(57)【要約】  検査装置１００は、複数の層Ｌが積層された試料Ｓにテラヘルツ波ＴＨｚを照射する照射部１１０と、試料からのテラヘルツ波を検出して検出波形ＤＷを取得する検出部１３０と、検出波形のうち比較対象範囲ＷＲに含まれる波形部分を、テラヘルツ波の推定波形ＥＷを示すライブラリ１５２２ａと比較することで、界面Ｂ１及びＢ２の位置を推定する推定部１５２３と、比較対象範囲を調整する調整部１５２１とを備える。
2018066361.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の層が積層された試料にテラヘルツ波を照射する照射部と、
前記試料からの前記テラヘルツ波を検出して検出波形を取得する検出部と、
前記検出波形のうち比較対象範囲に含まれる波形部分を、前記試料からの前記テラヘルツ波の推定波形を示すライブラリと比較することで、前記複数の層の界面の位置を推定する推定部と、
前記比較対象範囲を調整する調整部と
を備える検査装置。
【請求項２】
前記調整部は、前記検出波形のうち前記界面に対応する界面パルス波が前記比較対象範囲に含まれるように、前記比較対象範囲を調整する
請求項１に記載の検査装置。
【請求項３】
前記試料は、順に積層された第１層及び第２層を少なくとも備えており、
前記第１層は、前記第２層と接する部分から順に変質して前記第１及び第２層とは異なる第３層に変わっていき、
前記調整部は、所定期間中に検出され得る前記第２層の前記界面に対応する前記界面パルス波が前記比較対象範囲に含まれるように、前記比較対象範囲を調整し、
前記所定期間は、前記第１層が変質する前の第１時刻と前記第１層の全体が変質して前記第３層に変わった後の第２時刻との間の期間のうちの少なくとも一部である
請求項２に記載の検査装置。
【請求項４】
前記調整部は、前記検出波形に応じて前記比較対象範囲を調整する
請求項１から３のいずれか一項に記載の検査装置。
【請求項５】
前記設定部は、前記検出波形のうち前記界面に対応する界面パルス波の特徴点を起点に前記比較対象範囲を調整する
請求項１から４のいずれか一項に記載の検査装置。
【請求項６】
前記調整部は、夫々が前記検出波形の少なくとも一部を含み得る複数の波形範囲の中から一の波形範囲を選択し、当該選択した一の波形範囲を前記比較対象範囲に設定することで、前記比較対象範囲を調整する
請求項１から５のいずれか一項に記載の検査装置。
【請求項７】
前記調整部は、前記検出波形に応じて前記一の波形範囲を選択する
請求項６に記載の検査装置。
【請求項８】
複数の層が積層された試料にテラヘルツ波を照射する照射工程と、
前記試料からの前記テラヘルツ波を検出して検出波形を取得する検出工程と、
前記検出波形のうち比較対象範囲に含まれる波形部分を、前記試料からの前記テラヘルツ波の推定波形を示すライブラリと比較することで、前記複数の層の界面の位置を推定する推定工程と、
前記比較対象範囲を調整する調整工程と
を備える検査方法。
【請求項９】
コンピュータに請求項８に記載の検査方法を実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項１０】
請求項９に記載のコンピュータプログラムが記録された記録媒体。
【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を構成する複数の層の間の界面の位置を推定する検査装置、検査方法、コンピュータにこのような検査方法を実行させるコンピュータプログラム、及び、このようなコンピュータプログラムが記録された記録媒体の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
テラヘルツ波を用いた検査装置が知られている。テラヘルツ波検査装置は、以下の手順で、試料の特性を推定（言い換えれば、算出又は特定）する。まず、超短パルスレーザ光（例えば、フェムト秒パルスレーザ光）を分岐することで得られる一のレーザ光であるポンプ光（言い換えれば、励起光）が、バイアス電圧が印加されているテラヘルツ波発生素子に照射される。その結果、テラヘルツ波発生素子は、テラヘルツ波を発生する。テラヘルツ波発生素子が発生したテラヘルツ波は、試料に照射される。試料に照射されたテラヘルツ波は、試料からの反射テラヘルツ波（或いは、透過テラヘルツ波）として、超短パルスレーザ光を分岐することで得られる他のレーザ光であって且つポンプ光に対する光学的な遅延（つまり、光路長差）が付与されたプローブ光（言い換えれば、励起光）が照射されているテラヘルツ波検出素子に照射される。その結果、テラヘルツ波検出素子は、試料で反射又は透過したテラヘルツ波を検出する。テラヘルツ波検査装置は、当該検出したテラヘルツ波（つまり、時間領域のテラヘルツ波であり、電流信号）を解析することで、試料の特性を推定する。【０００３】
テラヘルツ波検査装置が推定可能な特性の一例として、複数の層が積層された積層物が試料である場合において、当該層の膜厚がある。膜厚を推定可能なテラヘルツ波検査装置の一例が、特許文献１及び２に記載されている。【０００４】
例えば、特許文献１に記載されたテラヘルツ波検査装置は、膜厚を推定するために、検出したテラヘルツ波（以降、“検出波形”と称する）に現れるパルス波形（つまり、振幅が極大となるピークを含むパルス波形）を検出している。このパルス波形は、ある層の界面（つまり、ある層と他の層との間の境界面）からのテラヘルツ波の反射波に相当する。このため、特許文献１に記載されたテラヘルツ波は、複数のパルス波形の間の時間差に基づいてある層の膜厚を推定している。【０００５】
例えば、特許文献２に記載されたテラヘルツ波検査装置は、膜厚を推定するために、ある膜厚の層が積層された試料によって反射されたテラヘルツ波に含まれるであろうと推定されるパルス波形を再現し、その再現結果（つまり、再現したパルス波形）と実際に検出された検出波形に含まれるパルス波形とを比較することで、膜厚を推定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−２２５７１８号公報
【特許文献２】特開２０１４−１２２８７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１及び２に記載されたテラヘルツ波検査装置は、いずれも、検出波形に含まれるパルス波形に基づいて膜厚を推定している。しかしながら、試料の状態によっては、ある層の界面からの反射波に相当するパルス波形の振幅（言い換えれば、強度）が小さくなってしまう可能性がある。つまり、パルス波形が明瞭に現れない可能性がある。この場合、パルス波形がノイズに埋もれてしまいかねず、結果として、膜厚の推定精度の悪化につながる。【０００８】
尚、ある層の界面からのテラヘルツ波の反射波に相当するパルス波形に基づいて膜厚が推定されていることを考慮すれば、ある層の膜厚を推定する動作は、実質的には、ある層の界面の位置を推定する動作と等価である。【０００９】
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、複数の層が積層された試料からのテラヘルツ波に基づいて、複数の層の界面の位置を適切に推定することが可能な検査装置、検査方法、コンピュータにこのような検査方法を実行させるコンピュータプログラム、及び、このようなコンピュータプログラムが記録された記録媒体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】
【００１０】
