：用於提取高解析度圖像的光路改變模塊；用於朝半導體基板發光的光源；及用於支撐半導體基板的基板支撐部，其中所述物體包括在所述半導體基板上形成的所述圖案。

附圖說明

從下面結合附圖對實施例的描述中，本發明上述的和其他的對象、特徵和優點對本領域的普通技術人員來說將變得明顯，其中：

圖1是示出根據本發明第一實施例的用於提取高解析度圖像的光路改變單元的框圖；

圖2是示出根據本發明第一實施例的用於提取高解析度圖像的光路改變單元的示意圖，以及示出通過圖像傳感器獲取的圖像的示意圖；

圖3-10是示出根據本發明第一實施例的用於提取高解析度圖像的光路改變單元處提供的光路改變部的位置移動及通過圖像傳感器獲取的圖像的示意圖；

圖11是示出基於圖2-10所示的圖像利用超解析度技術獲取的圖像的示意圖；

圖12是示出關於參考圖1-11的用於提取高解析度圖像的光路改變單元中的光路改變部的位置移動的時間點的光路改變方法的流程圖；

圖13是示出根據本發明第二實施例的用於提取高解析度圖像的光路改變單元的示意圖；

圖14是示出根據本發明第二實施例的用於提取高解析度圖像的光路改變單元中提供的光路改變部圍繞第一軸旋轉的狀態的示意圖；

圖15是示出光路改變部繞圖14所示的狀態中的第二軸旋轉的狀態的示意圖；

圖16是示出根據本發明第三實施例的用於提取高解析度圖像的光路改變單元的示意圖；

圖17是示出根據本發明第三實施例的用於提取高解析度圖像的光路改變單元中提供的第一位置移動部繞第一軸旋轉的狀態的示意圖；

圖18是示出第二位置移動部繞圖17所示的狀態中的第二軸旋轉的狀態的示意圖；

圖19是示出根據本發明第四實施例的用於提取高解析度圖像的光路改變單元的示意圖；

圖20-22是示出根據本發明第四實施例的用於提取高解析度圖像的光路改變單元中提供的光路改變部的旋轉運動及通過圖像傳感器獲取的圖像的示意圖；

圖23是示出根據本發明的用於提取高解析度圖像的光路改變模塊的示意圖；

圖24是示出用於檢測半導體基板的裝置的框圖。

具體實施方式

下面將結合附圖詳細描述本發明的示例性實施例。然而，本發明可以體現為很多不同形式，並且不限於所闡述的實施例。相反地，本領域的技術人員應理解的是，可以通過增加、替換和移除容易地得到的包括在其他倒退發明中的或落在本發明的精神和範圍內的替換實施例也包括在本發明的概念的範圍內並且完全傳達本發明的概念。

此外，相同的附圖標記在每個實施例的附圖中表示具有相同功能的相同或相應的元件。

1、用於提取高解析度圖像的光路改變單元和方法及記錄用於執行提取高解析度圖像的程序的記錄介質

(1)第一實施例

圖1是示出根據本發明第一實施例的用於提取高解析度圖像的光路改變單元的框圖。

此外，圖2是示出根據本發明第一實施例的用於提取高解析度圖像的光路改變單元的示意圖以及示出通過圖像傳感器獲取的圖像的視圖，圖3-10是示出根據本發明第一實施例的用於提取高解析度圖像的光路改變單元處提供的光路改變部的位置移動及通過圖像傳感器獲取的圖像的示意圖，圖11是示出基於圖2-10所示的圖像利用超解析度技術獲取的圖像的示意圖。

參考圖1和圖2，根據本發明的第一實施例的用於提取高解析度圖像的光路改變單元100(以下，稱為光路改變單元)可以是用於基於具有相對較低的第一解析度的第一圖像提取具有相對較高的第二解析度的第二圖像的單元，其中第二解析度高於第一解析度。

一般來說，各種圖像相關的應用領域中需要高解析度圖像。例如，在航拍或衛星拍攝中，需要高解析度圖像詳細地顯示地貌；在醫學領域中，需要高解析度圖像以做出精確的診斷。

同樣地，在顯示檢測裝置、印刷電路板檢測裝置或太陽能電池板檢測裝置等中也需要高解析度圖像，並且在半導體領域中需要高解析度圖像以確定半導體基板上形成的圖案的缺陷等。

在這些領域中，物理的方法可利用具有良好解析度的高性能圖像傳感器來獲取高解析度圖像。然而，由於這種方法在價格等方面是不可取的，因此利用信號處理技術可以在多個低解析度圖像的基礎上提取高解析度圖像。

如上所述，基於多個低解析度圖像提取高解析度圖像的技術，即利用低解析度圖像間的相對運動提取高解析度圖像的技術，被稱為超解析度技術。

這裡，如韓國專利N0.1391176中公開的，可以通過圖像傳感器的位置移動，獲得用於利用超解析度技術提取高解析度圖像的多個低解析度圖像。然而，在通過圖像傳感器的位置移動獲取多個低解析度圖像的現有方法中，存在的問題是需要空間使圖像傳感器進行移動。

由於這樣的原因，本發明通過利用光路的改變而不通過圖像傳感器的移動，獲取多個低解析度圖像。下面將進行詳細地介紹。

根據本發明第一實施例的光路改變單元100是用於基於具有第一解析度的第一圖像提取具有第二解析度的第二圖像的單元，其中第二解析度高於第一解析度且第一圖像是通過光源發出的光獲取的，光經過固定物體OB入射到圖像傳感器S上。光路改變單元可以包括主體部110和光路改變部120。

主體部110是可移動地支撐光路改變部120，並且允許光路改變部120在光路改變部120被設置在預設位置的狀態中進行位置移動的元件。

主體部110可根據光路改變部120的形狀被製造成各種形狀。當光路改變部120的位置移動為旋轉運動時，可安裝旋轉軸X和Y用於實現旋轉運動。

旋轉軸X和Y可包括彼此相交於光路改變部120的近似中心位置的X軸和Y軸，光路改變部120包括平面鏡，但不限於此。X軸和Y軸可被設置在光路改變部120的側端面處。

當根據本發明第一實施例的光路改變單元100被安裝在各種拍攝裝置中時，主體部110可以用作使得光路改變部120能夠被定位在拍攝裝置的預設位置處的媒介。

光路改變部120可以可移動地連接至主體部110，光路改變部120的移動使圖像傳感器S能夠獲取用於提取第二圖像的多個不同的第一圖像。

通過光路改變部120的移動，入射到圖像傳感器S上的光路被移動小於圖像傳感器S的單元像素的距離上進行移動。而且，根據光路改變部120的移動，固定物體OB被偏移地成像在圖像傳感器S的成像表面上。

例如，光路改變部120可以繞主體部110上的X軸或Y軸旋轉運動，因此入射到圖像傳感器S上的光路被移動與假設單元像素(晶格)的尺寸對應的單元間距(晶格的水平長度或豎直長度)的M(M為自然數)倍，其中，圖像傳感器S的單元像素被平均分成N×N(N為自然數)份。

換句話說，光路改變部120可以將入射到圖像傳感器S上的光路移動小於圖像傳感器S的單元像素的單元間距，因此可以使圖像傳感器S能夠獲取用於提取第二圖像的多個不同的第一圖像。

