(57)【要約】  計測装置（１００）は、試料（１０）の表面（１０ａ）に照射された電磁波（ＴＨｚ）が表面で反射した後に所定位置に達するまでに要する第１時間（ｔａｉ）及び電磁波が試料の裏面で反射した後に所定位置に達するまでに要する第２時間（ｔｂｉ）を複数の照射位置毎に取得する取得手段（１５２１）と、第１及び第２時間並びに試料の屈折率（ｎ）の仮想値（ｎｖ）に基づいて、複数の照射位置毎の試料に関する仮想データ（Ａｉ、Ｂｉ）を算出する第１算出手段（１５２２）と、仮想データの統計情報（ρｊ、ｋｊ）に基づいて、屈折率を算出する第２算出手段（１５２２）とを備える。
2017138079.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料の表面に照射された電磁波が前記表面で反射した後に所定位置に達するまでに要する第１時間及び当該電磁波が前記試料の裏面で反射した後に前記所定位置に達するまでに要する第２時間を、前記表面上の異なる複数の照射位置毎に取得する取得手段と、
前記第１及び第２時間並びに前記試料の屈折率の仮想値に基づいて、前記複数の照射位置毎の前記試料に関する仮想データを算出する第１算出手段と、
前記仮想データの統計情報に基づいて、前記屈折率を算出する第２算出手段と
を備える計測装置。
【請求項２】
前記仮想データは、前記屈折率が前記仮想値であると仮定した場合における前記複数の照射位置毎の前記試料の仮想的な形状に関する仮想形状データを含む
請求項１に記載の計測装置。
【請求項３】
前記仮想データは、前記屈折率が前記仮想値であると仮定した場合における前記複数の照射位置毎の前記裏面の仮想的な形状に関する仮想形状データを含む
請求項１又は２に記載の計測装置。
【請求項４】
前記仮想データは、前記屈折率が前記仮想値であると仮定した場合における前記複数の照射位置毎の前記所定位置から前記裏面までの仮想的な距離によって特定される前記裏面の仮想的な形状に関する仮想形状データを含む
請求項１から３のいずれか一項に記載の計測装置。
【請求項５】
前記第２算出手段は、前記仮想形状データと、前記試料の実際の形状との関係に基づいて、前記屈折率を算出する
請求項２から４のいずれか一項に記載の計測装置。
【請求項６】
前記第２算出手段は、前記仮想形状データが示す前記仮想的な形状と前記実際の形状とが一致する又は最も類似する状態を実現可能な前記仮想値を、前記屈折率として算出する
請求項５に記載の計測装置。
【請求項７】
前記第１算出手段は、複数の前記仮想値に夫々対応する複数の前記仮想データを算出する
請求項１から６のいずれか一項に記載の計測装置。
【請求項８】
前記仮想データは、第１及び第２データを含んでおり、
前記統計情報は、前記第１及び第２データの間の相関係数である
請求項１から７のいずれか一項に記載の計測装置。
【請求項９】
前記第２算出手段は、前記相関係数の絶対値が第１所定値以下となる状態を実現可能な前記仮想値を、前記屈折率として算出する
請求項８に記載の計測装置。
【請求項１０】
前記仮想データは、第１及び第２データを含んでおり、
前記統計情報は、前記第１及び第２データの間の回帰係数である
請求項１から７のいずれか一項に記載の計測装置。
【請求項１１】
前記第２算出手段は、前記回帰係数の絶対値が第２所定値以下となる状態を実現可能な前記仮想値を、前記屈折率として算出する
請求項１０に記載の計測装置。
【請求項１２】
前記第１データは、前記屈折率が前記仮想値であると仮定した場合における前記複数の照射位置毎の前記表面の仮想的な形状に関する仮想形状データを含み、
前記第２データは、前記屈折率が前記仮想値であると仮定した場合における前記複数の照射位置毎の前記裏面の仮想的な形状に関する仮想形状データを含む
請求項８から１１のいずれか一項に記載の計測装置。
【請求項１３】
前記電磁波は、テラヘルツ波であり、
前記表面に向けて前記テラヘルツ波を照射する照射手段と、
前記試料によって反射された前記テラヘルツ波を検出する検出手段と
を更に備え、
前記所定位置は、前記検出手段が設置されている位置であり、
前記第１時間は、前記照射手段が前記テラヘルツ波を照射してから前記表面で反射された前記テラヘルツ波が前記検出手段に到達するまでに要する時間であり、
前記第２時間は、前記照射手段が前記テラヘルツ波を照射してから前記裏面で反射された前記テラヘルツ波が前記検出手段に到達するまでに要する時間である
ことを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の計測装置。
【請求項１４】
前記複数の照射位置毎に、前記表面と前記裏面との間の物理的な距離である前記試料の厚さが異なる
ことを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載の計測装置。
【請求項１５】
試料の表面に照射された電磁波が前記表面で反射した後に所定位置に達するまでに要する第１時間及び当該電磁波が前記試料の裏面で反射した後に前記所定位置に達するまでに要する第２時間を、前記表面上の異なる複数の照射位置毎に取得する取得工程と、
前記第１及び第２時間並びに前記試料の屈折率の仮想値に基づいて、前記複数の照射位置毎の前記試料に関する仮想データを算出する第１算出工程と、
前記仮想データの統計情報に基づいて、前記屈折率を算出する第２算出工程と
を備える計測方法。
【請求項１６】
コンピュータに請求項１５に記載の計測方法を実行させるコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばテラヘルツ波を用いて試料の屈折率を計測する計測装置、計測方法及びコンピュータプログラムの技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
試料の屈折率を計測するための計測装置として、テラヘルツ波を用いた計測装置が知られている。例えば、特許文献１には、試料と接している透過部材を介してテラヘルツ波を試料に照射すると共に、透過部材で反射したテラヘルツ波の時間波形及び試料で反射したテラヘルツ波の時間波形に基づいて試料の屈折率を取得する情報取得装置が記載されている。例えば、特許文献２には、反射部材と板状部材との間に配置された検体に対して板状部材を介してテラヘルツ波を照射すると共に、板状部材と検体との界面で反射したテラヘルツ波の時間波形及び検体と反射部材との界面で反射したテラヘルツ波の時間波形に基づいて検体の屈折率を取得する情報取得装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−２０９０９４号公報
【特許文献２】特開２０１５−８３９６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１及び２に記載された情報取得装置では、屈折率を計測するためには、試料（言い換えれば、検体）に対して特殊な部材（具体的には、透過部材、又は、板状部材及び反射部材）を密着させる必要がある。しかしながら、何らかの要因によって、特殊な部材を試料に密着させることができない可能性が出てくる。この場合、特許文献１及び２に記載された情報取得装置が試料の屈折率を計測することができないという技術的問題点が生ずる。【０００５】
本発明が解決しようとする課題には上記のようなものが一例として挙げられる。本発明は、試料の屈折率を計測するために試料に何らかの特殊な部材を接触させなくてもよい計測装置、計測方法及びコンピュータプログラムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の計測装置の第１の例は、試料の表面に照射された電磁波が前記表面で反射した後に所定位置に達するまでに要する第１時間及び当該電磁波が前記試料の裏面で反射した後に前記所定位置に達するまでに要する第２時間を、前記表面上の異なる複数の照射位置毎に取得する取得手段と、前記第１及び第２時間並びに前記試料の屈折率の仮想値に基づいて、前記複数の照射位置毎の前記試料に関する仮想データを算出する第１算出手段と、前記仮想データの統計情報に基づいて、前記屈折率を算出する第２算出手段とを備える。【０００７】
本発明の計測方法の第１の例は、試料の表面に照射された電磁波が前記表面で反射した後に所定位置に達するまでに要する第１時間及び当該電磁波が前記試料の裏面で反射した後に前記所定位置に達するまでに要する第２時間を、前記表面上の異なる複数の照射位置毎に取得する取得工程と、前記第１及び第２時間並びに前記試料の屈折率の仮想値に基づいて、前記複数の照射位置毎の前記試料に関する仮想データを算出する第１算出工程と、前記仮想データの統計情報に基づいて、前記屈折率を算出する第２算出工程とを備える。【０００８】
本発明のコンピュータプログラムの第１の例は、コンピュータに上述した本発明の計測方法の第１の例を実行させる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本実施例のテラヘルツ波計測装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、テラヘルツ波計測装置が行う屈折率及び厚さを計測する第１計測動作の流れの一例を示すフローチャートである。
【図３】図３は、試料に照射されるテラヘルツ波の光路及び試料によって反射されたテラヘルツ波の光路を示す試料の断面図である。
【図４】図４は、テラヘルツ波検出素子が検出したテラヘルツ波の波形信号を示すグラフである。
【図５】図５は、第１位置に照射されるテラヘルツ波の光路及び第２位置に照射されるテラヘルツ波の光路を示す試料の断面図である。
【図６】図６は、テラヘルツ波計測装置が行う屈折率及び厚さを計測する第２計測動作の流れの一例を示すフローチャートである。
【図７】図７は、テラヘルツ波計測装置が行う屈折率及び厚さを計測する第３計測動作の流れの一例を示すフローチャートである。
【図８】図８は、実際の試料と、屈折率が仮想値であると仮定した場合に算出される表面までの距離及び裏面までの距離との関係を示す断面図である。
【図９】図９は、表面までの距離及び裏面までの距離を示すグラフである。
【図１０】図９は、屈折率の仮想値が調整される前に算出された裏面までの距離及び屈折率の仮想値が調整された後に算出された裏面までの距離を示すグラフである。
【図１１】図１１は、テラヘルツ波計測装置が行う屈折率及び厚さを計測する第４計測動作の流れの一例を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、表面までの距離と裏面までの距離との間の関係を示すグラフである。
【図１３】図１３は、テラヘルツ波計測装置が行う屈折率及び厚さを計測する第５計測動作の流れの一例を示すフローチャートである。
【図１４】図１４は、回帰係数と屈折率の仮想値との間の関係を示すグラフである。
【図１５】図１５は、回帰係数から算出される所定係数と屈折率の仮想値との間の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、計測装置、計測方法及びコンピュータプログラムの実施形態について説明を進める。
【００１１】
（計測装置の実施形態）
＜１＞
本実施形態の計測装置は、試料の表面に照射された電磁波が前記表面で反射した後に所定位置に達するまでに要する第１時間及び当該電磁波が前記試料の裏面で反射した後に前記所定位置に達するまでに要する第２時間を、前記表面上の異なる複数の照射位置毎に取得する取得手段と、前記第１及び第２時間並びに前記試料の屈折率の仮想値に基づいて、前記複数の照射位置毎の前記試料に関する仮想データを算出する第１算出手段と、前記仮想データの統計情報に基づいて、前記屈折率を算出する第２算出手段とを備える。
【００１２】
本実施形態の計測装置によれば、後に具体的な数式を用いて詳述するように、試料に何らかの特殊な部材を接触させることなく、複数の照射位置に対応する複数の第１時間及び複数の第２時間に並びに試料の屈折率の仮想値に基づいて、試料の屈折率が適切に計測（つまり、算出）可能となる。特に、試料の屈折率が仮想値であると仮定した状況下で算出される仮想データ（つまり、試料の何らかの特性を示す仮想データ）に基づいて屈折率が計測されるため、第１及び第２時間の精度が相対的に悪化した場合においても、相応に高い精度で屈折率が計測可能となる。