本発明の検査装置の第１の例は、複数の層が積層された試料にテラヘルツ波を照射する照射部と、前記試料からの前記テラヘルツ波を検出して検出波形を取得する検出部と、前記検出波形のうち比較対象範囲に含まれる波形部分を、前記試料からの前記テラヘルツ波の推定波形を示すライブラリと比較することで、前記複数の層の界面の位置を推定する推定部と、前記比較対象範囲を調整する調整部とを備える。【００１１】
本発明の検査方法の第１の例は、複数の層が積層された試料にテラヘルツ波を照射する照射工程と、前記試料からの前記テラヘルツ波を検出して検出波形を取得する検出工程と、前記検出波形のうち比較対象範囲に含まれる波形部分を、前記試料からの前記テラヘルツ波の推定波形を示すライブラリと比較することで、前記複数の層の界面の位置を推定する推定工程と、前記比較対象範囲を調整する調整工程とを備える。【００１２】
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検査方法の第１の例を実行させる。【００１３】
本発明の記録媒体の第１の例は、上述した本発明のコンピュータプログラムの第１の例が記録された記録媒体である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本実施例のテラヘルツ波検査装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２（ａ）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り、図２（ｂ）は、検出波形を示す波形図である。
【図３】図３は、本実施例のテラヘルツ波検査装置が行う界面の位置を推定する推定動作の流れの一例を示すフローチャートである。
【図４】図４は、界面の候補位置と推定波形との対応付けを示すライブラリを示すテーブルである。
【図５】図５（ａ）及び図５（ｂ）は、夫々、比較対象範囲を設定する動作を、検出波形及び推定波形上で示す波形図である。
【図６】図６（ａ）は、内部を薬液が流れる配管に相当する試料を示す断面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す試料にテラヘルツ波を照射することで取得される検出波形である。
【図７】図７（ａ）は、内部を薬液が流れる配管に相当する試料を示す断面図であり、図６（ｂ）は、図７（ａ）に示す試料にテラヘルツ波を照射することで取得される検出波形である。
【図８】図８（ａ）は、内部を薬液が流れる配管に相当する試料を示す断面図であり、図６（ｂ）は、図８（ａ）に示す試料にテラヘルツ波を照射することで取得される検出波形である。
【図９】図９（ａ）は、比較例における比較対象範囲を検出波形及び推定波形上で示す波形図であり、図９（ｂ）は、比較例においてあるタイミングで算出される類似度を、異なる複数のタイミングで取得された複数の検出波形から夫々算出される複数の類似度の平均と共に示すグラフである。
【図１０】図１０（ａ）は、本実施例における比較対象範囲を検出波形及び推定波形上で示す波形図であり、図１０（ｂ）は、本実施例においてあるタイミングで算出される類似度を、異なる複数のタイミングで取得された複数の検出波形から夫々算出される複数の類似度の平均と共に示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、検査装置、検査方法、コンピュータプログラム及び記録媒体の実施形態について説明を進める。
【００１６】
（検査装置の実施形態）
＜１＞
本実施形態の検査装置は、複数の層が積層された試料にテラヘルツ波を照射する照射部と、前記試料からの前記テラヘルツ波を検出して検出波形を取得する検出部と、前記検出波形のうち比較対象範囲に含まれる波形部分を、前記試料からの前記テラヘルツ波の推定波形を示すライブラリと比較することで、前記複数の層の界面の位置を推定する推定部と、前記比較対象範囲を調整する調整部とを備える。
【００１７】
本実施形態の検査装置によれば、後述の実施例で詳細に説明するように、比較対象範囲が適切に調整されるため、複数の層の界面の位置を適切に推定することができる。
【００１８】
＜２＞
本実施形態の検査装置の他の態様では、前記調整部は、前記検出波形のうち前記界面に対応する界面パルス波が前記比較対象範囲に含まれるように、前記比較対象範囲を調整する。
【００１９】
この態様によれば、検査装置は、比較対象範囲に含まれる界面パルス波を検出波形と推定波形（つまり、ライブラリ）との間で比較することで、複数の層の界面の位置を適切に推定することができる。
【００２０】
＜３＞
上述した界面パルス波が比較対象範囲に含まれるように比較対象範囲を調整する検査装置の他の態様では、前記試料は、順に積層された第１層及び第２層を少なくとも備えており、前記第１層は、前記第２層と接する部分から順に変質して前記第１及び第２層とは異なる第３層に変わっていき、前記調整部は、所定期間中に検出され得る前記第２層の前記界面に対応する前記界面パルス波が前記比較対象範囲に含まれるように、前記比較対象範囲を調整し、前記所定期間は、前記第１層が変質する前の第１時刻と前記第１層の全体が変質して前記第３層に変わった後の第２時刻との間の期間のうちの少なくとも一部である。
【００２１】
この態様によれば、第１層が変質して第３層に変わる試料が検査対象となる場合であっても、検査装置は、複数の層の界面の位置を適切に推定することができる。
【００２２】
＜４＞
本発明の検査装置の他の態様では、前記調整部は、前記検出波形に応じて前記比較対象範囲を調整する。
【００２３】
この態様によれば、調整部は、調整後の比較対象範囲が検出波形に応じた適切な比較対象範囲になるように、比較対象範囲を適切に調整することができる。
【００２４】
＜５＞
本発明の検査装置の他の態様では、前記設定部は、前記検出波形のうち前記界面に対応する界面パルス波の特徴点を起点に前記比較対象範囲を調整する。
【００２５】
この態様によれば、調整部は、調整後の比較対象範囲が界面パルス波の特徴点に応じた適切な比較対象範囲になるように、比較対象範囲を適切に調整することができる。
【００２６】
＜６＞
本発明の検査装置の他の態様では、前記調整部は、夫々が前記検出波形の少なくとも一部を含み得る複数の波形範囲の中から一の波形範囲を選択し、当該選択した一の波形範囲を前記比較対象範囲に設定することで、前記比較対象範囲を調整する。
【００２７】
この態様によれば、調整部は、一の波形範囲を選択することで、比較対象範囲を適切に調整することができる。
【００２８】
＜７＞
上述したように一の波形範囲を選択することで比較対象範囲を調整する検査装置の他の態様では、前記調整部は、前記検出波形に応じて前記一の波形範囲を選択する。
【００２９】
この態様によれば、調整部は、調整後の比較対象範囲が検出波形に応じた適切な比較対象範囲になるように、比較対象範囲として設定される一の波形範囲を適切に選択することができる。
【００３０】
（検査方法の実施形態）
＜８＞
本実施形態の検査方法は、複数の層が積層された試料にテラヘルツ波を照射する照射工程と、前記試料からの前記テラヘルツ波を検出して検出波形を取得する検出工程と、前記検出波形のうち比較対象範囲に含まれる波形部分を、前記試料からの前記テラヘルツ波の推定波形を示すライブラリと比較することで、前記複数の層の界面の位置を推定する推定工程と、前記比較対象範囲を調整する調整工程とを備える。
【００３１】