這裡，N可以是考慮物體OB的尺寸和圖像傳感器S的單元像素以便利用超解析度技術提取第二圖像而確定的數值。

例如，當利用根據本發明一個實施例的光路改變單元100對半導體基板上的圖案進行缺陷檢測時，假設圖像傳感器的單元像素的尺寸為30nm×30nm，圖案的尺寸為10nm×10nm，需要以10nm的間隔移動的9個不同的第一圖像以利用超解析度技術提取第二圖像。

在這種情況下，假設圖像傳感器的像素為3×3，N是3，當光路依次移動與假設單元像素的尺寸對應的單元間距的1倍時，其中圖像傳感器S的單元像素被平均分成3×3份，可以獲取9個不同的第一圖像。下面將進行詳細介紹。

首先，在定義方向術語時，X軸的正方向和負方向可以是指向與Y軸相交的點的左側和右側的方向，且Y軸的正方向和負方向可以是指向與X軸相交的點的上側和下側的方向。

此外，基於X軸的正向方向和反向方向及基於Y軸的正向方向和反向方向可以是根據安培的右手螺旋法則的方向。

此外，水平方向可以是X軸的正方向或負方向，豎直方向可以是Y軸的正方向或負方向。

參考圖2，在光路改變部120的位置被移動之前或當光路改變部120的位置被移動以及光路改變部120處於圖1所示的狀態中時，光源發出的光被固定物體OB反射或穿過固定物體OB，穿過透鏡L，然後入射到圖像傳感器S上，圖像傳感器S獲取具有第一解析度的第一圖像中一個(以下，圖像1-1)，如圖2c關於圖2b示出的圖像所示，這被定義為是多個第一圖像的標準的第一圖像。

進一步地，參考圖3，光路改變部120可以在主體部110上基於Y軸在反向方向旋轉α°，並可以在X軸的負方向上將光路移動單元間距的1倍，因此圖像傳感器S獲取具有第一解析度的第一圖像中的另一個(以下，圖像1-2)，如圖3c關於圖3b中示出的圖像所示。

這裡，α°是能夠使光路按照單元間距被移動的光路改變部120的傾斜角度。

進一步地，參考圖4，在光路改變部120如圖3所示的被旋轉之後，它可以基於X軸在反向方向上旋轉α°，並可以在Y軸的正方向上將光路移動單元間距的1倍，因此圖像傳感器S獲取具有第一解析度的第一圖像中的又一個(以下，圖像1-3)，如圖4c關於圖4b中示出的圖像所示。

進一步地，參考圖5，在光路改變部120如圖4所示的被旋轉之後，它可以基於Y軸在正向方向上旋轉α°，並可以在X軸的正方向上將光路移動單元間距的1倍，因此圖像傳感器S獲取具有第一解析度的第一圖像中的又另一個(以下，圖像1-4)，如圖5c關於圖5b中示出的圖像所示。

進一步地，參考圖6，在光路改變部120如圖5所示的被旋轉之後，它可以基於Y軸在正向方向上旋轉α°，並可以在X軸的正方向上將光路移動單元間距的1倍，因此圖像傳感器S獲取具有第一解析度的第一圖像中的再另一個(以下，圖像1-5)，如圖6c關於圖6b中示出的圖像所示。

進一步地，參考圖7，在光路改變部120被如圖6所示的旋轉之後，它可以基於X軸在正向方向上旋轉α°，並可以在Y軸的負方向上將光路移動單元間距的1倍，因此圖像傳感器S獲取具有第一解析度的第一圖像中的再另一個(以下，圖像1-6)，如圖7c關於圖7b中示出的圖像所示。

進一步地，參考圖8，在光路改變部120被如圖7所示的旋轉之後，它可以基於X軸在正向方向上旋轉α°，並可以在Y軸的負方向上將光路移動單元間距的1倍，因此圖像傳感器S獲取具有第一解析度的第一圖像中的再另一個(以下，圖像1-7)，如圖8c關於圖8b中示出的圖像所示。

進一步地，參考圖9，在光路改變部120被如圖8所示的旋轉之後，它可以基於Y軸在反向方向上旋轉α°，並可以在X軸的負方向上將光路移動單元間距的1倍，因此圖像傳感器S獲取具有第一解析度的第一圖像中的再另一個(以下，圖像1-8)，如圖9c關於圖9b中示出的圖像所示。

進一步地，參考圖10，在光路改變部120被如圖9所示的旋轉之後，它可以基於Y軸在反向方向上旋轉α°，並可以在X軸的負方向上將光路移動單元間距的1倍，因此圖像傳感器S獲取具有第一解析度的第一圖像中的再另一個(以下，圖像1-9)，如圖10c關於圖10b中示出的圖像所示。

如上所述，在根據本發明的光路改變單元100中，光路改變部120可以在主體部110上基於X軸或Y軸在正向方向或反向方向上旋轉α°，並且可以在X軸或Y軸的正方向或負方向上將光路移動單元間距的1倍，並且因為根據光路改變部120的移動，固定物體OB被偏移地成像在圖像傳感器S的成像表面上，因此圖像傳感器S獲取不同的圖像1-1至圖像1-9。

這裡，光路改變部120基於X軸或Y軸在正向方向或反向方向上旋轉的角度α°可以是用於按照單元間距移動光路的旋轉角度，即對應於單元間距的光路改變部120的旋轉角度。

因此，光路改變部120連接至主體部110，以便使能其對應於單元間距的位置移動，即旋轉運動。

圖像1-1至圖像1-9可以是用於提取具有第二解析度的第二圖像的9個不同的第一圖像。如圖11所示，可以基於通過上述方法獲取的圖像1-1至圖像1-9，利用超解析度技術提取具有第二解析度的第二圖像，其中第二解析度高於第一解析度。

同時，在獲取利用上述方法獲得的圖像1-1至1-9的過程中，當第一圖像是基於圖像1-1時，圖像1-2和圖像1-6可以是通過在X軸的負方向和正方向的每個上移動提供圖像1-1的光路，使得固定物體OB在水平方向上偏移地成像在成像表面上而獲得的圖像。

進一步地，當第一圖像是基於圖像1-1時，圖像1-4和圖像1-8可以是通過在Y軸的正方向和負方向的每個上移動提供圖像1-1的光路，使得固定物體OB在豎直方向上偏移地成像在成像表面上而獲得的圖像。進一步地，當第一圖像是基於圖像1-1時，圖像1-3、圖像1-5、圖像1-7及圖像1-9可以是通過在水平方向及豎直方向之間的對角線方向上移動提供圖像1-1的光路，使得固定物體OB在對角線方向上偏移地成像在成像表面上而獲取的圖像。因此，通過基於第一軸的第一方向上的旋轉運動和基於與第一軸垂直的第二軸的第二方向上的旋轉運動，光路改變部120可以分別在水平方向和數值方向上將入射到圖像傳感器S上的光路移動與假設單元像素的尺寸對應的單元間距的1倍，其中，單元像素被平均分成N×N(N為自然數)份。

因此，光路改變部120通過基於第一軸在第一方向上的旋轉運動(即基於Y軸的正向方向或反向方向上的旋轉運動)，可以使物體OB能夠在水平方向上偏移地成像於成像表面上，通過基於與第一軸垂直的第二軸在第二方向上的旋轉運動(即基於X軸的正向方向或反向方向上的旋轉運動)，可以使物體OB能夠在豎直方向上偏移地成像於成像表面上，並且通過第一方向上的旋轉運動和第二方向上的旋轉運動，可以使物體OB能夠在對角線方向上偏移地成像於成像表面上，因此能夠獲取圖像1-2至圖像1-9。