【００１３】
＜２＞
本実施形態の計測装置の他の態様では、前記仮想データは、前記屈折率が前記仮想値であると仮定した場合における前記複数の照射位置毎の前記試料の仮想的な形状に関する仮想形状データを含む。
【００１４】
この態様によれば、仮想形状データの統計情報に基づいて、屈折率が適切に計測される。
【００１５】
＜３＞
本実施形態の計測装置の他の態様では、前記仮想データは、前記屈折率が前記仮想値であると仮定した場合における前記複数の照射位置毎の前記裏面の仮想的な形状に関する仮想形状データを含む。
【００１６】
この態様によれば、仮想形状データの統計情報に基づいて、屈折率が適切に計測される。
【００１７】
＜４＞
本実施形態の計測装置の他の態様では、前記仮想データは、前記屈折率が前記仮想値であると仮定した場合における前記複数の照射位置毎の前記所定位置から前記裏面までの仮想的な距離によって特定される前記裏面の仮想的な形状に関する仮想形状データを含む。
【００１８】
この態様によれば、仮想形状データの統計情報に基づいて、屈折率が適切に計測される。
【００１９】
＜５＞
上述の如く仮想データが仮想形状データを含む計測装置の他の態様では、前記第２算出手段は、前記仮想形状データと、前記試料の実際の形状との関係に基づいて、前記屈折率を算出する。
【００２０】
この態様によれば、仮想形状データ（つまり、仮想形状データが示す仮想的な形状）と実形状との関係に基づいて、屈折率が適切に計測される。
【００２１】
＜６＞
上述の如く仮想形状データと実形状との関係に基づいて屈折率を算出する計測装置の他の態様では、前記第２算出手段は、前記仮想形状データが示す前記仮想的な形状と前記実際の形状とが一致する又は最も類似する状態を実現可能な前記仮想値を、前記屈折率として算出する。
【００２２】
この態様によれば、仮想形状データ（つまり、仮想形状データが示す仮想的な形状）と実形状との関係に基づいて、屈折率が適切に計測される。
【００２３】
＜７＞
本実施形態の計測装置の他の態様では、前記第１算出手段は、複数の前記仮想値に夫々対応する複数の前記仮想データを算出する。
【００２４】
この態様によれば、複数の仮想値に夫々対応する複数の仮想データに基づいて、屈折率が適切に計測される。
【００２５】
＜８＞
本実施形態の計測装置の他の態様では、前記仮想データは、第１及び第２データを含んでおり、前記統計情報は、前記第１及び第２データの間の相関係数である。
【００２６】
この態様によれば、相関係数に基づいて、屈折率が適切に計測される。
【００２７】
＜９＞
上述の如く統計情報が相関係数である計測装置の他の態様では、前記第２算出手段は、前記相関係数の絶対値が第１所定値以下となる状態を実現可能な前記仮想値を、前記屈折率として算出する。
【００２８】
この態様によれば、相関係数に基づいて、屈折率が適切に計測される。
【００２９】
＜１０＞
本実施形態の計測装置の他の態様では、前記仮想データは、第１及び第２データを含んでおり、前記統計情報は、前記第１及び第２データの間の回帰係数である。
【００３０】
この態様によれば、回帰係数に基づいて、屈折率が適切に計測される。
【００３１】
＜１１＞
上述の如く統計情報が回帰係数である計測装置の他の態様では、前記第２算出手段は、前記回帰係数の絶対値が第２所定値以下となる状態を実現可能な前記仮想値を、前記屈折率として算出する。
【００３２】
この態様によれば、回帰係数に基づいて、屈折率が適切に計測される。
【００３３】
＜１２＞
上述の如く仮想データが第１及び第２データを含む計測装置の他の態様では、前記第１データは、前記屈折率が前記仮想値であると仮定した場合における前記複数の照射位置毎の前記表面の仮想的な形状に関する仮想形状データを含み、前記第２データは、前記屈折率が前記仮想値であると仮定した場合における前記複数の照射位置毎の前記裏面の仮想的な形状に関する仮想形状データを含む。
【００３４】
この態様によれば、表面の仮想的な形状に関する仮想形状データと裏面の仮想的な形状に関する仮想形状データとの間の相関係数又は回帰係数に基づいて、屈折率が適切に計測される。
【００３５】
＜１３＞
本実施形態の計測装置の他の態様では、前記電磁波は、テラヘルツ波であり、前記表面に向けて前記テラヘルツ波を照射する照射手段と、前記試料によって反射された前記テラヘルツ波を検出する検出手段とを更に備え、前記所定位置は、前記検出手段が設置されている位置であり、前記第１時間は、前記照射手段が前記テラヘルツ波を照射してから前記表面で反射された前記テラヘルツ波が前記検出手段に到達するまでに要する時間であり、前記第２時間は、前記照射手段が前記テラヘルツ波を照射してから前記裏面で反射された前記テラヘルツ波が前記検出手段に到達するまでに要する時間である。
【００３６】
この態様によれば、計測装置は、照射手段及び検出手段を用いて、試料の屈折率を好適に計測することができる。
【００３７】
＜１４＞
本実施形態の計測装置の他の態様では、前記照射位置毎に、前記表面と前記裏面との間の物理的な距離である前記試料の厚さが異なる。
【００３８】
この態様によれば、試料の厚さが異なる複数の照射位置にテラヘルツ波が照射されることで、計測装置は、試料の屈折率を好適に計測する（つまり、算出する）ことができる。
【００３９】
（計測方法の実施形態）
＜１５＞
本実施形態の計測方法は、試料の表面に照射された電磁波が前記表面で反射した後に所定位置に達するまでに要する第１時間及び当該電磁波が前記試料の裏面で反射した後に前記所定位置に達するまでに要する第２時間を、前記表面上の異なる複数の照射位置毎に取得する取得工程と、前記第１及び第２時間並びに前記試料の屈折率の仮想値に基づいて、前記複数の照射位置毎の前記試料に関する仮想データを算出する第１算出工程と、前記仮想データの統計情報に基づいて、前記屈折率を算出する第２算出工程とを備える。
【００４０】
本実施形態の計測装置によれば、上述した本実施形態の計測装置が享受することが可能な効果と同様の効果を好適に享受することができる。
【００４１】
尚、本実施形態の計測装置が採用する各種態様に対応して、本実施形態の計測方法も、各種態様を採用してもよい。
【００４２】
（コンピュータプログラムの実施形態）
＜１６＞
本実施形態のコンピュータプログラムは、コンピュータに上述した本実施形態の計測方法を実行させる。
【００４３】
本実施形態のコンピュータプログラムによれば、上述した本実施形態の計測装置が享受する効果と同様の効果を好適に享受することができる。
【００４４】
尚、本実施形態の計測装置が採用する各種態様に対応して、本実施形態のコンピュータプログラムも、各種態様を採用してもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されていてもよい。
【００４５】
本実施形態の計測装置、計測方法及びコンピュータプログラムの作用及び他の利得については、以下に示す実施例において、より詳細に説明する。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態の計測装置は、取得手段と、第１算出手段と、第２算出手段とを備える。本実施形態の計測方法は、取得工程と、第１算出工程と、第２算出工程とを備える。本実施形態のコンピュータプログラムは、コンピュータに上述した本実施形態の計測方法を実行させる。従って、試料に何らかの特殊な部材を接触させない場合であっても、試料の屈折率が計測される。
【実施例】
【００４７】
以下、図面を参照しながら、計測装置、計測方法及びコンピュータプログラムの実施例について説明する。特に、以下では、計測装置、計測方法及びコンピュータプログラムの実施例が、テラヘルツ波ＴＨｚを試料１０に照射することで当該試料１０の屈折率ｎを計測するテラヘルツ波計測装置１００に適用された例を用いて説明を進める。但し、計測装置、計測方法及びコンピュータプログラムの実施例は、任意の電磁波を試料１０に照射することで当該試料１０の屈折率ｎ（或いは、その他の特性）を計測する任意の計測装置に適用されてもよい。【００４８】
（１）テラヘルツ波計測装置１００の構成
初めに、図１を参照しながら、本実施例のテラヘルツ波計測装置１００の構成について説明する。図１は、本実施例のテラヘルツ波計測装置１００の構成を示すブロック図である。【００４９】
図１に示すように、テラヘルツ波計測装置１００は、テラヘルツ波ＴＨｚを試料１０に照射すると共に、試料１０が反射したテラヘルツ波ＴＨｚ（つまり、試料１０に照射されたテラヘルツ波ＴＨｚ）を検出する。【００５０】
テラヘルツ波ＴＨｚは、１テラヘルツ（１ＴＨｚ＝１０１２Ｈｚ）前後の周波数領域（つまり、テラヘルツ領域）に属する電磁波成分を含む電磁波である。テラヘルツ領域は、光の直進性と電磁波の透過性を兼ね備えた周波数領域である。テラヘルツ領域は、様々な物質が固有の吸収スペクトルを有する周波数領域である。従って、テラヘルツ波計測装置１００は、試料１０に照射されたテラヘルツ波ＴＨｚを解析することで、試料１０の特性を計測することができる。本実施例では、テラヘルツ波計測装置１００は、試料１０に照射されたテラヘルツ波ＴＨｚを解析することで、試料１０の特性の一例である試料１０の屈折率ｎを計測することができる。【００５１】
ここで、テラヘルツ波ＴＨｚの周期は、サブピコ秒のオーダーの周期であるがゆえに、当該テラヘルツ波ＴＨｚの波形を直接的に検出することが技術的に困難である。そこで、テラヘルツ波計測装置１００は、時間遅延走査に基づくポンプ・プローブ法を採用することで、テラヘルツ波ＴＨｚの波形を間接的に検出する。以下、このようなポンプ・プローブ法を採用するテラヘルツ波計測装置１００についてより具体的に説明を進める。【００５２】
図１に示すように、テラヘルツ波計測装置１００は、パルスレーザ装置１０１と、「照射手段」の一具体例であるテラヘルツ波生成素子１１０と、ビームスプリッタ１６１と、反射鏡１６２と、反射鏡１６３と、ハーフミラー１６４と、光学遅延機構１２０と、「検出手段」の一具体例であるテラヘルツ波検出素子１３０と、バイアス電圧生成部１４１と、Ｉ−Ｖ（電流−電圧）変換部１４２と、制御部１５０と、ステージ１７０と、ディスプレイ１８１と、入力装置１８２とを備えている。【００５３】
パルスレーザ装置１０１は、当該パルスレーザ装置１０１に入力される駆動電流に応じた光強度を有するサブピコ秒オーダー又はフェムト秒オーダーのパルスレーザ光ＬＢを生成する。パルスレーザ装置１０１が生成したパルスレーザ光ＬＢは、不図示の導光路（例えば、光ファイバ等）を介して、ビームスプリッタ１６１に入射する。【００５４】
ビームスプリッタ１６１は、パルスレーザ光ＬＢを、ポンプ光ＬＢ１とプローブ光ＬＢ２とに分岐する。ポンプ光ＬＢ１は、不図示の導光路を介して、テラヘルツ波生成素子１１０に入射する。一方で、プローブ光ＬＢ２は、不図示の導光路及び反射鏡１６２を介して、光学遅延機構１２０に入射する。その後、光学遅延機構１２０から出射したプローブ光ＬＢ２は、反射鏡１６３及び不図示の導光路を介して、テラヘルツ波検出素子１３０に入射する。【００５５】
テラヘルツ波生成素子１１０は、テラヘルツ波ＴＨｚを出射する。具体的には、テラヘルツ波生成素子１１０は、ギャップを介して互いに対向する一対の電極層を備えている。ギャップには、一対の電極層を介して、バイアス電圧生成部１４１が生成したバイアス電圧が印加されている。有効なバイアス電圧（例えば、０Ｖでないバイアス電圧）がギャップに印加されている状態でポンプ光ＬＢ１がギャップに照射されると、ギャップの下側に形成されている光伝導層にもまたポンプ光ＬＢ１が照射される。この場合、ポンプ光ＬＢ１が照射された光伝導層には、ポンプ光ＬＢ１による光励起によってキャリアが発生する。その結果、テラヘルツ波生成素子１１０には、発生したキャリアに応じたサブピコ秒オーダーの又はフェムト秒オーダーのパルス状の電流信号が発生する。発生した電流信号は、一対の電極層に流れる。その結果、テラヘルツ波生成素子１１０は、当該パルス状の電流信号に起因したテラヘルツ波ＴＨｚを出射する。【００５６】