本実施形態の検査装置によれば、上述した本実施形態の検査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。
【００３２】
尚、本実施形態の検査装置が採用する各種態様に対応して、本実施形態の検査方法も、各種態様を採用してもよい。
【００３３】
（コンピュータプログラムの実施形態）
＜９＞
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検査方法を実行させる。
【００３４】
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検査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。
【００３５】
尚、本実施形態の検査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。
【００３６】
＜１０＞
本実施形態の記録媒体には、上述した本実施形態のコンピュータプログラムが記録されている。
【００３７】
本実施形態の記録媒体によれば、上述した本実施形態の検査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。
【００３８】
尚、本実施形態の検査装置が採用する各種態様に対応して、本実施形態の記録媒体も、各種態様を採用してもよい。また、記録媒体は、例えば、コンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
【００３９】
本実施形態の検査装置、検査方法、コンピュータプログラム及び記録媒体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。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態の検査装置は、照射部と、検出部と、推定部と、調整部とを備える。本実施形態の検査方法は、照射工程と、検出工程と、推定工程と、調整工程とを備える。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検査方法を実行させる。本実施形態の記録媒体には、上述した本実施形態のコンピュータプログラムが記録されている。従って、複数の層が積層された試料からのテラヘルツ波に基づいて、複数の層の間の界面の位置が適切に推定される。
【実施例】
【００４１】
以下、図面を参照しながら、検査装置、検査方法、コンピュータプログラム及び記録媒体の実施例について説明する。特に、以下では、検査装置、検査方法、コンピュータプログラム及び記録媒体がテラヘルツ波検査装置に適用された例を用いて説明を進める。尚、テラヘルツ波検査装置は、複数の層が積層された試料に照射されたテラヘルツ波を検出することで、複数の層の界面の位置を推定する。【００４２】
（１）テラヘルツ波検査装置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検査装置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検査装置１００の構成を示すブロック図である。【００４３】
図１に示すように、テラヘルツ波検査装置１００は、複数の層Ｌが積層された試料Ｓに対して、複数の層Ｌの積層方向に交わる方向に沿って伝搬するテラヘルツ波ＴＨｚを照射する。更に、テラヘルツ波検査装置１００は、試料Ｓが反射したテラヘルツ波ＴＨｚ（つまり、試料Ｓに照射されたテラヘルツ波ＴＨｚ）を検出する。【００４４】
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、テラヘルツ波検査装置１００は、試料Ｓに照射されたテラヘルツ波ＴＨｚを解析することで、試料Ｓの特性を推定（言い換えれば、計測）することができる。【００４５】
本実施例では、３つの層Ｌ（具体的には、層Ｌ１、層Ｌ２及び層Ｌ３）が積層された試料Ｓを用いて説明を進める。層Ｌ１から層Ｌ３は、互いに異なる物性を有する材料から構成されている。層Ｌ１から層Ｌ３の少なくとも一つは、固体状の材料から構成されていてもよい。層Ｌ１から層Ｌ３の少なくとも一つは、液体状の材料から構成されていてもよい。層Ｌ１から層Ｌ３の少なくとも一つは、気体状の材料から構成されていてもよい。【００４６】
テラヘルツ波検査装置１００は、試料Ｓの特性として、試料Ｓを構成する複数の層Ｌの界面Ｂの位置を推定する。ここに、界面Ｂは、ある層Ｌの境界を規定する面である。特に、テラヘルツ波検査装置１００が界面Ｂの位置を推定する関係上、界面Ｂは、テラヘルツ波ＴＨｚの照射方向に交わる面である。本実施例では、界面Ｂとして、界面Ｂ０、界面Ｂ１、界面Ｂ２及び界面Ｂ３が存在する。層Ｌ１は、界面Ｂ０を介して試料Ｓの外部に接している。つまり、界面Ｂ０は、層Ｌ１と試料Ｓの外部との境界を規定する。尚、界面Ｂ０は試料Ｓの表面でもあるため、以下では、界面Ｂ０を、表面Ｂ０と称する。層Ｌ１は、界面Ｂ１を介して層Ｌ２に接している。つまり、界面Ｂ１は、層Ｌ１と層Ｌ２との境界を規定する。層Ｌ２は、界面Ｂ２を介して層Ｌ３に接している。つまり、界面Ｂ２は、層Ｌ２と層Ｌ３を規定する。層Ｌ３は、界面Ｂ３を介して試料Ｓの外部に接している。つまり、界面Ｂ３は、層Ｌ３と試料Ｓの外部との境界を規定する。尚、界面Ｂ３は試料Ｓの裏面でもあるため、以下では、界面Ｂ３を、裏面Ｂ３と称する。【００４７】
界面Ｂの位置を推定するために試料Ｓに照射されるテラヘルツ波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、テラヘルツ波検査装置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検査装置１００についてより具体的に説明を進める。【００４８】
図１に示すように、テラヘルツ波検査装置１００は、パルスレーザ装置１０１と、「照射部」の一具体例であるテラヘルツ波発生素子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、「検出部」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とを備えている。【００４９】
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。【００５０】
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、テラヘルツ波発生素子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。【００５１】
テラヘルツ波発生素子１１０は、テラヘルツ波ＴＨｚを出射する。具体的には、テラヘルツ波発生素子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、テラヘルツ波発生素子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、テラヘルツ波発生素子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。【００５２】
テラヘルツ波発生素子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Ｓ（特に、層Ｌ１の表面Ｂ０）に照射される。試料Ｓに照射されたテラヘルツ波ＴＨｚは、試料Ｓによって（特に、表面Ｂ０、界面Ｂ１、界面Ｂ２及び裏面Ｂ３の夫々によって）反射される。試料Ｓ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。【００５３】