此外，在光路改變部120中，可以根據N的值調整基於第一軸在第一方向上的旋轉運動的次數和基於第二軸在第二方向上的旋轉運動的次數。

此外，當多個第一圖像的基準為圖像1-1時，光路改變部120在位置移動前處於水平狀態，並且當X軸和Y軸的交點位於光路改變部120的近似中心位置時，在所有X軸正方向、X軸負方向、Y軸正方向和Y軸負方向上，光路改變部120位於基於其水平狀態的上側或下側，因此圖像傳感器S能夠獲取圖像1-2至圖像1-9。

當然，當改變X軸和Y軸的位置時，X軸和Y軸的交點改變，這也可以被改變。

同時，關於圖像傳感器S獲取圖像1-1至圖像1-9的順序，假設多個第一圖像中的每個是如上述的基於圖像1-1，那麼圖像傳感器S可以依次從圖像1-1至圖像1-9獲取圖像。

然而，圖像傳感器S獲取圖像1-1至圖像1-9的順序不限於此，通過改變光路改變部120的基於X軸或Y軸的正向方向或反向方向的順序可以不同地改變圖像傳感器S獲取圖像1-1至圖像1-9的順序。

例如，當假設多個第一圖像基於的第一圖像是圖像1-1時，圖像獲取的順序可以是：圖像1-1，圖像1-4，圖像1-3，圖像1-2，圖像1-9，圖像1-8，圖像1-7，圖像1-6和圖像1-5，也可以形成其不同組合。

同時，如上所述，光路改變部120可以將入射到圖像傳感器S上的光路移動與假設單元像素的尺寸對應的單元間距的1倍，其中，圖像傳感器S的單元像素被平均分成N×N(N為自然數)份，對此不進行限制，並且可以將入射到圖像傳感器S上的光路移動與假設單元像素的尺寸對應的單元間距的1倍，其中圖像傳感器S的單元像素被平均分成N×K(K是與N不同的另一自然數)份。

同時，可以理解的是，當光路改變部120按照單元級別(即基於X軸或Y軸在正向方向或反向方向上旋轉α°)從第一位置移動到第二位置並且從通過圖像傳感器S獲取圖像1-1至圖像1-9的過程獲取一個第一圖像時，光路改變部120按照單元級別從第二位置移動到除了第一位置之外的其他位置，並且圖像傳感器S再獲取另一個第一圖像。

例如，假設光路改變部120位於第一位置(確定的位置)，圖像傳感器S獲取圖像1-3，然後光路改變部120按照單元級別進行旋轉並旋轉至第二位置(確定的位置)，圖像傳感器S獲取圖像1-4，圖像傳感器S接下來將獲取的圖像可以是圖像1-5或者通過按照單元級別旋轉光路改變部120可獲得的圖像1-1，從第二位置移動至除第一位置之外的其他位置也是如此。

這裡，圖像傳感器S獲取圖像1-5的情況是將光路改變部120基於Y軸在正向方向旋轉α°的情況，圖像傳感器S獲取圖像1-1的情況是將光路改變部120基於X軸在正向方向旋轉α°的情況。

因此，在通過圖像傳感器S獲取圖像1-4後，通過選擇性地將光路改變部120在基於Y軸的正向方向或基於X軸的正向方向中的任意一個上旋轉α°實現獲取下一圖像的過程，除了將光路改變部120基於Y軸在反向方向旋轉α°的情況之外。

同時，可以理解的是，當圖像傳感器S在通過圖像傳感器S獲取圖像1-1至圖像1-9的過程中獲取一個第一圖像時，光路改變部120被按照單元級別移動，因此使得通過圖像傳感器S獲取的第一圖像的數量與光路改變部120按照單元級別移動的次數相同。

也就是說，在通過圖像傳感器S獲取圖像1-1後獲取的8個圖像(圖像1-2至圖像1-9) 的個數與光路改變部120按照單元級別(即基於X軸或Y軸在正向方向或反向方向以α°旋轉)移動的次數(8次)相同。

換句話說，當圖像傳感器S獲取多個第一圖像中的一個時，無論光路改變部120何時按照單元級別進行移動，圖像傳感器S可以獲取不同的第一圖像。

下面，將介紹參考圖1至圖11描述的用於提取高解析度圖像的光路改變單元的用於提取高解析度圖像的光路改變方法(以下，光路改變方法)。

參考圖1至圖11描述的用於提取高解析度圖像的光路改變單元的光路改變方法是這樣的方法，其中光源發出的光經過固定物體OB入射到圖像傳感器S上，基於通過入射光獲得的具有第一解析度的第一圖像提取具有第二解析度的第二圖像，其中第二解析度高於第一解析度。光路改變方法可以包括按照與單元間距對應的單元級別移動光路改變部120使得圖像傳感器S能夠獲取用於提取第二圖像的多個不同的第一圖像的操作。

在移動光路改變部120的過程中，將入射到圖像傳感器S上的光路依次移動與假設單元像素的尺寸對應的單元間距的1倍，其中，圖像傳感器S的單元像素被平均分成N×N(N為自然數)份，並且物體OB被偏移地成像在圖像傳感器S的成像表面上。

這裡，在移動光路改變部120的過程中，當光路改變部120被按照單元級別從第一位置移動到第二位置且圖像傳感器S獲取一個第一圖像時，光路改變部120按照單元級別從第二位置移動到除第一位置之外的其他位置以便圖像傳感器S可以獲取另一個第一圖像。

可選地，在移動光路改變部120的過程中，當圖像傳感器S獲取一個第一圖像時，光路改變部120按照單元級別被移動，使得圖像傳感器S獲取的不同的第一圖像的個數與光路改變部120按照單元級別進行移動的次數相同。

可選地，在移動光路改變部120的過程中，當圖像傳感器S獲取一個第一圖像時，無論光路改變部120何時按照單元級別被移動一次，圖像傳感器S都將獲取不同的第一圖像。

圖12是示出關於參考圖1-11的用於提取高解析度圖像的光路改變單元中的光路改變部的位置移動的時間點的光路改變方法的流程圖。

同時，根據本發明的光路改變方法可以包括：操作S10，當用於改變入射到圖像傳感器S上的光路的光路改變部120位於第一位置時，在第一持續時間內將第一光電荷集成到圖像傳感器S中以捕獲物體OB的一個第一圖像；操作S20，讀出集成的第一光電荷；操作S30，當光路改變部120位於第二位置時，在第二持續時間內將第二光電荷集成到圖像傳感器S中以捕獲物體OB的另一個第一圖像；操作S40，讀出集成的第二光電荷。

這裡，光路改變部120從第一位置到第二位置的移動發生在第一持續時間完成後及第二持續時間開始前，且用於捕獲一個第一圖像而入射到圖像傳感器S上的光的第一路徑與用於捕獲另一個第一圖像而入射到圖像傳感器S上的光的第二路徑之間的差小於圖像傳感器S的單元像素。

此外，光路改變方法還可包括：操作S50，當光路改變部120位於第三位置時，在第三持續時間內將第三光電荷集成到圖像傳感器S中以捕獲物體OB的又另一個第一圖像；以及操作S60，讀出集成的第三光電荷。光路改變部120從第二位置到第三位置的移動可以發生在第二持續時間完成後及第三持續時間開始前，且光的第二路徑與用於捕獲又另一個第一圖像而入射到圖像傳感器S上的光的第三路徑之間的差小於圖像傳感器S的單元像素。