テラヘルツ波生成素子１１０から出射したテラヘルツ波ＴＨｚは、ハーフミラー１６４を透過する。その結果、ハーフミラー１６４を透過したテラヘルツ波ＴＨｚは、試料１０（特に、試料１０の表面１０ａ）に照射される。試料１０に照射されたテラヘルツ波ＴＨｚは、試料１０によって（特に、試料の表面１０ａ及び裏面１０ｂの夫々によって）反射される。試料１０によって反射されたテラヘルツ波ＴＨｚは、ハーフミラー１６４によって反射される。ハーフミラー１６４によって反射されたテラヘルツ波ＴＨｚは、テラヘルツ波検出素子１３０に入射する。【００５７】
テラヘルツ波検出素子１３０は、テラヘルツ波検出素子１３０に入射するテラヘルツ波ＴＨｚを検出する。具体的には、テラヘルツ波検出素子１３０は、ギャップを介して互いに対向する一対の電極層を備えている。ギャップにプローブ光ＬＢ２が照射されると、ギャップの下側に形成されている光伝導層にもまたプローブ光ＬＢ２が照射される。この場合、プローブ光ＬＢ２が照射された光伝導層には、プローブ光ＬＢ２による光励起によってキャリアが発生する。その結果、キャリアに応じた電流信号が、テラヘルツ波検出素子１３０が備える一対の電極層に流れる。プローブ光ＬＢ２がギャップに照射されている状態でテラヘルツ波検出素子１３０にテラヘルツ波ＴＨｚが照射されると、一対の電極層に流れる電流信号の信号強度は、テラヘルツ波ＴＨｚの光強度に応じて変化する。テラヘルツ波ＴＨｚの光強度に応じて信号強度が変化する電流信号は、一対の電極層を介して、Ｉ−Ｖ変換部１４２に出力される。【００５８】
光学遅延機構１２０は、ポンプ光ＬＢ１の光路長とプローブ光ＬＢ２の光路長との間の差分（つまり、光路長差）を調整する。具体的には、光学遅延機構１２０は、プローブ光ＬＢ２の光路長を調整することで、光路長差を調整する。光路長差が調整されると、ポンプ光ＬＢ１がテラヘルツ波生成素子１１０に入射するタイミング（或いは、テラヘルツ波生成素子１１０がテラヘルツ波ＴＨｚを出射するタイミング）と、プローブ光ＬＢ２がテラヘルツ波検出素子１３０に入射するタイミング（或いは、テラヘルツ波検出素子１３０がテラヘルツ波ＴＨｚを検出するタイミング）との時間差が調整される。テラヘルツ波計測装置１００は、この時間差を調整することで、テラヘルツ波ＴＨｚの波形を間接的に検出する。例えば、光学遅延機構１２０によってプローブ光ＬＢ２の光路が０．３ミリメートル（但し、空気中での光路長）だけ長くなると、プローブ光ＬＢ２がテラヘルツ波検出素子１３０に入射するタイミングが１ピコ秒だけ遅くなる。この場合、テラヘルツ波検出素子１３０がテラヘルツ波ＴＨｚを検出するタイミングが、１ピコ秒だけ遅くなる。テラヘルツ波検出素子１３０に対して同一の波形を有するテラヘルツ波ＴＨｚが数十ＭＨｚ程度の間隔で繰り返し入射することを考慮すれば、テラヘルツ波検出素子１３０がテラヘルツ波ＴＨｚを検出するタイミングを徐々にずらすことで、テラヘルツ波検出素子１３０は、テラヘルツ波ＴＨｚの波形を間接的に検出することができる。つまり、後述するロックイン検出部１５１は、テラヘルツ波検出素子１３０の検出結果に基づいて、テラヘルツ波ＴＨｚの波形を検出することができる。【００５９】
テラヘルツ波検出素子１３０から出力される電流信号は、Ｉ−Ｖ変換部１４２によって、電圧信号に変換される。【００６０】
制御部１５０は、テラヘルツ波計測装置１００の全体の動作を制御するための制御動作を行う。制御部１５０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ））と、メモリとを備える。メモリには、制御部１５０に制御動作を行わせるためのコンピュータプログラムが記録されている。当該コンピュータプログラムがＣＰＵによって実行されることで、ＣＰＵの内部には、制御動作を行うための論理的な処理ブロックが形成される。但し、メモリにコンピュータプログラムが記録されていなくてもよい。この場合、ＣＰＵは、ネットワークを介してダウンロードしたコンピュータプログラムを実行してもよい。【００６１】
制御部１５０は、制御動作の一例として、テラヘルツ波検出素子１３０の検出結果（つまり、Ｉ−Ｖ変換部１４２が出力する電圧信号）に基づいて、試料１０の特性を計測する計測動作を行う。計測動作を行うために、制御部１５０は、ＣＰＵの内部に形成される論理的な処理ブロックとして、ロックイン検出部１５１と、信号処理部１５２とを備えている。【００６２】
ロックイン検出部１５１は、Ｉ−Ｖ変換部１４２から出力される電圧信号に対して、バイアス電圧生成部１４１が生成するバイアス電圧を参照信号とする同期検波を行う。その結果、ロックイン検出部１５１は、テラヘルツ波ＴＨｚのサンプル値を検出する。その後、ポンプ光ＬＢ１の光路長とプローブ光ＬＢ２の光路長との間の差分（つまり、光路長差）を適宜調整しながら同様の動作が繰り返されることで、ロックイン検出部１５１は、テラヘルツ波検出素子１３０が検出したテラヘルツ波ＴＨｚの波形（時間波形）を検出することができる。ロックイン検出部１５１は、テラヘルツ波検出素子１３０が検出したテラヘルツ波ＴＨｚの波形を示す波形信号を、信号処理部１５２に対して出力する。つまり、ロックイン検出部１５１は、Ｉ−Ｖ変換部１４２から出力される電圧信号（つまり、テラヘルツ波ＴＨｚの検出信号）から参照信号とは異なる周波数のノイズ成分を除去する。即ち、ロックイン検出部１５１は、検出信号と参照信号とを用いて同期検波をすることによって、波形信号を相対的に高い感度で且つ相対的に高精度に検波する。尚、テラヘルツ波計測装置１００がロックイン検出を用いない場合は、テラヘルツ波生成素子１１０には、バイアス電圧として直流電圧が印加されればよい。【００６３】
信号処理部１５２は、制御動作の一例として、ロックイン検出部１５１から出力される波形信号に基づいて、試料１０の特性を計測する計測動作を行う。例えば、信号処理部１５２は、テラヘルツ時間領域分光法を用いてテラヘルツ波ＴＨｚの周波数スペクトルを取得すると共に、当該周波数スペクトルに基づいて試料１０の特性を計測する計測動作を行う。【００６４】
本実施例では特に、信号処理部１５２は、ロックイン検出部１５１から出力される波形信号に基づいて、試料１０の特性の一具体例である試料１０の屈折率ｎを計測する計測動作を行う。更に、信号処理部１５２は、ロックイン検出部１５１から出力される波形信号に基づいて、試料１０の特性の一具体例である試料１０の厚さｄ（つまり、試料１０に対してテラヘルツ波ＴＨｚが入射する方向に沿った厚さｄ）を計測する計測動作を行う。尚、ここでいう厚さｄは、「表面１０ａと裏面１０ｂとの間の物理的な距離」を意味する。計測動作を行うために、信号処理部１５２は、ＣＰＵの内部に形成される論理的な処理ブロックとして、検出時間取得部１５２１と、屈折率算出部１５２２と、厚さ算出部１５２３とを備える。尚、検出時間取得部１５２１、屈折率算出部１５２２、厚さ算出部１５２３の動作の具体例については、後に詳述するためここでの説明を省略する。【００６５】
ステージ１７０は、試料１０を保持する。図１に示す例では、ステージ１７０は、試料１０の裏面１０ｂがステージ１７０側を向くように、試料１０を保持している。ステージ１７０は、試料１０を保持したまま、所定の移動方向に沿って移動可能である。ステージ１７０が移動すると、テラヘルツ波ＴＨｚの試料１０上での照射位置が変わる。【００６６】
ステージ１７０の移動は、制御部１５０によって制御される。具体的には、制御部１５０は、ＣＰＵの内部に形成される論理的な処理ブロックとして、照射位置変更部１５３を備える。照射位置変更部１５３は、テラヘルツ波ＴＨｚの照射位置を調整する（例えば、所望位置に変更する）ように、ステージ１７０の移動を制御する。【００６７】
尚、照射位置変更部１５３は、ステージ１７０を移動させることに加えて又は代えて、テラヘルツ波生成素子１１０及びテラヘルツ波検出素子１３０のうちの少なくとも一方を移動させることで、テラヘルツ波ＴＨｚの照射位置を調整してもよい。【００６８】
ディスプレイ１８１は、所望の画像を表示可能である。本実施例では特に、後に詳述するように、ディスプレイ１８１は、屈折率算出部１５２２の制御下で、試料１０の屈折率ｎがある仮想値ｎｖであると仮定した場合における試料１０に関する仮想データを表示する。【００６９】
入力装置１８２は、ユーザの操作を受け付ける。入力装置１８２は、例えば、キーボード、マウス、タッチパネル、操作ボタン、操作ダイヤル及びその他任意の操作機器を含む。【００７０】
（２）テラヘルツ波計測装置１００が行う屈折率ｎ及び厚さｄを計測する計測動作
続いて、図２から図１５を参照しながら、テラヘルツ波計測装置１００が行う屈折率ｎ及び厚さｄを計測する計測動作について説明する。本実施例では、テラヘルツ波計測装置１００は、屈折率ｎ及び厚さｄを計測する計測動作として、５種類の計測動作（第１計測動作から第５計測動作）のうちの少なくとも一つを行う。以下、第１計測動作から第５計測動作について順に説明する。【００７１】
（２−１）屈折率ｎ及び厚さｄを計測する第１計測動作
はじめに、図２を参照しながら、テラヘルツ波計測装置１００が行う屈折率ｎ及び厚さｄを計測する第１計測動作について説明する。図２は、テラヘルツ波計測装置１００が行う屈折率ｎ及び厚さｄを計測する第１計測動作の流れの一例を示すフローチャートである。【００７２】
図２に示すように、照射位置変更部１５３は、テラヘルツ波ＴＨｚの照射位置が、試料１０の表面１０ａ上の第１位置Ｐ＃１（１）になるように、ステージ１７０を制御する（ステップＳ１０１）。【００７３】
その後、テラヘルツ波生成素子１１０は、テラヘルツ波ＴＨｚを試料１０の表面１０ａに向けて出射する（ステップＳ１０２）。つまり、テラヘルツ波生成素子１１０は、テラヘルツ波ＴＨｚを、試料１０の表面１０ａ上の第１位置Ｐ＃１（１）に照射する（ステップＳ１０２）。【００７４】
試料１０ａに照射されたテラヘルツ波ＴＨｚは、試料１０によって反射される。ここで、図３を参照しながら、試料１０によるテラヘルツ波ＴＨｚの反射について説明する。図３は、試料１０に照射されるテラヘルツ波ＴＨｚの光路及び試料１０によって反射されたテラヘルツ波ＴＨｚの光路を示す試料１０の断面図である。【００７５】
図３に示すように、試料１０に照射されたテラヘルツ波ＴＨｚの一部は、試料１０の表面１０ａによって反射される。表面１０ａによって反射されたテラヘルツ波ＴＨｚは、試料１０からテラヘルツ波検出素子１３０に伝搬していく。【００７６】
一方で、試料１０に照射されたテラヘルツ波ＴＨｚの一部は、表面１０ａによって反射されることなく、試料１０の内部を透過していく。その後、試料１０の内部を透過したテラヘルツ波ＴＨｚは、試料１０の裏面１０ｂに到達する。その結果、試料１０の内部を透過したテラヘルツ波ＴＨｚの一部は、試料１０の裏面１０ｂによって反射される。裏面１０ｂによって反射されたテラヘルツ波ＴＨｚは、再び試料１０の内部を透過していく。その後、試料１０の内部を透過したテラヘルツ波ＴＨｚは、試料１０の表面１０ａに到達する。その結果、裏面１０ｂによって反射されたテラヘルツ波ＴＨｚの一部は、試料１０からテラヘルツ波検出素子１３０に伝搬していく。【００７７】
尚、本実施例において、表面１０ａ及び裏面１０ｂは、試料１０内でのテラヘルツ波ＴＨｚの伝搬方向（図１及び図３で言えば、図面横方向）に沿って対向する試料１０の２つの外面を意味する。この場合、表面１０ａは、２つの外面のうちテラヘルツ波生成素子１１０及びテラヘルツ波検出素子１３０に近い一方の外面に相当する。一方で、裏面１０ｂは、２つの外面のうちテラヘルツ波生成素子１１０及びテラヘルツ波検出素子１３０から遠い他方の外面に相当する。【００７８】
また、試料１０の裏面１０ｂによるテラヘルツ波ＴＨｚの反射を促進するべく、試料１０の裏面１０ｂに接する又は密着するように反射部材が配置されていてもよい。【００７９】