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。【００５４】
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がテラヘルツ波発生素子１１０に入射するタイミング（或いは、テラヘルツ波発生素子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。テラヘルツ波検査装置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。【００５５】
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。【００５６】
制御部１５０は、テラヘルツ波検査装置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））１５０ａと、メモリ１５０ｂとを備える。メモリ１５０ｂ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ＣＰＵ１５０ａによって実行されることで、ＣＰＵ１５０ａ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、ＣＰＵ１５０ａ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。【００５７】
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Ｓの特性を推定する推定動作を行う。推定動作を行うために、制御部１５０は、ＣＰＵ１５０ａの内部に形成される論理的な処理ブロックとして、「検出部」の一具体例であるロックイン検出部１５１と、信号処理部１５２とを備えている。【００５８】
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の波形である検出波形ＤＷ（つまり、検出波形ＤＷ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、Ｉ−Ｖ変換部１４２から出力される電圧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、検出波形ＤＷ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、テラヘルツ波検査装置１００がロックイン検出を用いない場合は、テラヘルツ波発生素子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。【００５９】
ここで、図２（ａ）から図２（ｂ）を参照しながら、検出波形ＤＷについて説明する。図２（ａ）に示すように、テラヘルツ波ＴＨｚは、試料Ｓの表面Ｂ０に照射される。表面Ｂ０に照射されたテラヘルツ波ＴＨｚの一部は、表面Ｂ０によって反射される。表面Ｂ０によって反射されたテラヘルツ波ＴＨｚは、試料Ｓからテラヘルツ波検出素子１３０に伝搬していく。表面Ｂ０に照射されたテラヘルツ波ＴＨｚの一部は、表面Ｂ０によって反射されることなく、表面Ｂ０を通過する。表面Ｂ０を通過したテラヘルツ波ＴＨｚは、試料Ｓの内部を透過していく。その後、表面Ｂ０を通過したテラヘルツ波ＴＨｚの一部は、界面Ｂ１によって反射されると共に、表面Ｂ０を通過したテラヘルツ波ＴＨｚの他の一部は、界面Ｂ１を通過する。界面Ｂ１を通過したテラヘルツ波ＴＨｚの一部は、界面Ｂ２によって反射されると共に、界面Ｂ１を通過したテラヘルツ波ＴＨｚの他の一部は、界面Ｂ２を通過する。界面Ｂ２を通過したテラヘルツ波ＴＨｚの一部は、裏面Ｂ３によって反射される。このため、界面Ｂ１によって反射されたテラヘルツ波ＴＨｚ、界面Ｂ２によって反射されたテラヘルツ波ＴＨｚ及び裏面Ｂ３によって反射されたテラヘルツ波ＴＨｚの夫々もまた、試料Ｓからテラヘルツ波検出素子１３０に伝搬していく。【００６０】
その結果、図２（ｂ）に示すように、検出波形ＤＷには、表面Ｂ０によって反射されたテラヘルツ波ＴＨｚに相当するパルス波ＰＷ０、界面Ｂ１によって反射されたテラヘルツ波ＴＨｚに相当するパルス波ＰＷ１、界面Ｂ２によって反射されたテラヘルツ波ＴＨｚに相当するパルス波ＰＷ２、及び、裏面Ｂ３によって反射されたテラヘルツ波ＴＨｚに相当するパルス波ＰＷ３が現れる。【００６１】
再び図１において、信号処理部１５２は、ロックイン検出部１５１から出力される検出波形ＤＷに基づいて、試料Ｓの特性を推定する。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Ｓの特性を推定する。【００６２】
本実施例では特に、信号処理部１５２は、制御動作の一例として、検出波形ＤＷに基づいて、界面Ｂの位置を推定する推定動作を行う。推定動作を行うために、信号処理部１５２は、ＣＰＵ１５０ａの内部に形成される論理的な処理ブロックとして、「調整部」の一具体例である範囲調整部１５２１と、ライブラリ構築部１５２２と、「推定部」の一具体例である位置推定部１５２３とを備える。尚、範囲調整部１５２１、ライブラリ構築部１５２２及び位置推定部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。【００６３】
（２）テラヘルツ波検査装置１００が行う界面Ｂの位置の推定動作
続いて、図３を参照しながら、テラヘルツ波検査装置１００が行う界面Ｂの位置を推定する推定動作について説明する。図３は、テラヘルツ波検査装置１００が行う界面Ｂの位置を推定する推定動作の流れの一例を示すフローチャートである。尚、以下では、界面Ｂの位置を推定する推定動作の一例として、界面Ｂ１及び界面Ｂ２の位置を推定する推定動作について説明する。但し、テラヘルツ波検査装置１００は、界面Ｂ１及び界面Ｂ２の位置を推定する推定動作と同様の態様で、界面Ｂ１及び界面Ｂ２とは異なる他の界面Ｂ（例えば、表面Ｂ０及び裏面Ｂ３の少なくとも一方）の位置を推定する推定動作を行ってもよい。【００６４】
図３に示すように、まず、ライブラリ構築部１５２２は、界面Ｂ１及び界面Ｂ２の位置を推定するために参照されるライブラリ１５２２ａが、制御部１５０が備えるメモリ１５０ｂ（或いは、その他の任意の記録媒体）に格納されているか否かを判定する（ステップＳ１０１）。具体的には、ライブラリ構築部１５２２は、ライブラリ構築部１５２２が過去に構築したライブラリ１５２２ａが、メモリ１５０ｂに格納されているか否かを判定する。【００６５】
ここで、図４を参照しながら、ライブラリ１５２２ａについて説明する。ライブラリ１５２２ａは、試料Ｓにテラヘルツ波ＴＨｚを照射した場合にテラヘルツ波検出素子１３０が検出するであろうと推定されるテラヘルツ波ＴＨｚの波形（つまり、検出波形ＤＷの推定結果）を記憶している。以降、ライブラリ１５２２ａに含まれるテラヘルツ波ＴＨｚの波形を、“推定波形ＥＷ”と称する。特に、ライブラリ１５２２ａは、推定波形ＥＷを、当該試料Ｓにおいて想定され得る界面Ｂ１及び界面Ｂ２の位置の候補と対応付けて記憶している。つまり、ライブラリ１５２２ａは、界面Ｂ１及び界面Ｂ２がある候補位置に存在する試料Ｓにテラヘルツ波ＴＨｚを照射した場合にテラヘルツ波検出素子１３０が検出するであろうと推定されるテラヘルツ波ＴＨｚの波形（つまり、推定波形ＤＷ）を、複数の候補位置毎に複数記憶している。【００６６】
