JP2019536061A - 高分解能テラヘルツ波集光モジュール、散乱光検出モジュール、及びテラヘルツ波ベッセルビームを用いた高分解能検査装置 - Google Patents

高分解能テラヘルツ波集光モジュール、散乱光検出モジュール、及びテラヘルツ波ベッセルビームを用いた高分解能検査装置 Download PDF

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Abstract

本発明の一実施によるテラヘルツ波集光モジュールは、テラヘルツ波ベッセルビームが検査対象物を透過して発散するテラヘルツ波の角度が小さくなるように変更する第１レンズと、前記第１レンズを通過したテラヘルツ波を検出部に集光する第２レンズとを含んでもよい。

Description

本発明は、テラヘルツ波を用いて非破壊的な方法で検査対象物を検査する技術であり、回折限界を超えて波長以下の高分解能を有する、高分解能テラヘルツ波集光モジュールに関する。
また、本発明は、ベッセルビームを用いてリングビームを形成し、形成されたリングビームを用いて検査対象物を検査する際に、検査対象物を反射又は透過する散乱光を検出してコントラストを向上させることのできる、散乱光検出モジュールに関する。
さらに、本発明は、スキャナを用いて物体の形状を検出し、検出された物体の形状に応じて光学ヘッド及び集光ヘッドを同期化する、テラヘルツ波ベッセルビームを用いた高分解能検査装置に関する。
［この発明をサポートする国家研究開発事業］
［課題固有番号］ＥＲ１６０２００−０１
［部署名］未来創造科学部
［研究管理専門機関］韓国食品研究院
［研究事業名］韓国食品研究院の主要事業
［研究課題名］食品異物検出用テラ波高分解能画像技術の開発
［寄与率］１／１
［主管機関］韓国食品研究院
［研究期間］２０１６年４月１日〜２０１７年１２月３１日
非破壊的な方法で物体や物質を検査するためには画像学的方法が主に活用されるが、大きく連続出力光源を用いた画像検出法と分光学的方法を用いた画像検出法の２つの方法が主流をなしている。これらの方法はそれぞれ長所と短所があるが、透過画像のように相対的に高出力を要求する分野では連続出力光源を用いた画像検出法がより広く用いられている。
テラヘルツ波は、物質に対する透過性、定性的確認可能性、生体に対する安全性などの様々な優れた特性により、非破壊的な方法で隠れた物体や物質を定性的に検出する分野で広く活用されている。
よって、テラヘルツ波は、近年、空港やセキュリティ施設の検索装置、食品会社や製薬会社の品質検査装置、半導体検査装置、エンジニアリングプラスチック検査装置など、様々な分野で活用が試みられている。
テラヘルツ波を生産現場に活用する事例が増えており、継続的な研究により検出分解能、検出速度、検出面積などの主な性能指数面で大きく向上している。
従来は、テラヘルツ波透過画像を得るために、物体を透過して発散するテラヘルツ波の集光のために１つのレンズのみを用いていた。この場合、検査対象物にフォーカシングされるテラヘルツ波ビームの大きさを波長以下にするためにベッセルビームを形成するアキシコンレンズの頂角を小さくすると、検査対象物を通過した後にテラヘルツ波ベッセルビームが大きい角度で発散して検出部に全てが集光されなくなるという問題が生じる。よって、集光性が著しく低下して検査装置のＳＮＲ（signal per noise ratio）が顕著に低下するので正常な画像が得られないという問題が生じる。
また、透明な検査対象物の場合、鮮明な画像を得ることが困難であるという問題がある。よって、テラヘルツ波の損失がほとんどないと共に、透明な検査対象物に対するコントラスト（contrast）を向上させることのできる方法に関する研究開発が求められている。
さらに、ベッセルビームの焦点深度が検査対象物の端部まで到達できず、高分解能の画像が得られないという問題がある。
さらに、検査対象物に水分が多く含まれる場合、テラヘルツ波の水分に吸収されやすい性質により、テラヘルツ波が検査対象物を透過する割合が著しく減少する。よって、テラヘルツ波検出部は、検出されるテラヘルツ波の信号が弱いので、検査対象物を正確に検査できないという問題がある。
本発明に関連する従来技術については特許文献１に記載されている。
韓国登録特許第１０−１３９２３１１号公報
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、検査対象物を透過したテラヘルツ波ベッセルビームの集光効率を高めて分解能を向上させることのできる、高分解能テラヘルツ波集光モジュールを提供する。
また、本発明は、テラヘルツ波の損失なくリングビームを形成し、透明な検査対象物に対するコントラスト（contrast）を向上させることのできる、散乱光検出モジュールを提供する。