再び図２において、試料１０によって反射されたテラヘルツ波ＴＨｚは、テラヘルツ波検出素子１３０によって検出される（ステップＳ１０２）。その結果、テラヘルツ波検出素子１３０が検出したテラヘルツ波ＴＨｚの波形を示す波形信号が、信号処理部１５２に入力される。【００８０】
その後、検出時間取得部１５２１は、信号処理部１５２に入力された波形信号に基づいて、第１検出時間ｔａ１及び第２検出時間ｔｂ１を取得する（ステップＳ１０３）。つまり、テラヘルツ波計測装置１００は、第１位置Ｐ＃１（１）に照射されたテラヘルツ波ＴＨｚの検出結果に基づいて、第１検出時間ｔａ１及び第２検出時間ｔｂ１を取得する。検出時間取得部１５２１は、テラヘルツ波ＴＨｚを第１位置Ｐ＃１（１）に照射した場合に取得された第１検出時間ｔａ１及び第２検出時間ｔｂ１を、屈折率算出部１５２２に出力する。尚、第１検出時間ｔａ１及び第２検出時間ｔｂ１は、夫々、「第１時間」及び「第２時間」の一具体例である。【００８１】
ここで、図４を参照しながら、第１検出時間ｔａ１及び第２検出時間ｔｂ１の取得動作について説明する。図４は、テラヘルツ波検出素子１３０が検出したテラヘルツ波ＴＨｚの波形信号を示すグラフである。【００８２】
図４に示すように、波形信号には、表面１０ａで反射されたテラヘルツ波ＴＨｚに相当する波形信号及び裏面１０ｂで反射されたテラヘルツ波ＴＨｚに相当する波形信号が含まれている。裏面１０ｂで反射されたテラヘルツ波ＴＨｚが試料１０の内部を透過した後にテラヘルツ波検出素子１３０に到達する一方で、表面１０ａで反射されたテラヘルツ波ＴＨｚは試料の１０の内部を透過することなくテラヘルツ波検出素子１３０に到達する。このため、裏面１０ｂで反射されたテラヘルツ波ＴＨｚは、表面１０ａで反射されたテラヘルツ波ＴＨｚよりも時間的に遅れてテラヘルツ波検出素子１３０に到達する。従って、波形信号上でも、裏面１０ｂで反射されたテラヘルツ波ＴＨｚに相当する波形信号は、表面１０ａで反射されたテラヘルツ波ＴＨｚに相当する波形信号よりも時間的に遅れている。【００８３】
第１検出時間ｔａ１は、テラヘルツ波生成素子１１０がテラヘルツ波ＴＨｚの照射を開始してから試料１０の表面１０ａで反射されたテラヘルツ波ＴＨｚがテラヘルツ波検出素子１３０に到達するまでに要する時間である。一方で、第２検出時間ｔｂ１は、テラヘルツ波生成素子１１０がテラヘルツ波ＴＨｚの照射を開始してから試料１０の裏面１０ｂで反射されたテラヘルツ波ＴＨｚがテラヘルツ波検出素子１３０に到達するまでに要する時間である。検出時間取得部１５２１は、波形信号を解析することで、第１検出時間ｔａ１及び第２検出時間ｔｂ１を容易に取得する（言い換えれば、算出する又は特定する）ことができる。【００８４】
再び図２において、その後、テラヘルツ波計測装置１００は、照射位置を変更した後に、上述した動作（つまり、第１検出時間ｔａ２及び第２検出時間ｔｂ２を取得する動作）を再度行う。具体的には、照射位置変更部１５３は、テラヘルツ波ＴＨｚの照射位置が、試料１０の表面１０ａ上の第２位置Ｐ＃１（２）（但し、第２位置Ｐ＃１（２）は、第１位置Ｐ＃１（１）とは異なる）になるように、ステージ１７０を制御する（ステップＳ１１１）。その結果、ステージ１７０は、所定の移動方向に沿って所定の移動量だけ移動する。【００８５】
ここで、図５を参照しながら、テラヘルツ波ＴＨｚが照射される第１位置Ｐ＃１（１）及び第２位置Ｐ＃１（１）について説明する。図５は、第１位置Ｐ＃１（１）に照射されるテラヘルツ波ＴＨｚの光路及び第２位置Ｐ＃１（２）に照射されるテラヘルツ波ＴＨｚの光路を示す試料１０の断面図である。【００８６】
図５に示すように、第１計測動作では、第１位置Ｐ＃１（１）及び第２位置Ｐ＃１（２）は、第１位置Ｐ＃１（１）にテラヘルツ波ＴＨｚが照射されている状況下でのテラヘルツ波生成素子１１０と裏面１０ｂとの間の距離Ｌ１１と、第２位置Ｐ＃１（２）にテラヘルツ波ＴＨｚが照射されている状況下でのテラヘルツ波生成素子１１０と裏面１０ｂとの間の距離Ｌ２１とが同一であるという第１条件を満たす。更に、第１位置Ｐ＃１（１）及び第２位置Ｐ＃１（２）は、第１位置Ｐ＃１（１）にテラヘルツ波ＴＨｚが照射されている状況下でのテラヘルツ波検出素子１３０と裏面１０ｂとの間の距離Ｌ１３と、第２位置Ｐ＃１（２）にテラヘルツ波ＴＨｚが照射されている状況下でのテラヘルツ波検出素子１３０と裏面１０ｂとの間の距離Ｌ２３とが同一であるという第２条件を満たす。つまり、照射位置変更部１５３は、第１及び第２条件を満たすように、ステージ１７０を制御する。言い換えれば、照射位置変更部１５３は、第１及び第２条件を満たす第１位置Ｐ＃１（１）及び第２位置Ｐ＃１（２）の夫々にテラヘルツ波ＴＨｚが照射されるように、ステージ１７０を制御する。【００８７】
第１及び第２条件を満たすようにステージ１７０を制御するために、照射位置変更部１５３は、ステージ１７０の移動方向が試料１０の裏面１０ｂと平行になるように、ステージ１７０を制御する。言い換えれば、第１及び第２条件を満たすようにステージ１７０を制御するために、照射位置変更部１５３は、試料１０の裏面１０ｂに平行な方向に沿ってステージ１７０が移動するように、ステージ１７０を制御する。その結果、テラヘルツ波ＴＨｚの照射位置が変更される場合であっても、テラヘルツ波生成素子１１０と裏面１０ｂとの間の距離が変わることはない。同様に、テラヘルツ波ＴＨｚの照射位置が変更される場合であっても、テラヘルツ波検出素子１３０と裏面１０ｂとの間の距離が変わることはない。【００８８】
尚、ここでいう「裏面１０ｂに平行な方向に沿ってステージ１７０が移動する」状態とは、「第１位置Ｐ＃１（１）にテラヘルツ波ＴＨｚが照射されている状況下でのステージ１７０と、第２位置Ｐ＃１（１）にテラヘルツ波ＴＨｚが照射されている状況下でのステージ１７０とが、裏面１０ｂに平行な方向に沿って並ぶように、ステージ１７０が移動する」状態を意味する。このような状態は、裏面１０ｂに平行な第１方向のみに沿ってステージ１７０が移動することによって実現される。或いは、このような状態は、裏面１０ｂに平行な第１方向及び裏面１０ｂに交わる第２方向に沿ってステージ１７０が移動する場合であっても、第２方向に沿ったステージ１７０の移動量がトータルでゼロになる（つまり、相殺される）限りは、実現される。【００８９】
尚、照射位置変更部１５３が、ステージ１７０を移動させることに加えて又は代えて、テラヘルツ波生成素子１１０及びテラヘルツ波検出素子１３０のうちの少なくとも一方を移動させることで、テラヘルツ波ＴＨｚの照射位置を調整してもよいことは上述したとおりである。この場合においても、照射位置変更部１５３が、第１及び第２条件を満たすように、テラヘルツ波生成素子１１０及びテラヘルツ波検出素子１３０のうちの少なくとも一方を移動させる。【００９０】
加えて、図５に示すように、第１動作例では、第１位置Ｐ＃１（１）及び第２位置Ｐ＃１（２）は、第１位置Ｐ＃１（１）における試料１０の厚さｄ１が、第２位置Ｐ＃１（２）における試料１０の厚さｄ２とは異なるという第３条件を満たす。つまり、照射位置変更部１５３は、第３条件を満たすように、ステージ１７０を制御する。言い換えれば、照射位置変更部１５３は、第３条件を満たす第１位置Ｐ＃１（１）及び第２位置Ｐ＃１（２）の夫々にテラヘルツ波ＴＨｚが照射されるように、ステージ１７０を制御する。【００９１】
第３条件が満たされるためには、試料１０は、試料１０の厚さｄにばらつきがあるという条件を満たすことが好ましい。厚さｄのばらつきは、試料１０の表面１０ａに意図的に形成された凹凸（例えば、段差や、曲面等）に起因した厚さｄのばらつきを含んでいてもよい。或いは、厚さｄのばらつきは、仕上げ加工の精度に依存する試料１０の表面１０ａの粗さに起因した厚さｄのばらつきを含んでいてもよい。【００９２】
尚、試料１０の裏面１０ｂが平面である場合には、第１位置Ｐ＃１（１）及び第２位置Ｐ＃１（２）が上述した第１及び第２条件を満たしやすくなる。このため、第１計測動作においては、試料１０の裏面１０ｂは平面であることが好ましい。【００９３】
その後、テラヘルツ波生成素子１１０は、テラヘルツ波ＴＨｚを、試料１０の表面１０ａ上の第２位置Ｐ＃１（２）に照射する（ステップＳ１１２）。その後、テラヘルツ波検出素子１３０は、試料１０によって反射されたテラヘルツ波ＴＨｚを検出する（ステップＳ１１２）。その結果、テラヘルツ波検出素子１３０が検出したテラヘルツ波ＴＨｚの波形を示す波形信号が、信号処理部１５２に入力される。その後、検出時間取得部１５２１は、信号処理部１５２に入力された波形信号に基づいて、第１検出時間ｔａ２及び第２検出時間ｔｂ２を取得する（ステップＳ１１３）。つまり、テラヘルツ波計測装置１００は、第２位置Ｐ＃１（２）に照射されたテラヘルツ波ＴＨｚの検出結果に基づいて、第１検出時間ｔａ２及び第２検出時間ｔｂ２を取得する。検出時間取得部１５２１は、テラヘルツ波ＴＨｚを第２位置Ｐ＃１（２）に照射した場合に取得された第１検出時間ｔａ２及び第２検出時間ｔｂ２を、屈折率算出部１５２２に出力する。尚、第１検出時間ｔａ２及び第２検出時間ｔｂ２は、夫々、「第１時間」及び「第２時間」の一具体例である。【００９４】
その後、屈折率算出部１５２２は、第１検出時間ｔａ１及び第２検出時間ｔｂ１、並びに、第１検出時間ｔａ２及び第２検出時間ｔｂ２に基づいて、試料１０の屈折率ｎを算出する（ステップＳ１２１）。具体的には、屈折率算出部１５２２は、数式１を用いて、屈折率ｎを算出する。尚、数式１中のΔｔ１は、第１位置Ｐ＃１（１）にテラヘルツ波ＴＨｚを照射した場合において、テラヘルツ波ＴＨｚが試料１０の内部を透過するために要する時間に相当する。つまり、数式１中のΔｔ１は、第１位置Ｐ＃１（２）にテラヘルツ波ＴＨｚを照射した場合において、テラヘルツ波ＴＨｚが試料１０の表面１０ａから裏面１０ｂを介して再度表面１０ａに到達するために要する時間に相当する。このため、Δｔ１は、Δｔ１＝ｔｂ１−ｔａ１という数式から算出可能である。数式１中のΔｔ２は、第２位置Ｐ＃１（２）にテラヘルツ波ＴＨｚを照射した場合において、テラヘルツ波ＴＨｚが試料１０の内部を透過するために要する時間に相当する。つまり、数式１中のΔｔ２は、第２位置Ｐ＃１（２）にテラヘルツ波ＴＨｚを照射した場合において、テラヘルツ波ＴＨｚが試料１０の表面１０ａから裏面１０ｂを介して再度表面１０ａに到達するために要する時間に相当する。このため、Δｔ２は、Δｔ２＝ｔｂ２−ｔａ２という数式から算出可能である。【００９５】
【数１】
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その後、厚さ算出部１５２３は、第１検出時間ｔａ１及び第２検出時間ｔｂ１、第１検出時間ｔａ２及び第２検出時間ｔｂ２、並びに、ステップＳ１２１で算出した屈折率ｎに基づいて、試料１０の厚さｄを算出する（ステップＳ１２２）。第１計測動作では、上述したように第１位置Ｐ＃１（１）における試料１０の厚さｄ１と第２位置Ｐ＃１（２）における試料１０の厚さｄ２とが異なる。従って、厚さ算出部１５２３は、厚さｄ１及びｄ２の夫々を算出する。具体的には、厚さ算出部１５２３は、ｄ１＝（ｃ／ｎ）×Δｔ１／２という数式を用いて、厚さｄ１を算出する。厚さ算出部１５２３は、ｄ２＝（ｃ／ｎ）×Δｔ２／２という数式を用いて、厚さｄ２を算出する。【００９６】
以上説明したように、本実施例のテラヘルツ計測装置１００は、第１計測動作を実行することで、試料１０の屈折率ｎを好適に計測する（つまり、算出する）ことができる。特に、本実施例のテラヘルツ計測装置１００は、試料１０の厚さｄが異なる複数の照射位置にテラヘルツ波ＴＨｚを照射することで、試料１０に何らかの特殊な部材を接触させることなく、屈折率ｎを好適に計測することができる。更に、本実施例のテラヘルツ計測装置１００は、屈折率ｎを好適に計測することができるがゆえに、試料１０の厚さｄもまた好適に計測することができる。【００９７】