例えば、図４に示す例では、ライブラリ１５２２ａは、（ｉ）界面Ｂ１が候補位置Ｐ１１に存在し且つ界面Ｂ２が候補位置Ｐ２１に存在する試料Ｓに対応する推定波形ＥＷ、（ｉｉ）界面Ｂ１が候補位置Ｐ１１に存在し且つ界面Ｂ２が候補位置Ｐ２２に存在する試料Ｓに対応する推定波形ＥＷ、（ｉｉｉ）界面Ｂ１が候補位置Ｐ１１に存在し且つ界面Ｂ２が候補位置Ｐ２３に存在する試料Ｓに対応する推定波形ＥＷ、（ｉｖ）界面Ｂ１が候補位置Ｐ１２に存在し且つ界面Ｂ２が候補位置Ｐ２１に存在する試料Ｓに対応する推定波形ＥＷ、（ｖ）界面Ｂ１が候補位置Ｐ１２に存在し且つ界面Ｂ２が候補位置Ｐ２２に存在する試料Ｓに対応する推定波形ＥＷ、（ｖｉ）界面Ｂ１が候補位置Ｐ１２に存在し且つ界面Ｂ２が候補位置Ｐ２３に存在する試料Ｓに対応する推定波形ＥＷ、（ｖｉｉ）界面Ｂ１が候補位置Ｐ１３に存在し且つ界面Ｂ２が候補位置Ｐ２１に存在する試料Ｓに対応する推定波形ＥＷ、（ｖｉｉｉ）界面Ｂ１が候補位置Ｐ１３に存在し且つ界面Ｂ２が候補位置Ｐ２２に存在する試料Ｓに対応する推定波形ＥＷ、及び、（ｉｘ）界面Ｂ１が候補位置Ｐ１３に存在し且つ界面Ｂ２が候補位置Ｐ２３に存在する試料Ｓに対応する推定波形ＥＷを記憶している。図４から分かるように、界面Ｂ１の候補位置が変わると、界面Ｂ１に対応するパルス波ＰＷ１の位置もまた推定波形ＥＷ中において変わっている。同様に、界面Ｂ２の候補位置が変わると、界面Ｂ２に対応するパルス波ＰＷ２の位置もまた推定波形ＥＷ中において変わっている。【００６７】
尚、界面Ｂ１の位置が変わると層Ｌ１の膜厚もまた変わる。同様に、界面Ｂ２の位置が変わると層Ｌ１及び層Ｌ２の夫々の膜厚もまた変わる。従って、ライブラリ１５２２ａは、実質的には、層Ｌ１及び層Ｌ２の夫々がある膜厚となる試料Ｓにテラヘルツ波ＴＨｚを照射した場合にテラヘルツ波検出素子１３０が検出するであろうと推定されるテラヘルツ波ＴＨｚの波形（つまり、推定波形ＤＷ）を、膜厚の複数の候補毎に複数記憶しているとも言える。【００６８】
再び図３において、ステップＳ１０１の判定の結果、ライブラリ１５２２ａがメモリ１５０ｂに格納されていると判定される場合には（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、ライブラリ構築部１５２２は、新たにライブラリ１５２２ａを構築しない。このため、制御部１５０は、メモリ１５０ｂに格納されている既存のライブラリ１５２２ａを用いて、界面Ｂ１及び界面Ｂ２の位置を推定する。【００６９】
他方で、ステップＳ１０１の判定の結果、ライブラリ１５２２ａがメモリ１５０ｂに格納されていないと判定される場合には（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、ライブラリ構築部１５２２は、ライブラリ１５２２ａを新たに構築する（ステップＳ１０２からステップＳ１０４）。具体的には、ライブラリ構築部１５２２は、まず、以前に取得済みの基準波形ＢＷを用いてライブラリ１５２２ａを構築するか否かを判定する（ステップＳ１０２）。尚、基準波形ＢＷは、試料Ｓ（或いは、試料Ｓとは異なる任意の物体）にテラヘルツ波ＴＨｚを照射した場合にテラヘルツ波検出素子１３０が検出するテラヘルツ波ＴＨｚの波形であって、ライブラリ１５２２ａを構築する際に基準となるテラヘルツ波ＴＨｚの波形である。【００７０】
ステップＳ１０２の判定の結果、以前に取得済みの基準波形ＢＷを用いてライブラリ１５２２ａを構築しないと判定される場合には（ステップ１０２：Ｎｏ）、ライブラリ構築部１５２２は、新たに基準波形ＢＷを取得する（ステップＳ１０２）。具体的には、ライブラリ構築部１５２２の制御下で、試料Ｓ（或いは、試料Ｓとは異なる任意の物体）にテラヘルツ波ＴＨｚが照射される。その結果、検出波形ＤＷが取得される。この検出波形ＤＷの少なくとも一部（例えば、表面Ｂ０に対応するパルス波ＰＷ０）が、基準波形ＢＷとして用いられる。【００７１】
他方で、ステップＳ１０２の判定の結果、以前に取得済みの基準波形ＢＷを用いてライブラリ１５２２ａを構築すると判定される場合には（ステップ１０２：Ｙｅｓ）、ライブラリ構築部１５２２は、新たに基準波形ＢＷを取得しない。【００７２】
その後、ライブラリ構築部１５２２は、基準波形ＢＷを用いてライブラリ１５２２ａを構築する（ステップＳ１０４）。具体的には、ライブラリ構築部１５２２は、まず、試料Ｓを模擬するシミュレーションモデル上において、層Ｌ１から層Ｌ３の物性値（例えば、誘電率や、透磁率や、減衰率や、導電率等）を、層Ｌ１から層Ｌ３の物性値を事前に実際に計測することで得られた実測値に設定する。その後、ライブラリ構築部１５２２は、シミュレーションモデル上で界面Ｂ１及び界面Ｂ２の位置を変えながら、推定波形ＥＷを算出する。尚、ライブラリ構築部１５２２ａは、推定波形ＥＷの算出方法として、電磁波の波形を模擬するための既存の方法を採用してもよい。既存の方法の一例として、ＦＤＴＤ（Ｆｉｎｉｔｅ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ  Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ）法や、ＡＤＥ−ＦＤＴＤ（Ａｕｘｉｌｉａｒｙ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｅｑｕａｔｉｏｎ  ＦＤＴＤ）法）があげられる。【００７３】
その後、テラヘルツ波発生素子１１０は、テラヘルツ波ＴＨｚを試料Ｓの表面Ｂ０に向けて出射する（ステップＳ１１１）。その結果、テラヘルツ波検出素子１３０は、試料Ｓ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）。つまり、信号処理部１５２は、検出波形ＤＷを取得する（ステップＳ１１２）。【００７４】
その後、位置推定部１５２３は、検出波形ＤＷのうちの比較対象範囲ＷＲに含まれる波形部分と推定波形ＥＷのうち比較対象範囲ＷＲに含まれている波形部分とのマッチングを行う（つまり、両者を比較する）ことで、界面Ｂ１及びＢ２の位置を推定する（ステップＳ１２１からステップＳ１２３）。【００７５】
このため、まずは、範囲調整部１５２１は、比較対象範囲ＷＲを設定する（ステップＳ１２１）。このとき、範囲調整部１５２１は、ステップＳ１１２で取得された検出波形ＤＷに適した比較対象範囲ＷＲを設定する。つまり、範囲調整部１５２１は、ステップＳ１１２でどのようなパルス波ＰＷを含む検出波形ＤＷが取得された場合であっても常に同じ比較対象範囲ＷＲを設定することに代えて、検出波形ＤＷに基づいて適宜変化する比較対象範囲ＷＲを設定する。従って、範囲調整部１５２１は、実質的には、検出波形ＤＷに応じて適切に調整された比較対象範囲ＷＲを設定していると言える。尚、検出波形ＤＷは、試料Ｓの状態に応じて変化する。このため、範囲調整部１５２１は、実質的には、試料Ｓの状態に応じて適切に調整された比較対象範囲ＷＲを設定していると言える。【００７６】
ここで、図５（ａ）及び図５（ｂ）を参照しながら、比較対象範囲ＷＲの設定動作の一具体例について説明する。【００７７】
範囲調整部１５２１は、テラヘルツ波検査装置１００がある界面Ｂの位置を推定したい場合には、当該ある界面Ｂによって反射されたテラヘルツ波ＴＨｚに相当するパルス波ＰＷを含む比較対象範囲ＷＲを設定する。従って、テラヘルツ波検査装置１００が界面Ｂ１及びＢ２の位置を推定したい場合には、範囲調整部１５２１は、図５（ａ）に示すように、界面Ｂ１に対応するパルス波ＰＷ１及び界面Ｂ２に対応するパルス波ＰＷ２の双方を含む比較対象範囲ＷＲを設定する。【００７８】