例如，假設圖像傳感器S按圖像1-1至圖像1-9的順序獲取多個第一圖像，當光路改變部120被依次設置在第一位置，第二位置和第三位置時，圖像傳感器S依次獲取圖像1-1，圖像1-2和圖像1-3的例子將被介紹。

當光路改變部120位於第一位置時，為了通過圖像傳感器S獲取圖像1-1，需要將第一光電荷集成到圖像傳感器S的時間及讀出第一光電荷的時間。

此外，當光路改變部120位於第二位置時，為了通過圖像傳感器S獲取圖像1-2，需要將第二光電荷集成到圖像傳感器S的時間及讀出第二光電荷的時間。

此外，當光路改變部120位於第三位置時，為了通過圖像傳感器S獲取圖像1-3，需要將第三光電荷集成到圖像傳感器S的時間及讀出第三光電荷的時間。

這裡，假設將第一光電荷、第二光電荷及第三光電荷集成到圖像傳感器S的時間分別為第一持續時間、第二持續時間和第三持續時間，讀出第一光電荷、第二光電荷及第三光電荷的時間分別為第一讀出持續時間、第二讀出持續時間和第三讀出持續時間，可以分別在第一讀出持續時間和第二讀出持續時間的範圍內實現光路改變部120從第一位置到第二位置的移動和從第二位置到第三位置的移動。

換句話說，光路改變部120從第一位置到第二位置的移動可以發生在第一持續時間完成後及第二持續時間開始前，光路改變部120從第二位置到第三位置的移動可以發生在第二持續時間完成後及第三持續時間開始前。

如上所述，在根據本發明的光路改變方法中，可以在讀出持續時間的範圍內實現光路改變部120的位置移動，並且可以在沒有幀速率損失的情況下使得獲得多個偏移的第一圖像的時間最小化，因此可以效率最大化。

上面描述的根據本發明的光路改變方法可以以代碼或程序的形式實現，所述代碼或程序可存儲在計算機可讀記錄介質中。

上述的根據本發明的光路改變方法的例子存儲在計算機可讀記錄介質中，並通過如下方式分布。

用於執行上面描述的光路改變方法的程序記錄在如光碟只讀存儲器(CD-ROM)、軟盤和快閃記憶體等的可攜式記錄介質中，所述可攜式記錄介質可以是分布式的。

可選地，提供一種具有記錄介質(即存儲部例如硬碟)的伺服器，在記錄介質中記錄執行上面描述的光路改變方法的程序。程序可以分配至方法，其中根據用戶的請求，通過伺服器將程序代碼發送至電子設備如用戶的智慧型手機和/或桌上型電腦。

可選地，可以通過電子設備製造商等製造具有記錄介質(即內置存儲器)的電子設備，在記錄介質中記錄用於執行上述的光路改變方法的程序，並且程序可以分配至其中分配有電子設備的方法。

同時，已經描述了多個不同的第一圖像是基於圖像1-1，然而，用於第一圖像的基準不限於此，並且可以是圖像1-2至圖像1-9中的任意一個。

例如，當定義圖4所示的圖像1-3為多個不同的第一圖像所基於的第一圖像時，圖5所示的圖像1-4可以是通過將光路改變部120在主體部110上基於Y軸的正向方向旋轉α°以使光路在X軸的正方向上移動單元間距的1倍，而通過圖像傳感器S獲得的圖像。

進一步地，圖6所示的圖像可以是通過將光路改變部120基於Y軸的正向方向從圖5所示的狀態旋轉α°以使光路在Y軸的正方向上移動單元間距的1倍，而通過圖像傳感器S獲取的圖像。

進一步地，圖7所示的圖像可以是通過將光路改變部120基於X軸的正向方向從圖6所示的狀態旋轉α°以使光路在Y軸的負方向上移動單元間距的1倍，而通過圖像傳感器S獲取的圖像。

進一步地，圖8所示的圖像可以是通過將光路改變部120基於X軸的正向方向從圖7所示的狀態旋轉α°以使光路在Y軸的負方向上移動單元間的1倍，而通過圖像傳感器S獲取的圖像。

進一步地，圖9所示的圖像可以是通過將光路改變部120基於Y軸的反向方向從圖8所示的狀態旋轉α°以使得光路在X軸的負方向上移動單元間距的1倍，而通過圖像傳感器S獲取的圖像。

進一步地，圖10所示的圖像可以是通過將光路改變部120基於Y軸的反向方向從圖9所示的狀態旋轉α°以使光路在X軸負方向上移動單元間距的1倍，而通過圖像傳感器S獲取的圖像。

進一步地，圖3所示的圖像可以是通過將光路改變部120基於X軸的反向方向從圖10所示的狀態旋轉α°以使光路在Y軸的正方向上移動單元間距的1倍，而通過圖像傳感器S獲取的圖像。

最後，圖2所示的圖像可以是通過將光路改變部120基於Y軸的正向方向從圖3所示的狀態旋轉α°以使光路在X軸的正方向上移動單元間距的一倍，而通過圖像傳感器S獲取的圖像。

在通過上面提到的方法獲得圖像1-1至圖像1-9的過程中，當第一圖像是基於圖像1-3時，圖像1-4和圖像1-5可以是通過在X軸的正方向上移動形成圖像1-3的光路以使得物體OB在水平方向上偏移地成像在成像表面上而獲取的圖像。

此外，當第一圖像的基準為圖像1-3時，圖像1-2和圖像1-9可以是通過在Y軸負方向上移動形成圖像1-3的光路以使得物體OB在豎直方向上偏移地成像在成像表面上而獲取的圖像。

此外，當第一圖像的基準為圖像1-3時，圖像1-1和圖像1-7可以是通過在對角線方向上移動形成圖像1-3的光路以使得物體OB在對角線方向上偏移地成像在成像表面上而獲取的圖像。

最後，當第一圖像的基準為圖像1-3時，圖像1-8可以是通過在對角線方向和豎直方向上移動形成圖像1-3的光路以使得物體OB能夠在對角線方向和豎直方向上偏移地成像在成像表面上而獲取的圖像。

此外，當多個第一圖像所基於的圖像為圖像1-3時，光路改變部120在進行位置移動前處於水平狀態，X軸和Y軸的相交點位於光路改變部120的近似中心位置，在所有X軸正方向、X軸負方向、Y軸正方向和Y軸負方向上，光路改變部120位於基於其水平狀態的上側和下側，使得圖像傳感器S獲取圖像1-2至圖像1-9。

當然，當改變X軸和Y軸的位置和改變X軸和Y軸的相交點時，這可被改變。

同時，當多個第一圖像所基於的圖像為圖像1-3時，圖像1-5可以是通過相對於圖像1-3將光路改變部120基於Y軸的正向方向旋轉α°的2倍以使光路在X軸的正方向上移動單元間距的2倍，而通過圖像傳感器S的獲取的圖像。

同樣地，當多個第一圖像所基於的圖像為圖像1-7時，圖像1-9可以是通過相對於圖像1-7將光路改變部120基於Y軸的反向方向旋轉α°的2倍以使得光路在X軸的負方向上移動單元間距的2倍，而通過圖像傳感器S獲取的圖像。