ここで、屈折率ｎを計測することなく試料１０の厚さｄを計測する比較例のテラヘルツ波計測装置の一例として、単一の照射位置にテラヘルツ波ＴＨｚを照射することで厚さｄを計測するテラヘルツ波計測装置が想定される。この場合、比較例のテラヘルツ波計測装置は、第１検出時間ｔａ及び第２検出時間ｔｂを取得する。更に、比較例のテラヘルツ波計測装置は、厚さｄ＝ｃ×（ｔｂ−ｔａ）／２という数式を用いて、試料１０の厚さｄを計測する。しかしながら、試料１０の内部でのテラヘルツ波ＴＨｚの速度ｃ’は、屈折率ｎに応じて変動する。このため、比較例のテラヘルツ波計測装置によって計測される厚さｄは、試料１０の本来の厚さｄ＝（ｃ／ｎ）×（ｔｂ−ｔａ）／２よりも大きな値となってしまう。【００９８】
このため、比較例のテラヘルツ波計測装置１００は、本来の厚さｄを計測するためには、屈折率ｎを計測する必要がある。しかしながら、特許文献１及び２に記載されているように、屈折率ｎの計測には手間がかかるのが一般的である。しかしながら、本実施例のテラヘルツ波計測装置１００は、比較的容易に屈折率ｎを計測することができると言う大きな利点を有している。【００９９】
（２−２）屈折率ｎ及び厚さｄを計測する第２計測動作
続いて、図６を参照しながら、テラヘルツ波計測装置１００が行う屈折率ｎ及び厚さｄを計測する第２計測動作について説明する。図６は、テラヘルツ波計測装置１００が行う屈折率ｎ及び厚さｄを計測する第２計測動作の流れの一例を示すフローチャートである。【０１００】
上述した第１計測動作では、ステージ１７０は、試料１０の裏面１０ｂに平行な方向に沿って移動している。つまり、テラヘルツ波ＴＨｚの照射位置が変更される場合であっても、テラヘルツ波生成素子１１０と裏面１０ｂとの間の距離及びテラヘルツ波検出素子１３０と裏面１０ｂとの間の距離が変わらない。しかしながら、ステージ１７０の移動条件や、試料１０の状態（特に、裏面１０ｂの状態）によっては、ステージ１７０は、試料１０の裏面１０ｂに平行な方向に沿って移動することができない場合もある。つまり、テラヘルツ波ＴＨｚの照射位置が変更されると、テラヘルツ波生成素子１１０と裏面１０ｂとの間の距離及びテラヘルツ波検出素子１３０と裏面１０ｂとの間の距離のうちの少なくとも一方が変わってしまう場合もある。【０１０１】
この場合には、テラヘルツ波計測装置１００は、第１計測動作を行ったとしても、屈折率ｎを計測することは困難である。このため、ステージ１７０が試料１０の裏面１０ｂに平行な方向に沿って移動することができない場合には、テラヘルツ波計測装置１００は、第２計測動作を行うことで屈折率ｎを計測する。但し、第２計測動作は、裏面１０ｂが平面である（言い換えれば、裏面１０ｂに意図的に凹凸が形成されていない）試料１０に対して行われる。【０１０２】
具体的には、図６に示すように、照射位置変更部１５３は、テラヘルツ波ＴＨｚの照射位置が、試料１０の表面１０ａ上の第１位置Ｐ＃２（１）になるように、ステージ１７０を制御する（ステップＳ２０１）。テラヘルツ波生成素子１１０は、テラヘルツ波ＴＨｚを、第１位置Ｐ＃２（１）に照射する（ステップＳ２０２）。その後、テラヘルツ波検出素子１３０は、試料１０によって反射されたテラヘルツ波ＴＨｚを検出する（ステップＳ２０２）。その結果、テラヘルツ波検出素子１３０が検出したテラヘルツ波ＴＨｚの波形を示す波形信号が、信号処理部１５２に入力される。その後、検出時間取得部１５２１は、信号処理部１５２に入力された波形信号に基づいて、第１検出時間ｔａ１及び第２検出時間ｔｂ１を取得する（ステップＳ２０３）。尚、ステップＳ２０１、ステップＳ２０２及びステップＳ２０３の動作は、特段の説明がない場合には、夫々、第１計測動作のステップＳ１０１、ステップＳ１０２及びステップＳ１０３の動作と同一であってもよい。【０１０３】
その後、照射位置変更部１５３は、試料１０の表面１０ａ上の第２位置Ｐ＃２（２）（但し、第２位置Ｐ＃２（２）は、第１位置Ｐ＃２（１）とは異なる）になるように、ステージ１７０を制御する（ステップＳ２１１）。その結果、ステージ１７０は、照射位置を第１位置Ｐ＃２（１）から第２位置Ｐ＃２（２）に変更するために、所定の第１移動量Ｐ１だけ所定の移動方向に沿って移動する。【０１０４】
但し、第２計測動作は、主としてステージ１７０が試料１０の裏面１０ｂに平行な方向に沿って移動することができない場合に行われる動作である。このため、照射位置変更部１５３は、照射位置を第２位置Ｐ＃２（２）に変更する際には、上述した第１及び第２条件を満たすように、ステージ１７０を制御しなくてもよい。【０１０５】
その後、テラヘルツ波生成素子１１０は、テラヘルツ波ＴＨｚを、第２位置Ｐ＃２（２）に照射する（ステップＳ２１２）。その後、テラヘルツ波検出素子１３０は、試料１０によって反射されたテラヘルツ波ＴＨｚを検出する（ステップＳ２１２）。その結果、テラヘルツ波検出素子１３０が検出したテラヘルツ波ＴＨｚの波形を示す波形信号が、信号処理部１５２に入力される。その後、検出時間取得部１５２１は、信号処理部１５２に入力された波形信号に基づいて、第１検出時間ｔａ２及び第２検出時間ｔｂ２を取得する（ステップＳ２１３）。尚、ステップＳ２１１、ステップＳ２１２及びステップＳ２１３の動作は、特段の説明がない場合には、夫々、第１計測動作のステップＳ１０１、ステップＳ１０２及びステップＳ１０３の動作と同一であってもよい。【０１０６】
その後、照射位置変更部１５３は、試料１０の表面１０ａ上の第３位置Ｐ＃２（３）（但し、第３位置Ｐ＃２（３）は、第１位置Ｐ＃２（１）及び第２位置Ｐ＃２（２）とは異なる）になるように、ステージ１７０を制御する（ステップＳ２２１）。その結果、ステージ１７０は、照射位置を第２位置Ｐ＃２（２）から第３位置Ｐ＃２（３）に変更するために、所定の第２移動量Ｐ２だけ所定の移動方向に沿って移動する。【０１０７】
第２計測動作では特に、照射位置変更部１５３は、照射位置を第２位置Ｐ＃２（２）から第３位置Ｐ＃２（３）に変更する場合のステージ１７０の移動方向が、照射位置を第１位置Ｐ＃２（１）から第２位置Ｐ＃２（２）に変更する場合のステージ１７０の移動方向と同一になるように、ステージ１７０を制御する。つまり、照射位置変更部１５３は、照射位置を第１位置Ｐ＃２（１）から第２位置Ｐ＃２（２）を経由して第３位置Ｐ＃２（３）に変更する場合のステージ１７０の移動方向が固定されるように、ステージ１７０を制御する。【０１０８】
また、第２計測動作が主としてステージ１７０が試料１０の裏面１０ｂに平行な方向に沿って移動することができない場合に行われる動作である。このため、照射位置変更部１５３は、照射位置を第３位置Ｐ＃２（３）に変更する際には、上述した第１及び第２条件を満たすように、ステージ１７０を制御しなくてもよい。【０１０９】
その後、テラヘルツ波生成素子１１０は、テラヘルツ波ＴＨｚを、第３位置Ｐ＃２（３）に照射する（ステップＳ２２２）。その後、テラヘルツ波検出素子１３０は、試料１０によって反射されたテラヘルツ波ＴＨｚを検出する（ステップＳ２２２）。その結果、テラヘルツ波検出素子１３０が検出したテラヘルツ波ＴＨｚの波形を示す波形信号が、信号処理部１５２に入力される。その後、検出時間取得部１５２１は、信号処理部１５２に入力された波形信号に基づいて、第１検出時間ｔａ３及び第２検出時間ｔｂ３を取得する（ステップＳ２２３）。尚、ステップＳ２２１、ステップＳ２２２及びステップＳ２２３の動作は、特段の説明がない場合には、夫々、第１計測動作のステップＳ１０１、ステップＳ１０２及びステップＳ１０３の動作と同一であってもよい。【０１１０】
その後、屈折率算出部１５２２は、第１検出時間ｔａ１及び第２検出時間ｔｂ１、第１検出時間ｔａ２及び第２検出時間ｔｂ２、並びに、第１検出時間ｔａ３及び第２検出時間ｔｂ３に基づいて、試料１０の屈折率ｎを算出する（ステップＳ２３１）。具体的には、屈折率算出部１５２２は、数式２を用いて、屈折率ｎを算出する。尚、数式２中のΔｔ１及びΔｔ２は、第１計測動作の説明時に既に説明済みである。数式２中のΔｔ３は、第３位置Ｐ＃２（３）にテラヘルツ波ＴＨｚを照射した場合において、テラヘルツ波ＴＨｚが試料１０の内部を透過するために要する時間に相当する。つまり、数式２中のΔｔ３は、第３位置Ｐ＃２（３）にテラヘルツ波ＴＨｚを照射した場合において、テラヘルツ波ＴＨｚが試料１０の表面１０ａから裏面１０ｂを介して再度表面１０ａに到達するために要する時間に相当する。このため、Δｔ３は、Δｔ３＝ｔｂ３−ｔａ３という数式から算出可能である。【０１１１】
【数２】
2017138079.tif 000004
その後、厚さ算出部１５２３は、試料１０の厚さｄ（つまり、厚さｄ１、ｄ２及びｄ３）を算出する（ステップＳ２３２）。具体的には、厚さ算出部１５２３は、ｄ１＝（ｃ／ｎ）×Δｔ１／２という数式を用いて、厚さｄ１を算出する。厚さ算出部１５２３は、ｄ２＝（ｃ／ｎ）×Δｔ２／２という数式を用いて、厚さｄ２を算出する。厚さ算出部１５２３は、ｄ３＝（ｃ／ｎ）×Δｔ３／２という数式を用いて、厚さｄ３を算出する。【０１１２】
以上説明したように、本実施例のテラヘルツ計測装置１００は、第２計測動作を実行することで、第１計測動作を実行する場合に享受可能な効果と同様の効果を享受することができる。特に、テラヘルツ波計測装置１００は、テラヘルツ波ＴＨｚの照射位置が変更されることでテラヘルツ波生成素子１１０と裏面１０ｂとの間の距離及びテラヘルツ波検出素子１３０と裏面１０ｂとの間の距離のうちの少なくとも一方が変わってしまう場合であっても、試料１０の屈折率ｎを好適に計測する（つまり、算出する）ことができる。【０１１３】
尚、照射位置を第１位置Ｐ＃２（１）から第２位置Ｐ＃２（２）に変更する場合のステージ１７０の移動量Ｐ１と照射位置を第２位置Ｐ＃２（２）から第３位置Ｐ＃２（３）に変更する場合のステージ１７０の移動量Ｐ２とが同一である場合には、上述した数式２は、数式３となる。従って、移動量Ｐ１と移動量Ｐ２とが同一になるように照射位置変更部１５３がステージ１７０を制御する場合には、屈折率算出部１５２２は、数式２に代えて、数式３を用いて、屈折率ｎを算出してもよい。【０１１４】
【数３】
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（２−３）屈折率ｎ及び厚さｄを計測する第３計測動作
続いて、テラヘルツ波計測装置１００が行う屈折率ｎ及び厚さｄを計測する第３計測動作について説明する。上述した第１又は第２計測動作では、テラヘルツ波検出素子１３０が検出したテラヘルツ波ＴＨｚの波形を示す波形信号に誤差が含まれてしまうと、第１検出時間ｔａ１からｔａ３及び第２検出時間ｔｂ１からｔｂ３のうちの少なくとも一つの精度が大きく悪化する可能性がある。その結果、上述した第１又は第２計測動作では、波形信号に誤差が含まれてしまうと、算出された屈折率ｎ及び厚さｄの精度が大きく悪化する（つまり、真の値から大きく乖離する）可能性がある。そこで、テラヘルツ波計測装置１００は、第１及び第２計測動作に代えて、波形信号に誤差が含まれてしまう場合においても屈折率ｎ及び厚さｄを相応に高精度に計測可能な第３計測動作を行ってもよい。以下、図７を参照しながら、テラヘルツ波計測装置１００が行う屈折率ｎ及び厚さｄを計測する第３計測動作について説明する。図７は、テラヘルツ波計測装置１００が行う屈折率ｎ及び厚さｄを計測する第３計測動作の流れの一例を示すフローチャートである。【０１１５】
尚、波形信号に含まれる誤差は、例えば、テラヘルツ波ＴＨｚそのものに重畳されるノイズ、波形信号の処理過程で重畳されるノイズ、テラヘルツ波検出素子１３０の検出精度の悪化の少なくとも一つに起因する誤差である。【０１１６】
図７に示すように、照射位置変更部１５３は、変数ｉを１に設定（つまり、初期化）する（ステップＳ３０１）。変数ｉは、第３計測動作においてテラヘルツ波ＴＨｚが照射される照射位置を識別するための変数である。その後、照射位置変更部１５３は、テラヘルツ波ＴＨｚの照射位置が、試料１０の表面１０ａ上の第ｉ位置Ｐ＃３（ｉ）になるように、ステージ１７０を制御する（ステップＳ３０２）。テラヘルツ波生成素子１１０は、テラヘルツ波ＴＨｚを、第ｉ位置Ｐ＃３（ｉ）に照射する（ステップＳ３０３）。その後、テラヘルツ波検出素子１３０は、試料１０によって反射されたテラヘルツ波ＴＨｚを検出する（ステップＳ３０３）。その後、検出時間取得部１５２１は、信号処理部１５２に入力された波形信号に基づいて、第１検出時間ｔａｉ及び第２検出時間ｔｂｉを取得する（ステップＳ３０４）。尚、ステップＳ３０２、ステップＳ３０３及びステップＳ３０４の動作は、特段の説明がない場合には、夫々、第１計測動作のステップＳ１０１、ステップＳ１０２及びステップＳ１０３の動作と同一であってもよい。【０１１７】