但し、範囲調整部１５２１は、推定波形ＤＷの状態によっては、テラヘルツ波検査装置１００がある界面Ｂの位置を推定したい場合であっても、当該ある界面Ｂによって反射されたテラヘルツ波ＴＨｚに相当するパルス波ＰＷを含まない比較対象範囲ＷＲを設定する。この場合、範囲調整部１５２１は、推定波形ＤＷの状態によっては、テラヘルツ波検査装置１００がある界面Ｂの位置を推定したい場合であっても、当該ある界面Ｂによって反射されたテラヘルツ波ＴＨｚに相当するパルス波ＰＷを含まない一方で、当該ある界面Ｂよりも試料Ｓの表面Ｂ０から遠い他の界面Ｂによって反射されたテラヘルツ波ＴＨｚに相当するパルス波ＰＷを含む比較対象範囲ＷＲを設定してもよい。【００７９】
範囲調整部１５２１は、パルス波ＰＷが明瞭であるか否かの判定結果に基づいて、位置を推定したい界面Ｂに対応するパルス波ＰＷを含む比較対象範囲ＷＲを設定するか否かを決定してもよい。例えば、範囲調整部１５２１は、パルス波ＰＷが明瞭である場合には、当該明瞭であるパルス波ＰＷを含む比較対象範囲を設定すると決定する。例えば、範囲調整部１５２１は、パルス波ＰＷが明瞭でない場合には、当該明瞭でないパルス波ＰＷを含まない比較対象範囲を設定すると決定する。具体的には、図５（ｂ）は、パルス波ＰＷ１が明瞭でなく且つパルス波ＰＷ２が明瞭である検出波形ＤＷの例を示している。この場合、図５（ｂ）に示すように、テラヘルツ波検査装置１００が界面Ｂ１及びＢ２の位置を推定したい場合であっても、範囲調整部１５２１は、パルス波ＰＷ１を含まず且つパルス波ＰＷ２を含む比較対象範囲ＷＲを設定する。【００８０】
範囲調整部１５２１は、パルス波ＰＷを比較対象範囲ＷＲに含めるか否かを判定するために、パルス波ＰＷが明瞭であるか否かを判定してもよい。パルス波ＰＷが明瞭であるか否かを判定するために、範囲調整部１５２１は、例えば、パルス波ＰＷの振幅（特に、検出波形ＤＷの振幅の平均値で正規化された振幅）が所定振幅より小さいか否かを判定してもよい。パルス波ＰＷが明瞭であるか否かを判定するために、範囲調整部１５２１は、例えば、パルス波ＰＷの強度（特に、検出波形ＤＷの強度の平均値で正規化された振幅）が所定強度より小さいか否かを判定してもよい。パルス波ＰＷの振幅が所定振幅よりも小さい及び／又はパルス波ＰＷの強度が所定強度よりも小さいと判定される場合には、範囲調整部１５２１は、パルス波ＰＷが明瞭でないと判定してもよい。【００８１】
範囲調整部１５２１は、あるパルス波ＰＷを含む比較対象範囲ＷＲを、当該あるパルス波ＰＷに基づいて設定してもよい。具体的には、図５（ｂ）に示すように、範囲調整部１５２１は、あるパルス波ＰＷ（図５（ｂ）に示す例では、パルス波ＰＷ２）を含む比較対象範囲ＷＲを、当該あるパルス波ＰＷの特徴点Ｐに基づいて設定してもよい。例えば、範囲調整部１５２１は、あるパルス波ＰＷを含む比較対象範囲ＷＲとして、パルス波ＰＷ２の特徴点Ｐを起点に（例えば、特徴点Ｐを始点、終点又は中心に）所定幅ΔＷを有する比較対象範囲ＷＲを設定してもよい。特徴点Ｐは、例えば、パルス波ＰＷの振幅（言い換えれば、電圧信号の信号レベル、以下この段落において同じ）が極大になる点、パルス波ＰＷの振幅が極小になる点及びパルス波ＰＷの振幅がゼロレベル又はリファレンスレベルとクロスする点のうちの少なくとも一つであってもよい。この場合には、範囲調整部１５２１は、検出波形ＤＷに応じて所定幅ΔＷを調整することで、検出波形ＤＷに適した比較対象範囲ＷＲを設定することができる。【００８２】
範囲調整部１５２１は、あるパルス波ＰＷを含む比較対象範囲ＷＲを、当該あるパルス波ＰＷとその他のパルス波ＰＷとの関係に基づいて設定してもよい。具体的には、図５（ｂ）に示すように、範囲調整部１５２１は、あるパルス波ＰＷ（図５（ｂ）に示す例では、パルス波ＰＷ２）を含む比較対象範囲ＷＲとして、当該あるパルス波ＰＷとは異なるその他のパルスＰＷ（図５（ｂ）に示す例では、パルス波ＰＷ０）から所定時間Δｔが経過した時刻Ｔを起点に（例えば、特徴点Ｐを始点、終点又は中心に）所定幅ΔＷを有する比較対象範囲ＷＲを設定してもよい。この場合には、範囲調整部１５２１は、検出波形ＤＷに応じて所定時間Δｔを調整することで、検出波形ＤＷに適した比較対象範囲ＷＲを設定することができる。【００８３】
試料Ｓの状態によっては、検出波形ＤＷが取得される都度、比較対象範囲ＷＲに含めるべきパルス波ＰＷの検出波形ＤＷ上での位置（つまり、検出時刻）が変動し得る。この場合、範囲調整部１５２１は、位置が変動し得るパルス波ＰＷが比較対象範囲ＷＲに適切に含まれるように、比較対象範囲ＷＲを適宜調整する。比較対象範囲ＷＲは、上述した所定幅ΔＷの調整によって調整されてもよいし、上述した所定時間Δｔの調整によって調整されてもよいし、その他の方法によって調整されてもよい。【００８４】
このような検出波形ＤＷに応じた比較対象範囲ＷＲの調整は、「試料Ｓのある層Ｌが変質して他の層Ｌに変わる」場合に特に有効である。以下、図６（ａ）から図８（ｂ）を参照しながら、試料Ｓのある層Ｌが変質して他の層Ｌに変わる場合に行われる比較対象範囲ＷＲの調整動作の一例について説明する。【００８５】
「試料Ｓのある層Ｌが変質して他の層Ｌに変わる」状態の一例として、「試料Ｓの第１の層Ｌが、当該第１の層Ｌに当初接していた第２の層Ｌの影響を受けて変質し、その結果第１の層Ｌ１のうち変質した部分が第１及び第２の層Ｌとは特性が異なる第３の層に変わる」状態が例示される。【００８６】
例えば、内部を薬液が流れる配管が試料Ｓである場合にこのような状態が生じ得る。具体的には、図６（ａ）は、内部を薬液が流れる配管に相当する試料Ｓａの、配管に交差する方向に沿った断面図である。この例では、第２の層Ｌの影響を受けて変質する第１の層Ｌは、配管層Ｌ１ａである。また、第１の層Ｌに影響を与える第２の層Ｌは、薬液に相当する薬液層Ｌ２ａである。また、配管層Ｌ１ａと薬液層Ｌ２ａとの間の境界は、界面Ｂ１ａによって規定される。また、配管層Ｌ１ａと外部との間の境界（つまり、試料Ｓａの表面）は、界面Ｂ０ａによって規定される。図６（ａ）は、配管層Ｌ１ａが薬液層Ｌ２ａの影響を受けて変質していない試料Ｓａを示している。この場合に取得される検出波形ＤＷは、図６（ｂ）に示すように、界面Ｂ１ａに相当するパルス波ＰＷ１ａを含む。【００８７】
時間の経過と共に、図７（ａ）に示すように、配管層Ｌ１ａには、薬液層Ｌ２ａに接している部分から、薬液層Ｌ２ａからの薬液が浸透していく。以降、薬液が浸透していない配管層Ｌ１ａと薬液が浸透した配管層Ｌ１ａとを区別するため、薬液が浸透していない配管層Ｌ１ａを、そのまま“非浸透層Ｌ３ａ”と称し、薬液が浸透した配管層Ｌ１ａを、“浸透層Ｌ４ａ”と称する。薬液が浸透した浸透層Ｌ４ａの特性は、薬液が浸透していない非浸透層Ｌ３ａの特性と異なる。従って、浸透層Ｌ３ａと配管層Ｌ１ａとの間の境界は、薬液の浸透によって新たに生じた界面Ｂ２ａによって規定される。また、薬液の浸透に伴い、界面Ｂ１ａは、薬液層Ｌ２ａと浸透層Ｌ３ａとの間の境界を規定することになる。従って、図７（ａ）に示す試料Ｓａにテラヘルツ波ＴＨｚを照射して取得される検出波形ＤＷは、図７（ｂ）に示すように、界面Ｂ１ａに相当するパルス波ＰＷ１ａのみならず、界面Ｂ２ａに相当するパルス波ＰＷ２ａをも含む。尚、薬液が浸透し始める前の配管層Ｌ１ａのサイズに対する浸透層Ｌ３ａのサイズの割合は、薬液が配管層Ｌ１ａに対して浸透した度合いを示す浸透度に相当する。図７（ａ）に示す試料Ｓａの浸透度はＮ（但し、１＜Ｎ＜１００）％である。また、図６（ａ）に示す試料Ｓａの浸透度は０％である。【００８８】