此外，同樣地，當多個第一圖像所基於的圖像為圖像1-4時，圖像1-8可以是通過相對於圖像1-4將光路改變部120基於X軸的反向方向旋轉α°的2倍以使得光路在Y軸的負方向上移動單元間距的2倍，而通過圖像傳感器S獲取的圖像。

因此，光路改變部120可以將入射到圖像傳感器S上的光路移動與假設單元像素的尺寸對應的單元間距的M(M為自然數)倍，其中，單元像素被平均分成N×N(N為自然數)份。這裡，M可以與光路改變部120基於主體部110在同方向上的位置移動的程度成比例。

也就是說，當圖像1-3、圖像1-7和圖像1-4中的每個分別用作基準時，圖像1-5、圖像1-9和圖像1-8中的每個滿足M為2的情況。

當然，除了上面提到的情況，還存在多種M為2的情況，同樣存在M為1的情況。

同時，當利用根據本發明一個實施例的光路改變單元100對半導體基板上的另一種圖案進行缺陷檢測時，假設圖像傳感器的單元像素的尺寸為40nm×40nm，圖案的尺寸為10nm×10nm，那麼利用超解析度技術提取第二圖像需要以10nm的間隔被移動的16個不同的第一圖像。

在這種情況下，假設圖像傳感器的像素為4×4，N為4，且光路被依次移動與假設單元像素尺寸對應的單元間距的1倍(其中，圖像傳感器S的單元像素被平均分成4×4份)，可以獲取16個不同的第一圖像。

由於獲取16個不同的第一圖像的方法與獲取9個不同的第一圖像的方法相同，這裡將省略其詳細介紹。即使當N的值不同於上面提到的值，可以通過與獲取9個不同的第一圖像的方法相同的方法獲取多個不同的第一圖像。

同時，如上所述，光路改變部120可以包括平面鏡，因此入射到圖像傳感器S的光路可以保持與由光源發出的光入射的入射光的路徑平行。

可以根據位置移動(即光路改變部120基於主體部110的旋轉移動)的程度，以及光路改變部120的折射率和厚度中的至少一個確定入射到圖像傳感器S上的光路。

因此，可以通過考慮單元間距的尺寸和下列等式來選擇光路改變部120的折射率和厚度，以便優化旋轉移動。

[等式]

其中，D表示形成在圖像傳感器S上的圖像的移動距離，T表示光路改變部120的厚度，A表示光路改變部120的傾斜角度，N表示光路改變部120的折射率。

同時，根據本發明第一實施例的光路改變單元100可以包括驅動部130，驅動部130為以單元級別移動光路改變部120提供驅動力。

驅動部130可以包括將入射到圖像傳感器S上的光路移動與假設單元像素的尺寸對應的單元間距的1倍的步進電機，其中，單元像素被平均分成N×N(N為自然數)份。

然而，驅動部130不限制於上面提到的步進電機，並且可以應用能夠產生驅動力的任何類型的元件。

例如，驅動部130可配置有壓電致動器等。

同時，根據本發明第一實施例的光路改變單元100可以包括控制部140，控制部140控制光路改變部120的位置移動。

控制部140可通過控制光路改變部120的位置移動來實現上面提到的光路改變方法。

控制部140不必須包含在光路改變單元100中，可以是用於提取高解析度圖像的光路改變模塊的一個元件或是下面將要介紹的用於檢測半導體基板的裝置的一個元件。

(2)第二實施例

圖13是示出根據本發明第二實施例的用於提取高解析度圖像的光路改變單元的示意圖，圖14是示出根據本發明第二實施例的用於提取高解析度圖像的光路改變單元中提供的光路改變部圍繞第一軸旋轉的狀態的示意圖，圖15是示出光路改變部繞圖14所示的狀態中的第二軸旋轉的狀態的示意圖。

參考圖13至圖15，根據本發明第二實施例的用於提取高解析度圖像的光路改變單元200(以下，稱為光路改變單元)可以是其中如參考圖1至圖12所示的，以相同的方式同樣地適用光路改變單元100的光路改變原理，光路改變方法及其中記錄有執行該方法的程序的記錄介質的光路改變單元200。

根據本發明第二實施例的光路改變單元200是其中從光源發出的光經過固定物體OB入射到圖像傳感器S上的單元，且光路改變單元200基於通過入射光獲取的具有第一解析度的第一圖像提取具有第二解析度的第二圖像，其中第二解析度高於第一解析度，並且光路改變單元200可以包括主體部210和光路改變部220。

主體部210是支撐光路改變部220的旋轉運動的元件，並可在其近似中心位置存在中空部，並且平面透鏡等可以選擇性地布置在中空部處。

如圖中所示，光路改變部220可以形成為近似四邊形的形狀，但不限於此。

光路改變部220可以基於第一側端面在第一方向上旋轉，也可以基於第二側端面在第二方向上旋轉，其中第二側端面與第一側端面相鄰。

這裡，第一側端面可以對應於參考圖1至圖12描述的光路改變單元100的X軸，第一方向可以是基於第一側端面的正向方向或反向方向。

此外，第二側端面可以對應於參考圖1至圖12描述的光路改變單元100的Y軸，第二方向可以是基於第二側端面的正向方向或反向方向。

換句話說，第一方向可以是基於平行於第一側端面的第一軸在正向方向或反向方向上旋轉的方向，第二方向可以是基於平行於第二側端面的第二軸在正向方向或反向方向上旋轉的方向。

同時，根據本發明第二實施例的光路改變單元200可以包括支撐部250，支撐部250夠支撐光路改變部220，並在光路改變部220和主體部210之間進行調節以使得光路改變部220處於主體部210上的預設位置處。

支撐部250可以包括將光路改變部220和主體部210直接連接的第一支撐部252和設置為與主體部210分離的第二支撐部254。

這裡，光路改變部220可以包括第一位置移動部222和第二位置移動部224，第一位置移動部222可旋轉地安裝在第一支撐部252處並連接至第二支撐部254，以便當第一支撐部252被旋轉時，第二支撐部254與第一支撐部252一起被連鎖和旋轉，第二位置移動部224可旋轉地安裝在第二支撐部254處。

第一位置移動部222可以包括具有中空部的近似四邊形的框架，第二位置移動部224可以包括透射部安裝部224a和透射部224b，透射部安裝部224a是具有中空部的近似四邊形的框架，透射部224b由平面玻璃形成且位於中空部處，且光源發出的光穿過透射部224b。

透射部安裝部224a可連接至第二支撐部254，並且可以支撐透射部224b。

同時，第一位置移動部222可以繞位於第一支撐部252處的第一軸X軸旋轉，第二位置移動部224可以繞位於第二支撐部254處的第二軸Y軸旋轉。

第一軸X可以垂直於第二軸Y。

如圖14所示，當第一位置移動部222繞第一軸X旋轉時，第二位置移動部224可以與第一位置移動部222的旋轉連鎖且也被旋轉，第一位置移動部222可以獨立於第二位置移動部224的旋轉而旋轉。

換句話說，由於第一位置移動部222被固定至第二支撐部254，且第二位置移動部224可旋轉地安裝至其的第二支撐部254與主體部210分離，因此當第一位置移動部222繞第一軸X旋轉時，第二支撐部254和第二位置移動部224可同時旋轉。

當第二位置移動部224繞第二軸Y旋轉時，其旋轉可以不對第一位置移動部222產生影響。

這裡，為了實現第一位置移動部222及第二位置移動部224在正向方向或反向方向上的旋轉，第一位置移動部222可被設置為與主體部210間隔開，且第二位置移動部224可被設置為與第一位置移動部222間隔開。