その後、照射位置変更部１５３は、変数ｉが閾値ＴＨｉと一致しているか否かを判定する（ステップＳ３０５）。閾値ＴＨｉは、第３計測動作においてテラヘルツ波ＴＨｚが照射されるべき照射位置の総数を示す定数である。ステップＳ３０５の判定の結果、変数ｉが閾値ＴＨｉと一致していないと判定される場合には（ステップＳ３０５：Ｎｏ）、変数ｉが１だけインクリメントされた上で、ステップＳ３０２からステップＳ３０４の動作が再度行われる。つまり、テラヘルツ波ＴＨｚの照射位置が変更された後、第１検出時間ｔａｉ及び第２検出時間ｔｂｉが再度取得される。従って、第３計測動作では、ＴＨｉ個の照射位置の夫々にテラヘルツ波ＴＨｚが照射される。その結果、第１検出時間ｔａｉ及び第２検出時間ｔｂｉを取得する動作がＴＨｉ回行われる。【０１１８】
尚、第３計測動作では、照射位置変更部１５３は、照射位置を変更する際には、上述した第１及び第２条件を満たすように、ステージ１７０を制御しなくてもよい。第３計測動作では、照射位置変更部１５３は、上述した第３条件に代えて、ＴＨｉ個の照射位置の全てにおいて試料１０の厚さｄが同一にならない（つまり、ＴＨｉ個の照射位置のうちの少なくとも２つの照射位置における試料１０の厚さｄが異なる）という第４条件を満たすように、ステージ１７０を制御する。【０１１９】
他方で、ステップＳ３０５の判定の結果、変数ｉが閾値ＴＨｉと一致していると判定される場合には（ステップＳ３０５：Ｙｅｓ）、屈折率算出部１５２２は、試料１０の屈折率ｎが仮想値ｎｖであると仮定する（ステップＳ３１１）。その後、屈折率算出部３１１は、屈折率ｎが仮想値ｎｖであると仮定した場合における試料１０に関する仮想データを算出する（ステップＳ３１２）。【０１２０】
仮想データは、屈折率ｎが仮想値ｎｖであると仮定した場合における試料１０の形状（特に、ＴＨｉ個の照射位置の夫々における形状）に関する仮想データを含むことが好ましい。特に、仮想データは、屈折率ｎが仮想値ｎｖであると仮定した場合における試料１０の裏面１０ｂの形状（特に、ＴＨｉ個の照射位置の夫々における裏面１０ｂの形状）に関する仮想データを含むことが特に好ましい。このため、本実施例では、屈折率算出部１５２２は、屈折率ｎが仮想値ｎｖであると仮定した場合におけるテラヘルツ波検出素子１３０から裏面１０ｂまでの距離Ｂを、ＴＨｉ個の照射位置毎に算出する。具体的には、屈折率算出部１５２２は、数式４に基づいて、第ｉ位置Ｐ＃３（ｉ）における距離Ｂｉを算出する。距離Ｂは、屈折率ｎが仮想値ｎｖであると仮定した場合における試料１０の形状（特に、裏面１０ｂの形状）に関する仮想データの一具体例である。その結果、屈折率算出部１５２２は、第１位置Ｐ＃３（１）における距離Ｂ１、第２位置Ｐ＃３（２）における距離Ｂ２、・・・、及び、第ＴＨｉ位置Ｐ＃３（ＴＨｉ）における距離ＢＴＨｉを算出する。【０１２１】
【数４】
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加えて、屈折率算出部１５２２は、屈折率算出部１５２２は、屈折率ｎが仮想値ｎｖであると仮定した場合におけるテラヘルツ波検出素子１３０から表面１０ａまでの距離Ａを、ＴＨｉ個の照射位置毎に算出する。具体的には、屈折率算出部１５２２は、数式５に基づいて、第ｉ位置Ｐ＃３（ｉ）における距離Ａｉを算出する。距離Ａは、屈折率ｎが仮想値ｎｖであると仮定した場合における試料１０の形状（特に、表面１０ａの形状）に関する仮想データの一具体例である。その結果、屈折率算出部１５２２は、第１位置Ｐ＃３（１）における距離Ａ１、第２位置Ｐ＃３（２）における距離Ａ２、・・・、及び、第ＴＨｉ位置Ｐ＃３（ＴＨｉ）における距離ＡＴＨｉを算出する。【０１２２】
【数５】
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上述した数式４及び５は、各照射位置において、テラヘルツ波生成素子１１０と表面１０ａとの間の距離がテラヘルツ波検出素子１３０と表面１０ａとの間の距離と同一であり、且つ、テラヘルツ波生成素子１１０と裏面１０ｂとの間の距離（例えば、図５の距離Ｌ１１又はＬ２１）がテラヘルツ波検出素子１３０と裏面１０ｂとの間の距離（例えば、図５の距離Ｌ１３又はＬ２３）と同一である場合に用いることが好ましい数式である。この場合、屈折率ｎが仮想値ｎｖであると仮定した場合におけるテラヘルツ波検出素子１３０から表面１０ａまでの距離Ａｉは、屈折率ｎが仮想値ｎｖであると仮定した場合におけるテラヘルツ波生成素子１１０から表面１０ａまでの距離（但し、第ｉ位置Ｐ＃３（ｉ）における距離）と同一である。同様に、屈折率ｎが仮想値ｎｖであると仮定した場合におけるテラヘルツ波検出素子１３０から裏面１０ｂまでの距離Ｂｉは、屈折率ｎが仮想値ｎｖであると仮定した場合におけるテラヘルツ波生成素子１１０から裏面１０ｂまでの距離（但し、第ｉ位置Ｐ＃３（ｉ）における距離）と同一である。従って、以下では、説明の簡略化のために、各照射位置において、テラヘルツ波生成素子１１０と表面１０ａとの間の距離がテラヘルツ波検出素子１３０と表面１０ａとの間の距離と同一であるものとする。同様に、各照射位置において、テラヘルツ波生成素子１１０と裏面１０ｂとの間の距離がテラヘルツ波検出素子１３０と裏面１０ｂとの間の距離と同一であるものとする。【０１２３】
但し、テラヘルツ波生成素子１１０と表面１０ａとの間の距離がテラヘルツ波検出素子１３０と表面１０ａとの間の距離と同一でないか又はテラヘルツ波生成素子１１０と裏面１０ｂとの間の距離がテラヘルツ波検出素子１３０と裏面１０ｂとの間の距離と同一でない場合であっても、屈折率算出部１５２２は、距離Ａとして、テラヘルツ波生成素子１１０から表面１０ａまでの距離、及び、テラヘルツ波検出素子１３０から表面１０ａまでの距離のうちの少なくとも一方を算出すればよい。同様に、屈折率算出部１５２２は、距離Ｂとして、テラヘルツ波生成素子１１０から裏面１０ｂまでの距離、及び、テラヘルツ波検出素子１３０から裏面１０ｂまでの距離のうちの少なくとも一方を算出すればよい。【０１２４】
ここで、図８を参照しながら、距離Ａｉ及びＢｉについて更に説明を加える。図８は、実際の試料１０と距離Ａｉ及びＢｉとの関係を示す断面図である。【０１２５】
図８は、位置＃３（１）における距離Ａ１及びＢ１、並びに、位置＃３（２）における距離Ａ２及びＢ２を示す。図８に示すように、屈折率ｎが仮想値ｎｖであると仮定した場合に算出された距離Ａ１は、実際の距離Ａ１（つまり、距離Ａ１の真の値）と一致する。同様に、屈折率ｎが仮想値ｎｖであると仮定した場合に算出された距離Ａ２は、実際の距離Ａ２（つまり、距離Ａ２の真の値）と一致する。なぜならば、上述した数式５に示すように、距離Ａｉは、仮想値ｎｖによって変動することがないからである。【０１２６】
一方で、図８に示すように、屈折率ｎが仮想値ｎｖであると仮定した場合に算出された距離Ｂ１は、実際の距離Ｂ１（つまり、距離Ｂ１の真の値）と一致しないことが多い。同様に、屈折率ｎが仮想値ｎｖであると仮定した場合に算出された距離Ｂ２は、実際の距離Ｂ２（つまり、距離Ｂ２の真の値）と一致しないことが多い。なぜならば、上述した数式４に示すように、距離Ａｉは、仮想値ｎｖによって変動するからである。従って、仮想値ｎｖが屈折率ｎの真の値と一致しない限りは、算出された距離Ｂｉは、実際の距離Ｂｉと一致しない。逆に言えば、仮想値ｎｖが屈折率ｎの真の値と一致すれば、算出された距離Ｂｉは、実際の距離Ｂｉと一致する。【０１２７】
図８は、仮想値ｎｖが真の値よりも小さい値（例えば、１）である場合に算出された距離Ｂｉを示す。図８に示すように、仮想値ｎｖが屈折率ｎの真の値よりも小さい場合には、算出された距離Ｂｉが規定する裏面１０ｂの形状（図８中の点線参照）は、表面１０ａの形状を反転させた形状と相似の関係にある。つまり、算出された距離Ｂｉが規定する裏面１０ｂの形状と表面１０ａの形状とは、逆相関の関係にある。図８に示す状態で仮想値ｎｖを徐々に大きくしていくと、算出された距離Ｂｉが規定する裏面１０ｂの形状は、徐々に実際の裏面１０ｂの形状に近づいていく。その結果、仮想値ｎｖが屈折率ｎの真の値と一致すると、算出された距離Ｂｉが規定する裏面１０ｂの形状は、表面１０ａの形状に関わらずに、徐々に実際の裏面１０ｂの形状と一致する。従って、算出された距離Ｂｉが規定する裏面１０ｂの形状と表面１０ａの形状とは、無相関の関係にある。一方で、仮想値ｎｖが屈折率ｎの真の値と一致した状態において仮想値ｎｖを更に大きくしていくと、算出された距離Ｂｉが規定する裏面１０ｂの形状は、徐々に実際の裏面１０ｂの形状から乖離していく。仮想値ｎｖが屈折率ｎの真の値よりも大きい場合には、算出された距離Ｂｉが規定する裏面１０ｂの形状は、表面１０ａの形状と相似の関係にある。つまり、算出された距離Ｂｉが規定する裏面１０ｂの形状と表面１０ａの形状とは、正相関の関係にある。【０１２８】
そうすると、屈折率ｎが仮想値ｎｖであると仮定した場合に算出された距離Ｂｉに基づいて、屈折率ｎの真の値を特定可能であることが分かる。つまり、算出された距離Ｂｉが規定する裏面１０ｂの形状が実際の裏面１０ｂの形状と一致する状態を実現可能な仮想値ｎｖが、屈折率ｎの真の値に相当する。第３計測動作では、テラヘルツ波計測装置１００は、このような距離Ｂｉと屈折率ｎの真の値との関係を利用して、屈折率ｎを決定（つまり、算出）する。特に、テラヘルツ波計測装置１００は、算出された距離Ｂｉをユーザに提示した上で（つまり、実質的には、算出された距離Ｂｉが規定する裏面１０ｂの形状をユーザに提示した上で）、算出された距離Ｂｉが規定する裏面１０ｂの形状が実際の裏面１０ｂの形状と一致しているか否かをユーザに判断させる。更に、テラヘルツ波計測装置１００は、ユーザによる仮想値ｎｖの調整操作を受け付けると共に、調整操作を受け付けた場合には、屈折率ｎが調整後の仮想値ｎｖであると仮定した場合に算出された距離Ｂｉを再度ユーザに提示する。その結果、ユーザは、算出された距離Ｂｉが規定する裏面１０ｂの形状が実際の裏面１０ｂの形状と一致する状態を実現可能な仮想値ｎｖを、屈折率ｎの真の値として決定することができる。以下、屈折率ｎの真の値として決定する動作について更にする。【０１２９】
再び図７において、距離Ａｉ及びＢｉを算出した後、屈折率算出部１５２２は、算出した距離Ａｉ及びＢｉを表示するようにディスプレイ１８１を制御する（ステップＳ３１３）。その結果、ディスプレイ１８１は、算出した距離Ａｉ及びＢｉを表示する。その後、屈折率算出部１５２２は、ユーザが、入力装置１８２を用いた仮想値ｎｖの調整操作を行っているか否かを判定する（ステップＳ３１４）。【０１３０】
ステップＳ３１４の判定の結果、ユーザが調整操作を行っていると判定される場合には（ステップＳ３１４：Ｙｅｓ）、屈折率算出部１５２２は、ユーザの調整操作に応じて、仮想値ｎｖを調整する（ステップＳ３１５）。その後、屈折率算出部１５２２は、ステップＳ３１２以降の動作を繰り返す。つまり、屈折率算出部１５２２は、屈折率ｎが調整後の仮想値ｎｖであると仮定した場合における距離Ａｉ及びＢｉを算出する（ステップＳ３１２）。但し、距離Ａｉが仮想値ｎｖによって変動しないため、屈折率算出部１５２２は、距離Ａｉを算出しなくてもよい。更に、屈折率算出部１５２２は、算出した距離Ａｉ及びＢｉを表示するようにディスプレイ１８１を制御する（ステップＳ３１３）。更に、屈折率算出部１５２２は、ユーザが調整操作を行っているか否かを判定する（ステップＳ３１４）。【０１３１】