さらに、本発明は、検査対象物の形状に応じて光学ヘッドをできるだけ検査対象物の外形に沿って移動させることにより、ベッセルビームの焦点深度が検査対象物の端部まで到達できるようにする、テラヘルツ波ベッセルビームを用いた高分解能検査装置を提供する。
さらに、本発明は、検査対象物を急冷してテラヘルツ波を用いて検査することにより、テラヘルツ波が水分を含む検査対象物を透過しやすくする、テラヘルツ波ベッセルビームを用いた高分解能検査装置を提供する。
本発明の他の目的及び利点は、以下の説明により理解され、本発明の実施形態からさらに明らかになるであろう。また、本発明の目的及び利点は、請求の範囲に開示されている手段及びその組み合わせにより実現できることを容易に理解できるであろう。
本発明の一実施形態によるテラヘルツ波ベッセルビームを用いた高分解能検査装置は、検査対象物の形状をスキャンするスキャナと、テラヘルツ波を生成し、前記生成されたテラヘルツ波を前記検査対象物に照射するテラヘルツ波光学ヘッドと、前記検査対象物を透過したテラヘルツ波を検出するテラヘルツ波集光ヘッドと、前記スキャナでスキャンされた検査対象物の形状に応じて、前記テラヘルツ波光学ヘッドを移動させる第１移送部と、前記第１移送部に同期化され、前記テラヘルツ波集光ヘッドを前記テラヘルツ波光学ヘッドと同様に移動させる第２移送部とを含んでもよい。
前記第１移送部は、前記生成されたテラヘルツ波の焦点深度内に前記検査対象物が置かれるように、前記スキャンされた検査対象物の厚さに基づいて前記検査対象物及び前記テラヘルツ波光学ヘッドが所定の距離を維持するように前記テラヘルツ波光学ヘッドを移動させるようにしてもよい。
前記テラヘルツ波ベッセルビームを用いた高分解能検査装置は、前記検査対象物を低温状態に維持する急冷装置をさらに含み、前記テラヘルツ波光学ヘッド及び前記テラヘルツ波集光ヘッドは、前記急冷装置の両側面に離隔して配置されるようにしてもよい。
前記急冷装置は、前記生成されたテラヘルツ波が透過するウィンドウを含むハウジングから構成されてもよい。
前記テラヘルツ波ベッセルビームを用いた高分解能検査装置は、前記急冷装置の後段に配置され、前記検査対象物を解凍する解凍装置をさらに含んでもよい。
本発明の他の実施形態によるテラヘルツ波ベッセルビームを用いた高分解能検査装置は、テラヘルツ波を生成するテラヘルツ波生成部と、前記テラヘルツ波生成部から入射するテラヘルツ波を用いて検査対象物にテラヘルツ波ベッセルビームが形成されるようにするベッセルビーム形成部と、前記テラヘルツ波ベッセルビームが前記検査対象物を透過して発散するテラヘルツ波の角度が小さくなるように変更する第１レンズと、前記第１レンズを通過したテラヘルツ波を検出部に集光する第２レンズと、前記第２レンズにより集光されたテラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部とを含む。
前記ベッセルビーム形成部は、前記テラヘルツ波ベッセルビームの直径が前記テラヘルツ波生成部で生成されたテラヘルツ波の波長より小さく形成される頂角を有する第１アキシコンレンズであってもよい。
前記第１レンズは、前記検査対象物を中心に前記第１アキシコンレンズに対称となるように配置される第２アキシコンレンズであってもよい。
前記第２アキシコンレンズは、前記第１アキシコンレンズと同じ大きさの頂角を有するようにしてもよい。
前記テラヘルツ波ベッセルビームを用いた高分解能検査装置は、前記テラヘルツ波生成部から入射するテラヘルツ波の角度が小さくなるように変更して前記ベッセルビーム形成部に入射させる角度変更部をさらに含んでもよい。
前記角度変更部は、前記テラヘルツ波生成部から入射するテラヘルツ波の角度が小さくなるように変更する第１凸レンズであり、前記第２レンズは、前記検査対象物を中心に前記第１凸レンズに対称となるように配置される第２凸レンズであってもよい。
前記第２レンズは、前記第２アキシコンレンズと同じ形状を有し、光軸に垂直な軸を中心に前記第２アキシコンレンズに対称となるように配置される第３アキシコンレンズであってもよい。
前記第１レンズは、前記テラヘルツ波ベッセルビームが前記検査対象物を透過して発散するテラヘルツ波の角度が小さくなるように変更する第３凸レンズであってもよい。
前記第２レンズは、光軸に垂直な軸を中心に前記第３凸レンズに対称となるように配置される第４凸レンズであってもよい。
本発明のさらに他の実施形態による高分解能テラヘルツ波集光モジュールは、テラヘルツ波ベッセルビームが検査対象物を透過して発散するテラヘルツ波の角度が小さくなるように変更する第１レンズと、前記第１レンズを通過したテラヘルツ波を検出部に集光する第２レンズとを含んでもよい。