その後、更なる時間の経過と共に、図８（ａ）に示すように、配管層Ｌ１ａの全体に薬液が浸透すると、配管層Ｌ１ａの全体が浸透層Ｌ４ａになり、非浸透層Ｌ３ａが消滅する。この場合、界面Ｂ２ａが消滅し、界面Ｂ０ａは、非浸透層Ｌ４ａと外部との境界を規定することになる。図８（ａ）に示す試料Ｓａにテラヘルツ波ＴＨｚを照射して取得される検出波形ＤＷは、図８（ｂ）に示すように、界面Ｂ１ａに相当するパルス波ＰＷ１ａをも含む。【００８９】
このような試料Ｓａに対して、テラヘルツ波検査装置１００は、界面Ｂ２ａの位置を推定することで、配管層Ｌ１ａに対して薬液がどれだけ浸透したか（つまり、配管層Ｌ１ａがどれだけ劣化したか）を検査することができる。このため、範囲調整部１５２１は、界面Ｂ２ａに対応するパルス波ＰＷ２ａを含む比較対象範囲ＷＲを設定する。しかしながら、図７（ｂ）から分かるように、パルス波ＰＷ２ａは、明瞭でない可能性が高い。なぜならば、界面Ｂ２ａは、浸透層Ｌ３ａと非浸透層Ｌ４ａとの間の界面であるが、浸透層Ｌ３ａ及び非浸透層Ｌ４ａがそもそも同じ配管層Ｌ１を構成しているがゆえに、界面Ｂ２ａのテラヘルツＴＨｚに対する反射率が相対的に小さいからである。【００９０】
そこで、範囲調整部１５２１は、界面Ｂ２ａに対応するパルス波ＰＷ２ａを含まない一方で界面Ｂ２ａよりも界面Ｂ０ａ（つまり、表面Ｂ０ａから遠い）界面Ｂ１ａに対応するパルス波ＰＷ１ａを含む比較対象範囲ＷＲを設定する。但し、図６（ｂ）、図７（ｂ）及び図８（ｂ）に示すように、パルス波ＰＷ１ａのパルス幅は、界面Ｂ２ａの位置に応じて（つまり、配管層Ｌ１ａに対して薬液がどれだけ浸透したかを示す浸透度に応じて）変動する。具体的には、パルス波ＰＷ１ａのパルス幅は、浸透度が大きくなるほど大きくなる。更に、表面Ｂ０ａに対応するパルス波ＰＷ０ａに対するパルス波ＰＷ１ａの時間的な遅延量は、界面Ｂ２ａの位置（つまり、浸透度）に応じて変動する。具体的には、パルス波ＰＷ１ａの遅延量は、浸透度が大きくなるほど大きくなる。そこで、範囲調整部１５２１は、パルス幅や遅延量が変動し得るパルス波ＰＷ１ａが比較対象範囲ＷＲに適切に含まれるように、比較対象範囲ＷＲを適宜調整する。その結果、「試料Ｓのある層Ｌが変質して他の層Ｌに変わる」場合においても、テラヘルツ波検査装置１００は、界面Ｂの位置を適切に推定することができる。【００９１】
再び図３において、その後、位置推定部１５２３は、ステップＳ１２１で設定された比較対象範囲ＷＲに含まれる検出波形ＤＷと、ステップＳ１２１で設定された比較対象範囲ＷＲに含まれている推定波形ＥＷとのマッチングを行う（ステップＳ１２２）。具体的には、位置推定部１５２３は、検出波形ＤＷと推定波形ＥＷとの間の類似度Ｒを算出する。尚、類似度Ｒは、検出波形ＤＷと推定波形ＥＷとがどれだけにているかを示す指標である。このため、類似度Ｒは、検出波形ＤＷと推定波形ＥＷとが似ていれば似ているほど大きくなる指標である。つまり、類似度Ｒは、実質的には、検出波形ＤＷと推定波形ＥＷとの間の相関係数と等価である。【００９２】
位置推定部１５２３は、２つの信号波形の類似度を算出するための既存の算出方法を用いて、類似度Ｒを算出してもよい。既存の算出方法として、以下の数式１及び数式２があげられる。尚、数式１及び数式２中において、「ｕｄ（ｔ）」は、時刻ｔにおける検出波形ＤＷの振幅（但し、時刻ｔは、上述した比較対象範囲ＷＲに属する時刻）を示し、「ｕｅ（ｔ）」は、時刻ｔにおける推定波形ＥＷの振幅を示し、「μｄ」は、検出波形ＤＷの振幅の平均値（いわゆる、ＤＣ成分）を示し、「μｅ」は、推定波形ＥＷの振幅の平均値（いわゆる、ＤＣ成分）を示す。【００９３】
【数１】
2018066361.tif 000003
【００９４】
【数２】
2018066361.tif 000004
【００９５】
位置推定部１５２３は、このような類似度Ｒの算出動作を、ライブラリ１５２２ａが記憶している複数の推定波形ＥＷ（或いは、その一部）を対象に繰り替えし行う。その結果、複数の推定波形ＥＷに対応する複数の類似度Ｒが算出される。【００９６】
その後、位置推定部１５２３は、ステップＳ１２２で算出した複数の類似度Ｒに基づいて、界面Ｂ１及び界面Ｂ２の位置を推定する（ステップＳ１２３）。具体的には、位置推定部１５２３は、複数の類似度Ｒのうち最も大きい類似度Ｒに対応する推定波形ＥＷを特定する。位置推定部１５２３は、特定した推定波形ＥＷに対応付けられている界面Ｂ１及び界面Ｂ２の位置を、界面Ｂ１及び界面Ｂ２の実際の位置であると推定する。【００９７】
（４）テラヘルツ波検査装置１００の技術的効果
以上説明したように、本実施例のテラヘルツ波検査装置１００は、界面Ｂ１及び界面Ｂ２の位置（つまり、試料Ｓ中の界面Ｂの位置）を適切に推定することができる。特に、テラヘルツ波検査装置１００は、適宜調整可能な比較対象範囲ＷＲを設定することができる。つまり、テラヘルツ波検査装置１００は、検出波形ＤＷに応じて比較対象範囲ＷＲを調整することができる。このため、テラヘルツ波検査装置１００は、比較対象範囲ＷＲを調整することができない比較例のテラヘルツ波検査装置１００と比較して、界面Ｂの位置を高精度に推定することができる。【００９８】
更に、テラヘルツ波検査装置１００は、ある一の界面Ｂ（例えば、界面Ｂ１）の位置を推定したい場合であっても、当該一の界面Ｂに対応する一のパルス波ＰＷ（例えば、パルス波ＰＷ１）が明瞭でない場合には、当該明瞭でない一のパルス波ＰＷを含まない比較対象範囲ＷＲを設定する。この場合、テラヘルツ波検査装置１００は、一の界面Ｂに対応する一のパルス波ＰＷが明瞭でないものの当該一の界面Ｂの位置を推定したい場合には、当該一の界面Ｂに対応する一のパルス波ＰＷを含まない一方で当該一の界面Ｂよりも試料Ｓの表面Ｂ０から遠い他の界面Ｂ（例えば、界面Ｂ２）に対応する他のパルス波ＰＷ（例えば、パルス波ＰＷ２）を含む比較対象範囲ＷＲを設定する。ここで、他の界面Ｂが一の界面Ｂよりも表面Ｂ０から遠いがゆえに、他のパルス波ＰＷは、一の界面Ｂ２を通過したテラヘルツ波ＴＨｚが他の界面Ｂによって反射する（更には、その後一の界面Ｂを再度通過する）ことで得られる波形である。このため、他のパルス波ＰＷには、他の界面Ｂに関する情報（例えば、他の界面Ｂの位置に関する情報）のみならず、一の界面Ｂに関する情報（例えば、一の界面Ｂの位置に関する情報）も実質的に含まれているはずである。このため、テラヘルツ波検査装置１００は、一の界面Ｂに対応する一のパルス波ＰＷが明瞭でない場合であっても、他のパルス波ＰＷに基づいて、一の界面Ｂの位置を適切に推定することができる。【００９９】
以下、このような技術的効果を享受することができる理由について、図９（ａ）から図１０（ｂ）を参照しながら、説明する。尚、以下では、パルス波ＰＷ１が明瞭でない一方でパルス波ＰＷ２が明瞭である検出波形ＤＷを用いて界面Ｂ１及び界面Ｂ２の位置を推定する動作を例にあげて説明を進める。【０１００】
まず、図９（ａ）は、比較例のテラヘルツ波検査装置によって指定される比較対象範囲ＷＲを示す。比較例のテラヘルツ波検査装置は、界面Ｂ１及び界面Ｂ２の位置を推定するために、界面Ｂ１に対応するパルス波ＰＷ１及び界面Ｂ２に対応するパルス波ＰＷ２の双方を含む比較対象範囲ＷＲを設定する。つまり、比較例のテラヘルツ波検査装置は、パルス波ＰＷ１が明瞭でないからといって比較対象範囲ＷＲを調整することはできず、パルス波ＰＷ１及びＰＷ２の双方を含むデフォルトの（言い換えれば、固定された）比較対象範囲ＷＲを設定する。【０１０１】