ここで、図９及び図１０を参照しながら、距離Ａｉ及びＢｉの表示例について説明する。図９に示すように、ディスプレイ１８１は、横軸が照射位置を示し、且つ、縦軸が距離Ａｉ及びＢｉを示すグラフを表示する。距離Ａｉ及びＢｉがＴＨｉ個の照射位置毎に算出されるパラメータであることを考慮すると、距離Ａｉ及びＢｉの夫々は、横軸に沿って離散的に分布することになる。このため、ディスプレイ１８１は、離散的に分布する距離Ａｉを結ぶ平滑線を更に表示してもよい。同様に、ディスプレイ１８１は、離散的に分布する距離Ｂｉを結ぶ平滑線を更に表示してもよい。【０１３２】
図９に示す距離Ａｉは、屈折率ｎが仮想値ｎｖであると仮定した場合に算出された距離Ａｉが規定する表面１０ａの形状を実質的に示す。但し、上述したように、屈折率ｎが仮想値ｎｖであると仮定した場合に算出された距離Ａｉは、距離Ａｉの真の値と一致する。従って、図８に示す距離Ａｉは、実際の表面１０ａの形状を実質的に示す。【０１３３】
図９に示す距離Ｂｉは、屈折率ｎが仮想値ｎｖであると仮定した場合に算出された距離Ｂｉが規定する裏面１０ｂの形状を実質的に示す。図９は、算出された距離Ｂｉが規定する裏面１０ｂの形状が、表面１０ａの形状と逆相関の関係にある例を示している。従って、ユーザは、仮想値ｎｖが屈折率ｎの真の値よりも小さいと認識する。このため、ユーザは、仮想値ｎｖを大きくするための調整操作を行う。ここで、ユーザによる仮想値ｎｖの調整量が適切であった場合（つまり、調整後の仮想値ｎｖが屈折率ｎの真の値と一致した場合）には、ディスプレイ１８１は、図１０中に黒い四角マークで示すように、実際の裏面１０ｂの形状と一致する形状を規定する距離Ｂｉを表示する。この場合、ユーザは、仮想値ｎｖが屈折率ｎの真の値に一致したと認識する。他方で、ユーザによる仮想値ｎｖの調整量が過度であった場合（つまり、調整後の仮想値ｎｖが屈折率ｎの真の値よりも大きくなってしまった場合）には、ディスプレイ１８１は、図１０中に黒い丸マークで示すように、実際の裏面１０ｂの形状と一致しない形状（距離Ａｉが規定する表面１０ａの形状と正相関の関係にある形状）を規定する距離Ｂｉを表示する。この場合、ユーザは、仮想値ｎｖが屈折率ｎの真の値よりも大きいと認識する。このため、ユーザは、仮想値ｎｖを小さくするための調整操作を更に行う。【０１３４】
尚、仮想値ｎｖが調整された場合には、ディスプレイ１８１は、屈折率ｎが調整前の仮想値ｎｖであると仮定した場合に算出された距離Ｂｉに代えて、屈折率ｎが調整後の仮想値ｎｖであると仮定した場合に算出された距離Ｂｉを表示してもよい。或いは、ディスプレイ１８１は、屈折率ｎが調整前の仮想値ｎｖであると仮定した場合に算出された距離Ｂｉに加えて、屈折率ｎが調整後の仮想値ｎｖであると仮定した場合に算出された距離Ｂｉを表示してもよい。【０１３５】
ユーザは、実際の裏面１０ｂの形状と一致する（或いは、最も似ている又はある程度似ている、以下同じ）形状を規定する距離Ｂｉが表示されていると認識するまで、仮想値ｎｖの調整操作を繰り返す。尚、ユーザが調整操作を行うためには、ユーザは、実際の裏面１０ｂの形状を認識している必要がある。但し、ユーザは、実際の裏面１０ｂの形状を厳密に認識していなくてもよい。つまり、ユーザは、実際の裏面１０ｂの形状を大まかに認識してれば十分である。例えば、ユーザは、実際の裏面１０ｂの形状が、概ね平面であるのか否か、ユーザから見て傾いているか否か等を大まかに認識してれば十分である。【０１３６】
再び図７において、ステップＳ３１４の判定の結果、ユーザが調整操作を行っていないと判定される場合には（ステップＳ３１４：Ｎｏ）、ディスプレイ１８１が表示している距離Ｂｉが規定する裏面１０ｂの形状が、実際の裏面１０ｂの形状と一致しているとユーザが認識していると推定される。つまり、ディスプレイ１８１が表示している距離Ｂｉを算出する前提となった仮想値ｎｖが屈折率ｎの真の値に一致している（或いは、最も近い又はある程度近い、以下同じ）とユーザが認識していると推定される。従って、この場合には、屈折率算出部１５２２は、現在の仮想値ｎｖを屈折率ｎの真の値として決定する（ステップＳ３２１）。【０１３７】
その後、厚さ算出部１５２３は、試料１０の厚さｄ（つまり、厚さｄ１、ｄ２及びｄ３）を算出する（ステップＳ３２２）。具体的には、厚さ算出部１５２３は、ｄｉ＝（ｃ／ｎ）×Δｔｉ／２という数式を用いて、位置Ｐ＃３（ｉ）における厚さｄｉを算出する。尚、Δｔｉは、Δｔｉ＝ｔｂｉ−ｔａｉという数式から算出可能である。【０１３８】
以上説明したように、本実施例のテラヘルツ計測装置１００は、第３計測動作を実行することで、第１計測動作を実行する場合に享受可能な効果と同様の効果を享受することができる。特に、テラヘルツ波計測装置１００は、屈折率ｎが仮想値ｎｖであると仮定した場合に算出される仮想データ（つまり、距離Ａｉ及びＢｉ）に基づいて、屈折率ｎの真の値に一致する仮想値ｎｖをユーザに決定させる。従って、テラヘルツ波計測装置１００は、波形信号に誤差が含まれてしまう場合においても、屈折率ｎ及び厚さｄを相応に高精度に計測することができる。【０１３９】
また、仮想値ｎｖをユーザに決定させるがゆえに、裏面１０ｂがどのような形状を有している場合であっても、テラヘルツ波計測装置１０は屈折率ｎを計測することができる。例えば、裏面１０ｂが曲面である、裏面１０ｂに段差がある、又は、裏面１０ｂがユーザから見て傾いている場合であっても、テラヘルツ波計測装置１０は屈折率ｎを計測することができる。【０１４０】
（２−４）屈折率ｎ及び厚さｄを計測する第４計測動作
続いて、テラヘルツ波計測装置１００が行う屈折率ｎ及び厚さｄを計測する第４計測動作について説明する。第４計測動作もまた、第３計測動作と同様に、屈折率ｎが仮想値ｎｖであると仮定した場合に算出される仮想データ（つまり、距離Ａｉ及びＢｉ）に基づいて、屈折率ｎを算出する。但し、第４計測動作は、ユーザによる操作（つまり、上述した仮想値ｎｖの調整操作）を必要とすることなく、屈折率ｎを算出する。以下、図１１を参照しながら、テラヘルツ波計測装置１００が行う屈折率ｎ及び厚さｄを計測する第４計測動作について説明する。図１１は、テラヘルツ波計測装置１００が行う屈折率ｎ及び厚さｄを計測する第４計測動作の流れの一例を示すフローチャートである。【０１４１】
図１１に示すように、第４計測動作においても、第３計測動作と同様に、ステップＳ３０１からステップＳ３０６までの動作が行われる。その結果、ＴＨｉ個の照射位置にテラヘルツ波ＴＨｚが照射される。更に、第１検出時間ｔａｉ及び第２検出時間ｔｂｉを取得する動作が、ＴＨｉ回行われる。但し、第４計測動作では、照射位置が変更される際に、上述した第１条件から第３条件が満たされることが好ましい。更には、第４計測動作では、試料１０の裏面１０ｂは、平面であることが好ましい。【０１４２】
その後、屈折率算出部１５２２は、変数ｊを１に設定（つまり、初期化）する（ステップＳ４１１）。変数ｊは、第４計測動作において設定する仮想値ｎｖを識別するための変数である。その後、屈折率算出部１５２２は、試料１０の屈折率ｎが仮想値ｎｖｊであると仮定する（ステップＳ４１２）。その後、屈折率算出部３１１は、屈折率ｎが仮想値ｎｖｊであると仮定した場合における試料１０に関する仮想データ（つまり、上述した距離Ａｉ及びＢｉ）を算出する（ステップＳ４１３）。【０１４３】
その後、屈折率算出部１５２２は、変数ｊが閾値ＴＨｊと一致しているか否かを判定する（ステップＳ４１４）。閾値ＴＨｊは、第４計測動作において用いるべき仮想値ｎｖｊの総数を示す定数である。ステップＳ４１４の判定の結果、変数ｊが閾値ＴＨｊと一致していないと判定される場合には（ステップＳ４１４：Ｎｏ）、変数ｊが１だけインクリメントされた上で、ステップＳ４１２からステップＳ４１４の動作が再度行われる。つまり、屈折率算出部１５２２は、試料１０の屈折率ｎが、これまでに利用した仮想値ｎｖｊとは異なる新たな仮想値ｎｖｊであると仮定する（ステップＳ４１２）。屈折率算出部３１１は、屈折率ｎが新たな仮想値ｎｖｊであると仮定した場合における距離Ａｉ及びＢｉを算出する（ステップＳ４１３）。屈折率算出部１５２２は、変数ｊが閾値ＴＨｊと一致しているか否かを判定する（ステップＳ４１４）。従って、第４計測動作では、距離Ａｉ及びＢｉを算出する動作がＴＨｊ回行われる。【０１４４】
他方で、ステップＳ４１４の判定の結果、変数ｊが閾値ＴＨｊと一致していると判定される場合には（ステップＳ４１４：Ｙｅｓ）、屈折率算出部１５２２は、仮想値ｎｖｊ毎に、距離Ａｉと距離Ｂｉとの間の相関係数ρｊを算出する（ステップＳ４２１）。具体的には、屈折率算出部１５２２は、屈折率ｎが仮想値ｎｖ１であると仮定した場合に算出された距離Ａｉと距離Ｂｉとの間の相関係数ρ１、屈折率ｎが仮想値ｎｖ２であると仮定した場合に算出された距離Ａｉと距離Ｂｉとの間の相関係数ρ２、・・・、及び、屈折率ｎが仮想値ｎｖＴＨｊであると仮定した場合に算出された距離Ａｉと距離Ｂｉとの間の相関係数ρＴＨｊを算出する。尚、屈折率算出部１５２２は、例えば、数式６を用いて、相関係数ρｊを算出する。尚、数式６中のＡａｖｇは、距離Ａｉの平均値（つまり（Ａ１＋Ａ２＋・・・＋ＡＴＨｉ）／ＴＨｉ）である。数式６中のＢａｖｇは、距離Ｂｉの平均値（つまり（Ｂ１＋Ｂ２＋・・・＋ＢＴＨｉ）／ＴＨｉ）である。但し、屈折率算出部１５２２は、数式６とは異なる演算手法を用いて、相関係数ρｊを算出してもよい。【０１４５】
【数６】
2017138079.tif 000008
その後、屈折率算出部１５２２は、相関係数ρｊの絶対値が閾値ＴＨρ以下になる状態を実現可能な仮想値ｎｖｊを、屈折率ｎの真の値として特定する（ステップＳ４２２）。【０１４６】
上述したように、仮想値ｎｖｊが真の値よりも小さい値である場合には、算出された距離Ｂｉが規定する裏面１０ｂの形状と表面１０ａの形状（つまり、算出された距離Ａｉが規定する表面１０ａの形状）とは、逆相関の関係にある。このため、図１２に示すように、仮想値ｎｖｊが真の値よりも小さい値である場合には、距離Ｂｉと距離Ａｉとの間の相関係数ρｊは、負の値（例えば、−１）になる。また、上述したように、仮想値ｎｖｊが真の値よりも大きい値である場合には、算出された距離Ｂｉが規定する裏面１０ｂの形状と表面１０ａの形状とは、正相関の関係にある。このため、図１２に示すように、仮想値ｎｖｊが真の値よりも大きい値である場合には、距離Ｂｉと距離Ａｉとの間の相関係数ρｊは、正の値（例えば、＋１）になる。また、上述したように、仮想値ｎｖｊが真の値と一致する場合には、算出された距離Ｂｉが規定する裏面１０ｂの形状と表面１０ａの形状とは、無相関の関係にある。このため、図１２に示すように、仮想値ｎｖｊが真の値と一致する場合には、距離Ｂｉと距離Ａｉとの間の相関係数ρｊは、ゼロになる。従って、相関係数ρｊがゼロとなる状態を実現可能な仮想値ｎｖｊは、屈折率ｎの真の値と一致していると推定される。或いは、相関係数ρｊがゼロに近い値となる状態を実現可能な仮想値ｎｖｊは、屈折率ｎの真の値に近い値となっていると推定される。従って、閾値ＴＨρは、ゼロ又はゼロに近い任意の値に設定されていることが好ましい。【０１４７】
尚、相関係数ρｊの絶対値が閾値ＴＨρ以下になる状態を実現可能な仮想値ｎｖｊが複数存在する場合には、屈折率算出部１５２２は、相関係数ρｊの絶対値が最小になる仮想値ｎｖｊを、屈折率ｎの真の値として特定してもよい。相関係数ρｊの絶対値が閾値ＴＨρ以下になる状態を実現可能な仮想値ｎｖｊが存在しない場合には、屈折率算出部１５２２は、相関係数ρｊの絶対値が最小になる仮想値ｎｖｊを、屈折率ｎの真の値として特定してもよい。或いは、相関係数ρｊの絶対値が閾値ＴＨρ以下になる状態を実現可能な仮想値ｎｖｊが存在しない場合には、屈折率算出部１５２２は、仮想値ｎｖｊ及び相関係数ρｊに基づいて、任意の仮想値ｎｖから任意の相関係数ρを特定するための第１近似関数を特定してもよい。その後、屈折率算出部１５２２は、第１近似関数が特定する相関係数ρの絶対値が閾値ＴＨρ以下になる（或いは、ゼロとなる又は最小になる）状態を実現可能な仮想値ｎｖを、屈折率ｎの真の値として特定してもよい。【０１４８】
その後、厚さ算出部１５２３は、第３計測動作と同様に、試料１０の厚さｄを算出する（ステップＳ３２２）。【０１４９】