在根據本發明第二實施例的光路改變單元200中，如上所述，第一位置移動部222基於位於第一支撐部252處的第一軸X在第一方向上旋轉，使得第二位置移動部224基於第一軸X在第一方向上旋轉，同時第二位置移動部224基於位於第二支撐部254處的第二軸Y在第二方向上旋轉，因此，物體在水平方向、豎直方向及對角線方向上偏移地成像在圖像傳感器S上。

相應地，圖像傳感器S能夠獲取參考圖2至圖10描述的圖像1-1至圖像1-9(當圖像傳感器S的單元像素的尺寸為30nm×30nm，圖案的尺寸為10nm×10nm時)，且可以利用超解析度技術基於圖像1-1至圖像1-9提取具有高解析度的第二圖像，如圖11所示。

同時，當利用根據本發明第二實施例的光路改變單元200對半導體基板上的另一圖案進行缺陷檢測時，假設圖像傳感器的單元像素的尺寸為40nm×40nm，圖案的尺寸為10nm×10nm，則利用超解析度技術提取第二圖像需要以10nm的間隔移動的16個不同的第一圖像。

在這種情況下，假設圖像傳感器的像素為4×4，N為4，光路被依次移動與假設單元像素尺寸對應的單元間距的1倍(其中，圖像傳感器S的單元像素被平均分成4×4份)，可以獲取16個不同的第一圖像。

由於獲取16個不同的第一圖像的方法與獲取9個不同的第一圖像的方法相同，將省略其詳細介紹。即使當N的值不同於上面提到的值，通過與獲取9個不同的第一圖像的方法相同的方法可以獲取多個不同的第一圖像。

同時，根據本發明第二實施例的光路改變單元200可以包括驅動部230，驅動部230提供用於相對於第一支撐部252旋轉第一位置移動部222的驅動力及用於相對於第二支撐部254旋轉第二位置移動部224的驅動力中的至少一個。

例如，如圖中所示，驅動部230可以包括第一驅動部232和第二驅動部234，第一驅動部232和第二驅動部234分別為第一位置移動部222在單元級別上的旋轉及第二位置移動部224在單元級別上的旋轉提供驅動力。

第一驅動部232和第二驅動部234的每個可以包括將入射到圖像傳感器S上的光路移動與假設單元像素的尺寸對應的單元間距的步進電機，其中，單元像素被平均分成N×N(N為自然數)份。

然而，第一驅動部232和第二驅動部234不限於上面提到的步進電機，可以應用能夠產生驅動力的任何類型的元件。

例如，第一驅動部232和第二驅動部234可配置有壓電致動器等。

同時，根據本發明第二實施例的光路改變單元200可以包括控制部，控制部能控制光路改變部220的位置移動。

控制部可通過控制光路改變部220的位置移動來實現上述的光路改變方法。

控制部不必須包含在光路改變單元200中，可以是用於提取高解析度圖像的光路改變模塊的一個元件或是下面將要介紹的用於檢測半導體基板的裝置的元件。

(3)第三實施例

圖16是示出根據本發明第三實施例的用於提取高解析度圖像的光路改變單元的示意圖。圖17是示出根據本發明第三實施例的用於提取高解析度圖像的光路改變單元中提供的第一位置移動部繞第一軸旋轉的狀態的示意圖。圖18是示出第二位置移動部繞圖17所示的狀態中的第二軸旋轉的狀態的示意圖。

參考圖16至圖18，根據本發明第三實施例的用於提取高解析度圖像的光路改變單元300(以下，稱為光路改變單元)可以是其中如參考如圖1至圖12所示的，以相同的方式同樣地適用光路改變單元100的光路改變原理，光路改變方法及其中記錄有執行該方法的程序的記錄介質的光路改變單元。

根據本發明第三實施例的光路改變單元300是其中從光源發出的光經過固定物體OB入射到圖像傳感器S上的單元，且光路改變單元300基於通過入射光獲取的具有第一解析度的第一圖像提取具有第二解析度的第二圖像，其中第二解析度高於第一解析度，並且光路改變單元300可以包括主體部310和光路改變部320。

主體部310是支撐光路改變部320的旋轉運動的元件，並可在其近似中心位置存在中空部，並且平面透鏡等可以選擇性地布置在中空部處。

如圖中所示，光路改變部320可以形成為近似四邊形的形狀，但不限於此。

光路改變部320可以可移動地連接至主體部310，光路改變部320的移動使得圖像傳感器S能夠獲取用於提取第二圖像的多個不同的第一圖像。

通過光路改變部320的移動，入射到圖像傳感器S上的光路被移動小於圖像傳感器S的單元像素的距離兩次或更多次。

同時，根據光路改變部320的移動，物體OB被偏移地成像在圖像傳感器S的成像表面上。

光路改變部320可以包括第一位置移動部322和第二位置移動部324，第一位置移動部322被移動以便由光源發出的光提供的第一入射光穿過其並輸出路徑與第一入射光的路徑不同的第一輸出光，第二位置移動部324被移動以便由第一輸出光提供的第二入射光穿過其並且輸出路徑與第二入射光的路徑不同的第二輸出光。

這裡，第一位置移動部322可以包括第一透射部安裝部322a和第一透射部322b。第一透射部安裝部322a是具有中空部的近似四邊形的框架，第一透射部322b由平面玻璃形成且位於中空部處，第一入射光穿過第一透射部322b。

第二位置移動部324可以包括第二透射部安裝部324a和第二透射部324b，第二透射部安裝部324a是具有中空部的近似四邊形的框架，第二透射部324b由平面平面玻璃形成且位於中空部處，第二入射光穿過第二透射部324b。

根據本發明第三實施例的光路改變單元300可以包括第一支撐部352，第一支撐部352支撐第一位置移動部322，並且將第一位置移動部322和主體部310連接以便第一位置移動部322位於主體部310上的預設位置處。

此外，光路改變單元300包括第二支撐部354，第二支撐部354支撐第二位置移動部324，並且將第二位置移動部324和主體部310連接以便第二位置移動部324位於主體部310上的預設位置處。

這裡，第一位置移動部322可以基於安裝在第一支撐部352處的第一軸X在第一方向上旋轉，並且第二位置移動部324可以基於安裝在第二支撐部354處的第二軸Y在第二方向上旋轉。

第一軸X可以垂直於第二軸Y。

如圖中所示，第一支撐部352和第二支撐部354可以分別連接至第一位置移動部322的一個側端面和第二位置移動部324的一個側端面，但不限於此，也可以分別連接至第一位置移動部322的近似中心位置和第二位置移動部324的近似中心位置。

同時，第一支撐部352上的第一軸X可以對應於參考圖1至圖12所示的光路改變部100中的X軸，且第一方向可以為基於第一軸X的正向方向或反向方向。

第二軸Y可以對應於參考圖1至圖12所示的光路改變部100中的Y軸，且第二方向可以為基於第二軸Y的正向方向或反向方向。

當第一位置移動部322基於第一軸X在第一方向上旋轉(如圖17所示)或第二位置移動部324基於第二軸Y在第二方向上旋轉(如圖18所示)時，入射到圖像傳感器S上的光路可以被移動與假設單元像素的尺寸對應的單元間距的M(M為自然數)倍，其中圖像傳感器S的單元像素被平均分成N×N(N為自然數)份，從而圖像傳感器S可以獲取如參考圖2至圖10所示的圖像1-1至圖像1-9(當圖像傳感器S的單元像素的尺寸為30nm×30nm，圖案的尺寸為10nm×10nm時)。