ここで、パルス波ＰＷ１が明瞭でない場合には、パルス波ＰＷ１の波形は、ノイズとの相対的な大小関係の変動に起因して、検出波形ＤＷの取得の都度ばらつく可能性がある。従って、パルス波ＰＷ１が明瞭でない場合には、明瞭なパルス波ＰＷ２のみならず明瞭でないパルス波ＰＷ１にも基づいて算出される類似度Ｒは、検出波形ＤＷの取得の都度大きくばらつく可能性がある。このような類似度Ｒのばらつきに起因して、図９（ｂ）に示すように、あるタイミングで取得された検出波形ＤＷから算出された類似度Ｒが、異なるタイミングで複数回取得された複数の検出波形ＤＷから夫々算出された複数の類似度Ｒの平均から大きく乖離する可能性がある。その結果、同じ試料Ｓから取得した検出波形ＤＷのばらつき（特に、検出波形ＤＷのうちのパルス波ＰＷ１のばらつき）により、推定される界面Ｂ１及び界面Ｂ２の少なくとも一方の位置が、界面Ｂ１及び界面Ｂ２の少なくとも一方の実際の位置から大きく乖離する可能性がある。【０１０２】
一方で、本実施例では、図１０（ａ）に示すように、比較対象範囲ＷＲが調整可能である。このため、テラヘルツ波検査装置１００は、パルス波ＰＷ１が明瞭でない場合には、パルス波ＰＷ１及びＰＷ２の双方を含むデフォルトの（言い換えれば、固定された）比較対象範囲ＷＲに代えて、パルス波ＰＷ１を含まない一方でパルス波ＰＷ２を含む比較対象範囲ＷＲを設定することができる。つまり、明瞭でないパルス波ＰＷ１に基づいて類似度Ｒが算出されることはない。この場合、図１０（ｂ）に示すように、類似度Ｒのばらつきが相対的に小さい。このため、あるタイミングで取得された検出波形ＤＷから算出された類似度Ｒが、異なるタイミングで複数回取得された複数の検出波形ＤＷから夫々算出された複数の類似度Ｒの平均から大きく乖離する可能性は小さい。その結果、同じ試料Ｓから取得した検出波形ＤＷのばらつき（特に、検出波形ＤＷのうちのパルス波ＰＷ１のばらつき）にかかわらず、推定される界面Ｂ１及び界面Ｂ２の少なくとも一方の位置が、界面Ｂ１及び界面Ｂ２の少なくとも一方の実際の位置から大きく乖離する可能性は小さい。その結果、テラヘルツ波検査装置２００は、界面Ｂ１及び界面Ｂ２の位置を適切に推定することができる。【０１０３】
尚、上述した説明では、範囲調整部１５２１は、位置を推定したい界面Ｂに対応するパルス波ＰＷの位置が変動し得る場合において、当該位置が変動し得るパルス波ＰＷが比較対象範囲ＷＲに適切に含まれるように、位置が変動したパルス波ＰＷ１に合わせて比較対象範囲ＷＲを適宜調整している。しかしながら、範囲調整部１５２１は、パルス波ＰＷが存在する可能性がある範囲（つまり、現時点でパルス波ＰＷが存在する位置のみならず、位置の変動に伴ってパルス波ＰＷが存在すると想定される位置）を全て包含する比較対象範囲ＷＲ（つまり、相対的に大きな比較対象範囲ＷＲ）を設定してもよい。この場合、パルス波ＰＷの位置が変動する場合において範囲調整部１５２１が比較対象範囲ＷＲをいちいち調整しなくても、当該位置が変動するパルス波ＰＷは、比較対象範囲ＷＲに含まれることになる。【０１０４】
例えば、図６（ａ）等に示す試料Ｓａ（つまり、内部を薬液が流れる配管に相当する試料Ｓａ）にテラヘルツ波ＴＨｚを照射することで取得される検出波形ＤＷでは、配管層Ｌ１ａと薬液層Ｌ２ａ（或いは、浸透層Ｌ４ａと薬液層Ｌ２ａ）との間の界面Ｂ１ａに対応するパルスＰＷ１ａのパルス幅及び遅延量が、薬液の浸透度に応じて変動することは上述したとおりである。この場合、範囲調整部１５２１は、浸透度が０％から１００％まで変動する間に検出波形ＤＷに現れるパルス波ＰＷ１ａの全てを含む比較対象範囲ＷＲを設定してもよい。但し、範囲調整部１５２１は、浸透度が０％よりも大きい第１値から１００％まで変動する間に検出波形ＤＷに現れるパルス波ＰＷ１ａの全てを含む比較対象範囲ＷＲを設定してもよい。範囲調整部１５２１は、浸透度が０％から１００％よりも小さい第２値まで変動する間に検出波形ＤＷに現れるパルス波ＰＷ１ａの全てを含む比較対象範囲ＷＲを設定してもよい。範囲調整部１５２１は、浸透度が０％よりも大きい第１値から１００％よりも小さい第２値まで変動する間に検出波形ＤＷに現れるパルス波ＰＷ１ａの全てを含む比較対象範囲ＷＲを設定してもよい。【０１０５】
範囲調整部１５２１は、夫々が異なる比較対象範囲ＷＲを示す複数の候補の中から一の候補を選択してもよい。つまり、範囲調整部１５２１は、複数の候補の中から一の候補を選択することで、検出波形ＤＷと推定波形ＥＷとをマッチングするために位置推定部１５２３が実際に使用する比較対象範囲ＷＲを実質的に調整してもよい。この場合、例えば、範囲調整部１５２１は、複数の候補の中から、取得した検出波形ＤＷに適した一の候補を選択してもよい。例えば、範囲調整部１５２１は、複数の候補の中から、取得した検出波形ＤＷに現れるパルス波ＰＷ（特に、ある界面Ｂの位置を特定するためにマッチングされるべきパルス波ＰＷ）を含む比較対象範囲ＷＲを示す一の候補を選択してもよい。【０１０６】
上述した説明では、テラヘルツ波検査装置１００は、３つの層Ｌ（つまり、層Ｌ１から層Ｌ３）が積層された試料Ｓの特性を推定している。しかしながら、テラヘルツ波検査装置１００は、４つ以上の層Ｌが積層された試料Ｓの特性を推定してもよい。或いは、テラヘルツ波検査装置１００は、２つの層Ｌが積層された試料Ｓ２の特性を推定してもよい。つまり、テラヘルツ波検査装置１００は、試料Ｓを構成する２つ又は４つ以上の層Ｌの界面Ｂの位置を推定してもよい。【０１０７】
尚、テラヘルツ波検査装置１００は、試料Ｓによって反射されたテラヘルツ波ＴＨｚを検出しているが、試料Ｓを透過したテラヘルツ波ＴＨｚを検出してもよい。【０１０８】
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検査装置、検査方法、コンピュータプログラム及び記録媒体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】
【０１０９】
１００  テラヘルツ波検査装置
１０１  パルスレーザ装置
１１０  テラヘルツ波発生素子
１２０  光学遅延機構
１３０  テラヘルツ波検出素子
１４１  バイアス電圧生成部
１４２  Ｉ−Ｖ変換部
１５０  制御部
１５０ａ  ＣＰＵ
１５０ｂ  メモリ
１５１  ロックイン検出部
１５２  信号処理部
１５２１  範囲調整部
１５２２  ライブラリ構築部
１５２２ａ  ライブラリ
１５２３  位置推定部
１６１  ビームスプリッタ
１６２、１６３  反射鏡
１６４  ハーフミラー
ＬＢ１  ポンプ光
ＬＢ２  プローブ光
ＴＨｚ  テラヘルツ波
Ｓ  試料
Ｌ、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３、Ｌ１４  層
Ｂ、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ１１、Ｂ１２、Ｂ１３  界面
Ｂ０、Ｂ１０  表面
Ｂ３、Ｂ１４  裏面
ＤＷ  検出波形
ＥＷ  推定波形
ＢＷ  基準波形
ＰＷ０、ＰＷ１、ＰＷ２、ＰＷ３  パルス波
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【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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【国際調査報告】
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