以上説明したように、本実施例のテラヘルツ計測装置１００は、第４計測動作を実行することで、第１計測動作を実行する場合に享受可能な効果と同様の効果を享受することができる。特に、テラヘルツ波計測装置１００は、屈折率ｎが仮想値ｎｖであると仮定した場合に算出される仮想データ（つまり、距離Ａｉ及びＢｉ）に基づいて、屈折率ｎを特定する。従って、テラヘルツ波計測装置１００は、波形信号に誤差が含まれてしまう場合においても、屈折率ｎ及び厚さｄを相応に高精度に計測することができる。更に、テラヘルツ波計測装置１００は、ユーザの操作を必要とすることなく、屈折率ｎを特定することができる。従って、ユーザの操作に対する負担が減少する。【０１５０】
（２−５）屈折率ｎ及び厚さｄを計測する第５計測動作
続いて、テラヘルツ波計測装置１００が行う屈折率ｎ及び厚さｄを計測する第５計測動作について説明する。第５計測動作は、第４計測動作と比較して、相関係数ρｊに代えて、回帰係数ｋｊを用いるという点で異なっている。第５計測動作のその他の動作は、第４計測動作のその他の動作と同一であってもよい。以下、図１３を参照しながら、テラヘルツ波計測装置１００が行う屈折率ｎ及び厚さｄを計測する第５計測動作について説明する。図１３は、テラヘルツ波計測装置１００が行う屈折率ｎ及び厚さｄを計測する第５計測動作の流れの一例を示すフローチャートである。【０１５１】
図１３に示すように、第５計測動作においても、第４計測動作と同様に、ステップＳ３０１からステップＳ４１４までの動作が行われる。その結果、各仮想値ｎｖｊに対応する距離Ａｉ及びＢｉが算出される。その後、変数ｊが閾値ＴＨｊと一致していると判定される場合には（ステップＳ４１４：Ｙｅｓ）、屈折率算出部１５２２は、仮想値ｎｖｊ毎に、距離Ａｉと距離Ｂｉとの間の回帰係数ｋｊを算出する（ステップＳ５２１）。具体的には、屈折率算出部１５２２は、屈折率ｎが仮想値ｎｖ１であると仮定した場合に算出された距離Ａｉと距離Ｂｉとの間の回帰係数ｋ１、屈折率ｎが仮想値ｎｖ２であると仮定した場合に算出された距離Ａｉと距離Ｂｉとの間の回帰係数ｋ２、・・・、及び、屈折率ｎが仮想値ｎｖＴＨｊであると仮定した場合に算出された距離Ａｉと距離Ｂｉとの間の回帰係数ｋＴＨｊを算出する。尚、屈折率算出部１５２２は、数式７を用いて、回帰係数ｋｊを算出する。但し、屈折率算出部１５２２は、数式７とは異なる演算手法を用いて、回帰係数ｋｊを算出してもよい。【０１５２】
【数７】
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その後、屈折率算出部１５２２は、回帰係数ｋｊの絶対値が閾値ＴＨｋ以下になる状態を実現可能な仮想値ｎｖｊを、屈折率ｎの真の値として特定する（ステップＳ５２２）。【０１５３】
ここで、回帰係数ｋｊは、距離Ｂｉと距離Ａｉとの関係を規定する回帰直線（つまり、距離Ａｉから距離Ｂｉを特定可能な回帰直線）の傾きに相当する。従って、仮想値ｎｖｊが真の値よりも小さい値である場合には、距離Ｂｉと距離Ａｉとが負相関の関係にあるがゆえに（図１２参照）、回帰係数ｋｊは負の値になる。仮想値ｎｖｊが真の値よりも大きい値である場合には、距離Ｂｉと距離Ａｉとが正相関の関係にあるがゆえに（図１２参照）、回帰係数ｋｊは正の値になる。仮想値ｎｖｊが真の値に一致する場合には、距離Ｂｉと距離Ａｉとが無相関の関係にあるがゆえに（図１２参照）、回帰係数ｋｊはゼロになる。従って、回帰係数ｋｊがゼロとなる状態を実現可能な仮想値ｎｖｊは、屈折率ｎの真の値と一致していると推定される。或いは、回帰係数ｋｊがゼロに近い値となる状態を実現可能な仮想値ｎｖｊは、屈折率ｎの真の値に近い値となっていると推定される。従って、閾値ＴＨｋは、ゼロ又はゼロに近い任意の値に設定されていることが好ましい。【０１５４】
尚、回帰係数ｋｊの絶対値が閾値ＴＨρ以下になる状態を実現可能な仮想値ｎｖｊが複数存在する場合には、屈折率算出部１５２２は、回帰係数ｋｊの絶対値が最小になる仮想値ｎｖｊを、屈折率ｎの真の値として特定してもよい。回帰係数ｋｊの絶対値が閾値ＴＨρ以下になる状態を実現可能な仮想値ｎｖｊが存在しない場合には、屈折率算出部１５２２は、回帰係数ｋｊの絶対値が最小になる仮想値ｎｖｊを、屈折率ｎの真の値として特定してもよい。或いは、回帰係数ｋｊの絶対値が閾値ＴＨｋ以下になる状態を実現可能な仮想値ｎｖｊが存在しない場合には、屈折率算出部１５２２は、仮想値ｎｖｊ及び回帰係数ｋｊに基づいて、任意の仮想値ｎｖから任意の回帰係数ｋを特定するための第２近似関数を特定してもよい。その後、屈折率算出部１５２２は、第２近似関数が特定する回帰係数ｋの絶対値が閾値ＴＨｋ以下になる（或いは、ゼロとなる又は最小となる）状態を実現可能な仮想値ｎｖを、屈折率ｎの真の値として特定してもよい。【０１５５】
その後、厚さ算出部１５２３は、第４計測動作と同様に、試料１０の厚さｄ算出する（ステップＳ３２２）。【０１５６】
以上説明したように、本実施例のテラヘルツ計測装置１００は、第５計測動作を実行することで、第４計測動作を実行する場合に享受可能な効果と同様の効果を享受することができる。【０１５７】
尚、回帰係数ｋｊの絶対値が閾値ＴＨｋ以下になる状態を実現可能な仮想値ｎｖｊが存在しない場合には、屈折率算出部１５２２は、仮想値ｎｖｊ及び回帰係数ｋｊに基づいて、任意の仮想値ｎｖから任意の回帰係数ｋを特定するための第２近似関数を特定してもよいことは、上述したとおりである。しかしながら、図１４に示すように、第２近似関数は、線形関数とならない可能性がある。この場合、第２近似関数が線形関数となる場合と比較して、第２近似関数の近似精度が悪化する可能性がある。つまり、第２近似関数が特定する回帰係数ｋの絶対値が閾値ＴＨｋ以下になる（或いは、ゼロとなる又は最小になる）状態を実現可能な仮想値ｎｖが、屈折率ｎの真の値から大きくずれる可能性がある。そこで、屈折率算出部１５２２は、第２近似関数に基づいて屈折率ｎの真の値を特定することに代えて、仮想値ｎｖｊ及び回帰係数ｋｊに基づいて、所定係数ｍｊを算出してもよい。所定係数ｍｊは、ｍｊ＝１／（１−ｋｊ）という数式から特定可能である。その後、屈折率算出部１５２２は、仮想値ｎｖｊ及び回帰係数ｍｊに基づいて、任意の仮想値ｎｖから任意の所定係数ｍを特定するための第３近似関数を特定してもよい。その後、屈折率算出部１５２２は、第３近似関数が特定する所定係数ｍの絶対値が閾値ＴＨｍ以下になる（或いは、１となる又は最大となる）状態を実現可能な仮想値ｎｖを、屈折率ｎの真の値として特定してもよい。図１４に示すように、回帰係数の特性上、第３近似関数は、線形関数となる。この場合、第３近似関数が線形関数とならない場合と比較して、第３近似関数の近似精度が悪化する可能性は小さい。つまり、第３近似関数が閾値ＴＨｍ以下になる（或いは、１となる又は最大となる）状態を実現可能な仮想値ｎｖが、屈折率ｎの真の値から大きくずれる可能性が小さくなる。【０１５８】
（２−６）第４及び第５計測動作の変形例
上述したように、第４及び第５計測動作では、照射位置が変更される場合であってもテラヘルツ波生成素子１１０と裏面１０ｂとの間の距離が同じになるという第１条件、及び、照射位置が変更される場合であってもテラヘルツ波検出素子１３０と裏面１０ｂとの間の距離が同じになるという第２条件が満たされることが好ましい。しかしながら、第２計測動作の説明で言及したように、試料１０の状態等によっては、第１及び第２条件が満たされない場合もある。ここで、裏面１０ｂが平面であり且つステージ１７０が裏面１０ｂに交わる方向に沿って移動する例を想定する。つまり、ステージ１７０の移動方向に対して裏面１０ｂが傾いている例を想定する。この例では、上述した距離Ａｉ及びＢｉの双方に、裏面１０ｂの傾き量に相当する同一量のオフセットが加算されることになる。従って、仮想値ｎｖが屈折率ｎの真の値に一致している場合であっても、距離Ｂｉと距離Ａｉとは、無相関の関係ではなく、正相関の関係にある。このため、裏面１０ｂが傾いている場合には、屈折率算出部１５２２は、第１検出時間ｔａｉ及び第２検出時間ｔｂｉから算出される距離Ａｉ及びＢｉをそのまま用いるだけでは、屈折率ｎの真の値を精度よく特定することが困難になる。【０１５９】
そこで、裏面１０ｂが傾いている場合には、屈折率算出部１５２２は、距離Ａｉ及びＢｉを算出した後（つまり、図１１及び図１３のステップＳ４１３の動作を行った後）に、以下の動作を行う。まず、屈折率算出部１５２２は、ステージ１７０の移動方向に沿った座標軸に対応するＴＨｉ個の照射位置の座標位置ｚを特定する。つまり、屈折率算出部１５２２は、第１位置Ｐ＃３（１）の座標位置ｚ１、第２位置Ｐ＃３（２）の座標位置ｚ２、・・・、及び、第ＴＨｉ位置Ｐ＃３（ＴＨｉ）の座標位置ｚＴＨｉを特定する。その後、屈折率算出部１５２２は、数式８を用いて、座標位置ｚｉと距離Ａｉとの間の相関係数ＰＡを算出する。更に、屈折率算出部１５２２は、数式９を用いて、座標位置ｚｉと距離Ｂｉとの間の相関係数ＰＢを算出する。尚、数式８及び数式９中のｚａｖｇは、座標位置ｚｉの平均値（つまり（ｚ１＋ｚ２＋・・・＋ｚＴＨｉ）／ＴＨｉ）である。【０１６０】
【数８】
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【０１６１】
【数９】
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その後、屈折率算出部１５２２は、回帰係数ＰＡ及び距離Ａｉに基づいて、距離Ａ’ｉを算出する。具体的には、屈折率算出部１５２２は、Ａ’ｉ＝Ａｉ−ＰＡ×ｚｉと言う数式を用いて、距離Ａ’ｉを算出する。更に、屈折率算出部１５２２は、回帰係数ＰＢ及び距離Ｂｉに基づいて、距離Ｂ’ｉを算出する。具体的には、屈折率算出部１５２２は、Ｂ’ｉ＝Ｂｉ−ＰＢ×ｚｉと言う数式を用いて、距離Ｂ’ｉを算出する。その後、屈折率算出部１５２２は、距離Ａｉ及びＢｉに代えて、距離Ａ’ｉ及びＢ’ｉを用いて、距離Ａｉ及びＢｉを算出した後に行うべき動作（つまり、図１１及び図１３のステップＳ４１３の動作を行った後に行うべき動作であり、ステップ５２１以降の動作）を行う。これにより、裏面１０ｂが傾いている場合であっても、屈折率算出部１５２２は、屈折率ｎの真の値を精度よく特定することができる。【０１６２】
尚、第１計測動作、第２計測動作、第４計測動作又は第５計測動作では、ディスプレイ１８１及び入力装置１８２が必ずしも用いられるとは限らない。このため、第１計測動作、第２計測動作、第４計測動作又は第５計測動作を行うテラヘルツ波計測装置１００は、ディスプレイ１８１及び入力装置１８２の少なくとも一方を備えていなくてもよい。【０１６３】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う計測装置、計測方法、及び、コンピュータプログラムもまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【０１６４】
１０  試料
１０ａ  表面
１０ｂ  裏面
１００  テラヘルツ波計測装置
１０１  パルスレーザ装置
１１０  テラヘルツ波生成素子
１２０  光学遅延機構
１３０  テラヘルツ波検出素子
１５０  制御部
１５１  ロックイン検出部
１５２  信号処理部
１５２１  検出時間取得部
１５２２  屈折率算出部
１５２３  厚さ算出部
１５３  照射位置変更部
１７０  ステージ
１８１  ディスプレイ
１８２  入力装置
ＬＢ１  ポンプ光
ＬＢ２  プローブ光
ＴＨｚ  テラヘルツ波
【図１】
2017138079.tif 000012
【図２】
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【図３】
2017138079.tif 000014
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
2017138079.tif 000027
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