同時，當利用根據本發明第三實施例的光路改變單元300對半導體基板上的另一個圖案進行缺陷檢測時，假設圖像傳感器的單元像素的尺寸為40nm×40nm，圖案的尺寸為10nm×10nm，則利用超解析度技術提取第二圖像需要以10nm的間隔移動的16個不同的第一圖像。

在這種情況下，假設圖像傳感器的像素為4×4，N為4，光路被依次移動與假設單元像素的尺寸對應的單元間距的1倍(其中，圖像傳感器S的單元像素被平均分成4×4份)，可以獲取16個不同的第一圖像。

由於獲取16個不同的第一圖像的方法與獲取9個不同的第一圖像的方法相同，將省略其詳細介紹。即使當N的值不同於上面提到的值，可以通過與獲取9個不同的第一圖像的方法相同的方法獲取多個不同的第一圖像。

當第一位置移動部322基於第一軸X在第一方向上旋轉(參考圖17)時，光路可被移動，物體OB可在水平方向上偏移地成像在成像表面上，當第二位置移動部324基於第二軸Y在第二方向上旋轉(參考圖18)時，光路可被移動，物體OB可在豎直方向上偏移地成像在成像表面上。

當第一位置移動部322和第二位置移動部324分別在第一方向和第二方向上旋轉時，物體OB可在對角線方向上偏移地成像在成像表面上。

同時，光路改變部320可以保持入射到圖像傳感器S上的光路平行於由光源發出的光入射的入射光的光路。具體地，第一位置移動部322可以保持第一入射光平行於第一輸出光，第二位置移動部324可以保持第二入射光平行於入射到圖像傳感器S上的第二輸出光。

可以根據位置移動(即第一位置移動部322和第二位置移動部324基於主體部310的旋轉移動)的程度，以及第一位置移動部322和第二位置移動部324的每個的折射率和厚度中的至少一個來確定入射到圖像傳感器S的入射光的光路。

因此，可以考慮單元間距的尺寸選擇第一位置移動部322和第二位置移動部324的折射率和厚度，以便優化旋轉運動。

為了實現第一位置移動部322和第二位置移動部324的每一個在第一方向和第二方向上的旋轉運動，第一位置移動部322和第二位置移動部324可被布置為彼此間隔開。

同時，根據本發明第三實施例的光路改變單元300可以包括驅動部330，驅動部330提供用於第一位置移動部322相對於第一支撐部352的旋轉的驅動力及用於第二位置移動部324相對於第二支撐部354的旋轉的驅動力中的至少一個。

例如，如圖中所示，驅動部330可以包括第一驅動部332和第二驅動部334，第一驅動部332和第二驅動部334分別為第一位置移動部322的旋轉及第二位置移動部324的旋轉提供驅動力。

第一驅動部332和第二驅動部334的每個可以包括將入射到圖像傳感器S上的光路移動與假設的單元像素的尺寸對應的單元間距的步進電機，其中，單元像素被平均分成N×N(N為自然數)份。

然而，第一驅動部332和第二驅動部334不限於上面提到的步進電機，可以應用能夠產生驅動力的任何類型的元件。

例如，第一驅動部332和第二驅動部334可配置有壓電致動器等。

同時，根據本發明第三實施例的光路改變單元300可以包括控制部，控制部控制光路改變部320的位置移動。

控制部可通過控制光路改變部320的位置移動來實現上述的光路改變方法。

控制部不必須包含在光路改變單元300中，可以是用於提取高解析度圖像的光路改變模塊的一個元件或可以是下面將要介紹的用於檢測半導體基板的裝置的一個元件。

(4)第四實施例

圖19是示出根據本發明第四實施例的用於提取高解析度圖像的光路改變單元的示意圖。

此外，圖20-圖22是示出根據本發明第四實施例的用於提取高解析度圖像的光路改變單元中體用的光路改變部的旋轉運動及圖像傳感器獲取的圖像的示意圖。

參考圖19至圖22，根據本發明第四實施例的用於提取高解析度圖像的光路改變單元400(以下，稱為光路改變單元)是其中從光源發出的光經過固定物體OB入射到圖像傳感器S上的單元，且光路改變單元400基於通過入射光獲取的具有第一解析度的第一圖像提取具第二解析度的第二圖像，其中第二解析度高於第一解析度，並且光路改變單元400可以包括主體部410和光路改變部420。

主體部410是支撐光路改變部420的旋轉運動的元件，並且當光路改變部420位於預設位置處時，可以允許旋轉運動。

光路改變部420可以可移動地連接至主體部410，光路改變部420的移動使圖像傳感器S能夠獲得用於提取第二圖像的多個不同的第一圖像。

通過光路改變部420的移動，入射到圖像傳感器S上的光路可以被移動小於圖像傳感器S的單元像素的距離。

根據光路改變部420的移動，物體OB被偏移地成像在圖像傳感器S的成像表面上。光路改變部420可以包括透射部424和透射部安裝部422，光源發出的光穿過透射部424，透射部安裝部422具有預設的內部空間以便透射部424安裝在內部空間處，且透射部安裝部422可旋轉地安裝在主體部410處。

透射部424可布置在內部空間處以被傾斜，其傾斜方向可以通過透射部安裝部422的旋轉而被改變。

這裡，可以基於透射部安裝部422的旋轉運動的程度、透射部424的折射率和厚度及其在內部空間中的梯度中的至少一個來確定穿過透射部424併入射到圖像傳感器S上的光路。

例如，可以設置透射部424的折射率、厚度及梯度以便穿過透射部424且入射到圖像傳感器S上的光路被移動假設單元像素的對角線長度的1/2(其中，圖像傳感器S的單元像素被平均分成2×2份)，且光路的方向可以通過透射部安裝部422的旋轉運動而被改變。

光路改變部420可以繞主體部410上的Z軸旋轉，物體OB在水平方向、豎直方向及對角線方向中的至少一個方向上以假設單元像素的尺寸偏移地成像在圖像傳感器S的成像表面上，因此可以獲取多個不同的第一圖像。

例如，當利用根據本發明一個實施例的光路改變單元400對半導體基板上的圖案進行缺陷檢測時，假設圖像傳感器的單元像素的尺寸為20nm×20nm，圖案的尺寸為10nm×10nm，則利用超解析度技術提取第二圖像需要以10nm的間隔移動的4個不同的第一圖像。

在這種情況下，假設圖像傳感器的像素為3×3，下面將詳細介紹通過光路改變部420的旋轉運動使圖像傳感器S獲取4個不同的第一圖像的過程。

在光路改變部420被旋轉之前或當光路改變部420被旋轉並處於圖19所示的狀態時，光源發出的光被物體OB反射或穿過物體OB，穿透透鏡L，然後入射到圖像傳感器S上。在這種情況下，穿透光路改變部420的光路被移動假設單元像素的對角線長度的1/2，其中圖像傳感器S的單元像素被平均分成2×2份，且圖像傳感器S獲取具有第一解析度的第一圖像中的一個(如圖19b所示，以下稱為圖像1-1)，並且這個圖像可被定義為是多個第一圖像的基準的第一圖像。