前記第１レンズは、前記検査対象物を中心に第１アキシコンレンズに対称となるように配置される第２アキシコンレンズであり、前記第１アキシコンレンズは、前記テラヘルツ波ベッセルビームを形成し、前記検出部に入射するテラヘルツ波の直径が前記テラヘルツ波生成部で生成されたテラヘルツ波の波長より小さく形成される頂角を有するようにしてもよい。
前記第２アキシコンレンズは、前記第１アキシコンレンズと同じ大きさの頂角を有するようにしてもよい。
前記第２レンズは、前記検査対象物を中心に第１凸レンズに対称となるように配置される第２凸レンズであり、前記第１凸レンズは、前記テラヘルツ波生成部から入射するテラヘルツ波の角度が小さくなるように変更するようにしてもよい。
前記第２レンズは、前記第２アキシコンレンズと同じ形状を有し、光軸に垂直な軸を中心に前記第２アキシコンレンズに対称となるように配置されるようにしてもよい。
前記第１レンズは、前記テラヘルツ波ベッセルビームが前記検査対象物を透過して発散するテラヘルツ波の角度が小さくなるように変更する第３凸レンズであってもよい。
前記第２レンズは、光軸に垂直な軸を中心に前記第３凸レンズに対称となるように配置される第４凸レンズであってもよい。
本発明のさらに他の実施形態によるテラヘルツ波ベッセルビームを用いた高分解能検査装置は、テラヘルツ波を生成するテラヘルツ波生成部と、前記テラヘルツ波生成部から入射するテラヘルツ波を用いてテラヘルツ波ベッセルビームを生成するベッセルビーム形成部と、前記テラヘルツ波ベッセルビームを用いてリング（ring）ビームを形成し、前記形成されたリング（ring）ビームを検査対象物に集光するリングビーム形成部と、前記検査対象物から生成された散乱光を検出する散乱光検出部と、前記検査対象物を透過したリングビームを検出するリングビーム検出部とを含む。
前記リングビーム形成部は、リング（ring）ビームを形成し、前記形成されたリング（ring）ビームを前記検査対象物に集光する第３レンズを含む。
前記散乱光検出部は、前記第３レンズの内部に備えられ、前記検査対象物から反射する散乱光を検出する反射散乱光検出部を含む。
前記反射散乱光検出部は、前記第３レンズから出射されるリングビームの内部に備えられてもよい。
前記散乱光検出部は、前記検査対象物から透過する散乱光を検出する透過散乱光検出部を含んでもよい。
前記透過散乱光検出部は、前記第３レンズから入射するリングビームの内部に配置されるようにしてもよい。
前記第３レンズは、前記検査対象物から反射する散乱光の経路を変更する経路変更部を含み、前記反射散乱光検出部は、前記経路変更部から入射する散乱光を検出するようにしてもよい。
前記リングビーム形成部は、前記ベッセルビーム形成部から入射するテラヘルツ波ベッセルビームの角度が小さくなるように変更して前記第３レンズに入射させる第４レンズを含んでもよい。
前記ベッセルビーム形成部は、前記テラヘルツ波ベッセルビームの直径が前記テラヘルツ波生成部で生成されたテラヘルツ波の波長より小さく形成される頂角を有する第４アキシコンレンズであってもよい。
前記第４レンズは、前記検査対象物を中心に前記第４アキシコンレンズに対称となるように配置される第５アキシコンレンズであってもよい。
前記第５アキシコンレンズは、前記第４アキシコンレンズと同じ大きさの頂角を有するようにしてもよい。
前記テラヘルツ波ベッセルビームを用いた高分解能検査装置は、前記テラヘルツ波生成部から入射するテラヘルツ波の角度が小さくなるように変更して前記ベッセルビーム形成部に入射させる角度変更部をさらに含んでもよい。
前記角度変更部は、前記テラヘルツ波生成部から入射するテラヘルツ波の角度が小さくなるように変更する第５凸レンズであり、前記第３レンズは、前記検査対象物を中心に前記第５凸レンズに対称となるように配置される第６凸レンズであってもよい。
前記第３レンズは、前記第５アキシコンレンズと同じ形状を有し、光軸に垂直な軸を中心に前記第５アキシコンレンズに対称となるように配置される第６アキシコンレンズであってもよい。
前記第４レンズは、前記テラヘルツ波ベッセルビームが前記検査対象物を透過して発散するテラヘルツ波の角度が小さくなるように変更する第７凸レンズであってもよい。
前記第４レンズは、光軸に垂直な軸を中心に前記第７凸レンズに対称となるように配置される第８凸レンズであってもよい。
本発明のさらに他の実施形態による散乱光検出モジュールは、テラヘルツ波ベッセルビームを用いてリング（ring）ビームを形成し、前記形成されたリング（ring）ビームを検査対象物に集光するリングビーム形成部と、前記検査対象物から生成された散乱光を検出する散乱光検出部とを含む。