進一步地，參考圖20，當光路改變部420在主體部410上基於Z軸在反向方向上從圖19所示的狀態旋轉90°時，穿過透射部424的光路保持在被移動假設單元像素的對角線長度的1/2的狀態，只有其方向從圖19所示的狀態在反向方向上旋轉90°，並且圖像傳感器S獲取具有第一解析度的第一圖像中的一個(以下，稱為圖像1-2)，如圖20b所示。

這裡，基於圖像1-1，圖像1-2可以是通過在主體部410上旋轉光路改變部420獲取的圖像，並且圖像1-2是將物體OB按照假設單元像素的尺寸在豎直方向上偏移而在成像表面上得到的偏移圖像。

進一步地，參考圖21，當光路改變部420在主體部410上基於Z軸的反向方向從圖20所示的狀態旋轉90°時，穿過透射部424的光路保持在被移動假設單元像素的對角線長度的1/2的狀態，只有其方向從圖20所示的狀態在反向方向上旋轉90°，並且圖像傳感器S獲得具有第一解析度的第一圖像中的一個(以下，稱為圖像1-3)，如圖21b所示。

這裡，基於圖像1-1，圖像1-3可以是通過在主體部410上旋轉光路改變部420獲得的圖像，並且圖像1-3是將物體OB按照假設單元像素的尺寸在對角線方向上偏移而在成像表面上得到的偏移圖像。

進一步地，參考圖22，當光路改變部420在主體部410上基於Z軸的反向方向從圖21所示的狀態旋轉90°時，穿過透射部424的光路保持在被移動假設單元像素的對角線長度的1/2的狀態，只有其方向從圖21所示的狀態中在反向方向上旋轉90°，圖像傳感器S獲得具有第一解析度的第一圖像中的一個(以下，稱為圖像1-4)，如圖22b所示。

這裡，基於圖像1-1，圖像1-4可以是通過在主體部410上旋轉光路改變部420而獲取的圖像，並且圖像1-4是將物體OB按照假設單元像素的尺寸在水平方向上偏移以在成像表面上形成圖像而得到的偏移圖像。

圖像1-1至圖像1-4可以是用於提取具有第二解析度的第二圖像的四個不同的第一圖像。基於通過上述方法獲取的圖像1-1至圖像1-4，可以使用超解析度技術提取具有第二解析度的第二圖像，其中，第二解析度高於第一解析度。

同時，多個第一圖像所基於的第一圖像不限於圖像1-1，也可以是圖像1-2至圖像1-4中的任意一個。

例如，當多個第一圖像所基於的第一圖像為圖像1-4時，在主體部410上將光路改變部420在反向方向上旋轉90°，圖像傳感器S可以依次獲取圖像1-3，圖像1-2和圖像1-1，且當多個第一圖像所基於的第一圖像改變時，圖像傳感器S獲取的圖像的順序也可以改變。

同時，如上所述，光路改變部420包括平面玻璃，因此入射到圖像傳感器S上的光路可被保持為與由光源發出的光入射的入射光的光路平行。

同時，根據本發明第四實施例的光路改變單元400可以包括驅動部430，驅動部430為在主體部410上旋轉光路改變部420提供驅動力。

驅動部430可以為以90°的角度間隔旋轉光路改變部420提供驅動力，且可以包括步進電機。

然而，驅動部430不限於上面提到的步進電機，可以應用能夠產生驅動力的任何類型的元件。

例如，驅動部430可配置有壓電致動器等。

驅動部430和光路改變部420的透射部安裝部422能夠通過傳送帶B等傳送驅動力。

同時，根據本發明第四實施例的光路改變單元400可以包括控制部，控制部控制光路改變部420的位置移動。

控制部可通過控制光路改變部420的位置移動來實現上面提到的光路改變方法。

控制部不必須包含在光路改變單元400中，可以是用於提取高解析度圖像的光路改變模塊的一個元件或可以是下面將要介紹的用於檢測半導體基板的裝置的一個元件。

2.用於提取高解析度圖像的光路改變模塊

圖23是示出根據本發明的用於提取高解析度圖像的光路改變模塊的示意圖。

參考圖23，根據本發明的用於提取高解析度圖像的光路改變模塊500(以下，稱為光路改變模塊)可以包括參考圖1至圖12描述的根據本發明第一實施例的光路改變單元100、參考圖13至圖15描述的根據本發明第二實施例的光路改變單元200、參考圖16至圖18描述的根據本發明第三實施例的光路改變單元300及參考圖19至圖23描述的根據本發明第四實施例的光路改變單元400中的一個光路改變單元560(為方便起見，根據本發明的第一實施例的光路改變單元100)，容納至少一個透鏡L的殼體和具有成像表面的圖像傳感器S。

所選擇的光路改變單元560可被布置在至少一個透鏡L的外部，如圖23a所示，或者可被布置在至少一個透鏡L及圖像傳感器S之間，如圖23b所示。

首先，當所選擇的光路改變單元560被布置在至少一個透鏡L的外部時，通過所選擇的光路改變單元560改變路徑的光可以穿過至少一個透鏡L。

然而，當所選擇的光路改變單元560被布置在至少一個透鏡L及圖像傳感器S之間時，光源放出的光可以穿過至少一個透鏡L，然後可以在其路徑被所選擇的光路改變單元560改變後入射到圖像傳感器S上。

同時，所選擇的光路改變單元560可以可拆卸地安裝在容納至少一個透鏡的殼體處，因此，如果必要的話，所選擇的光路改變單元560可以可拆卸地安裝在包含至少一個透鏡L和圖像傳感器S中的至少一個的常用相機模塊處，並且常用相機模塊可以用作光路改變模塊。

這裡，可拆卸的方式可以是螺釘緊固方式、裝配方式、插入方式等，但不限於此。

根據本發明的用於提取高解析度圖像的光路改變模塊500可以包括控制光路改變部的位置移動的控制部。

3.用於檢測半導體基板上的圖案的裝置

圖24是示出用於檢測半導體基板的裝置的框圖。

參考圖24，根據本發明的用於檢測半導體基板的裝置600可以包括參考圖23描述的用於提取高解析度圖像的光路改變模塊620、朝半導體基板發光的光源610和用於支撐半導體基板的基板支撐部630。

這裡，物體OB可以是半導體基板上形成的圖案，並且通過光路改變模塊620獲取關於圖案的具有第一解析度的多個第一圖像，然後可以利用超解析度技術提取關於基板的具有第二解析度的第二圖像，其中第二解析度高於第一解析度。

可以基於提取的圖案的第二圖像確定半導體基板上形成的圖案的缺陷。

同時，根據本發明的用於檢測半導體基板的裝置600可以包括控制光路改變部的位置移動的控制部640。

根據用於提取高解析度圖像的光路改變單元和模塊及用於檢測半導體基板上圖案的裝置，可以利用簡單方便的方法獲得提取高解析度圖像的多個低解析度圖像。

此外，可以使得獲取用於提取高解析度圖像的多個低解析度圖像所用的時間最小化，因此使得效率最大化。

此外，不需要額外的空間以獲取多個低解析度圖像，因此可以提高空間利用率。

對於本領域的普通技術人員顯而易見的是，在不脫離本發明的精神和範圍的情況下，可以對所述的示例性實施例做出各種修改。因此，本發明的目的是本發明覆蓋在所附權利要求及其等同的範圍內的所有這種修改。