前記リングビーム形成部は、リング（ring）ビームを形成し、前記形成されたリング（ring）ビームを前記検査対象物に集光する第３レンズを含む。
前記散乱光検出部は、前記第３レンズから出射されるリングビームの内部に備えられ、前記検査対象物から反射する散乱光を検出する反射散乱光検出部を含む。
前記散乱光検出部は、前記第３レンズから入射するリングビームの内部に配置され、前記検査対象物から透過する散乱光を検出する透過散乱光検出部を含む。
前記第３レンズは、前記検査対象物から反射する散乱光の経路を変更する経路変更部を含み、前記反射散乱光検出部は、前記経路変更部から入射する散乱光を検出する。
本発明の開示によれば、検査対象物を透過したテラヘルツ波をほとんど損失なく集光することができるので、集光効率を高めることができる。
また、検査対象物にフォーカシングされるテラヘルツ波ビームの直径をテラヘルツ波の波長以下にすることにより、分解能を向上させて鮮明な画像を取得することができる。
さらに、テラヘルツ波の損失なくリングビームを形成し、透明な検査対象物に対するコントラスト（contrast）を向上させることができる。
さらに、検査対象物から生成される散乱光を検出することにより、透明な検査対象物に対するコントラスト（contrast）を向上させることができる。
さらに、散乱光検出部が生成されたリングビームの内部に配置されるようにすることにより、散乱光検出部の追加による別途の空間が必要なくなり、小型化が可能である。
さらに、高分解能を実現するためにベッセルビーム形成部のアキシコンレンズの頂角を小さくしても、リングビーム形成部のレンズを２つ用いることにより、生成されるリングビームの直径を小さくし、高分解能の画像を取得することができる。
さらに、検査対象物の形状に応じて光学ヘッドをできるだけ検査対象物の外形に沿って移動させることにより、ベッセルビームの焦点深度内に検査対象物を位置させ、鮮明な透過画像を取得することができる。
さらに、検査対象物を急冷してテラヘルツ波を用いて検査することにより、テラヘルツ波が水分を含む検査対象物を透過しやすくすることができる。
本発明の一実施形態によるテラヘルツ波ベッセルビームを用いた高分解能検査装置を説明するための図である。 図１のテラヘルツ波ベッセルビームを用いた高分解能検査装置を具体的に説明するための図である。 本発明の他の実施形態によるテラヘルツ波ベッセルビームを用いた高分解能検査装置を説明するための図である。 本発明のさらに他の実施形態によるテラヘルツ波ベッセルビームを用いた高分解能検査装置を説明するための図である。 本発明の一実施形態によるベッセルビーム形成部を説明するための図である。 数式４を用いて異なる頂角にフォーカシングされたテラヘルツ波ビームの直径を計算した図である。 単一レンズを用いて集光する検査装置を説明するための図である。 単一レンズを用いて集光する検査装置を説明するための図である。 第１実施形態による図４のテラヘルツ波ベッセルビームを用いた高分解能検査装置を説明するための図である。 第２実施形態による図４の高分解能検査装置を説明するための図である。 第３実施形態による図４の高分解能検査装置を説明するための図である。 図８〜図１１の装置を用いて検査対象物を測定した透過画像である。 図８〜図１１の装置を用いて検査対象物を測定した透過画像である。 本発明のさらに他の実施形態によるテラヘルツ波ベッセルビームを用いた高分解能検査装置を説明するための図である。 第１実施形態による図１４のテラヘルツ波ベッセルビームを用いた高分解能検査装置を説明するための図である。 図１５のリングビーム形成部（１５４０）を具体化した図である。 第２実施形態による図１４のテラヘルツ波ベッセルビームを用いた高分解能検査装置を説明するための図である。 第３実施形態による図１４のテラヘルツ波ベッセルビームを用いた高分解能検査装置を説明するための図である。 第４実施形態による図１４のテラヘルツ波ベッセルビームを用いた高分解能検査装置を説明するための図である。 第５実施形態による図１４のテラヘルツ波ベッセルビームを用いた高分解能検査装置を説明するための図である。 第６実施形態による図１４のテラヘルツ波ベッセルビームを用いた高分解能検査装置を説明するための図である。 第７実施形態による図１４のテラヘルツ波ベッセルビームを用いた高分解能検査装置を説明するための図である。 第８実施形態による図１４のテラヘルツ波ベッセルビームを用いた高分解能検査装置を説明するための図である。
以下、添付図面を参照して、発明を実施するための形態について詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態によるテラヘルツ波ベッセルビームを用いた高分解能検査装置を説明するための図である。
図１を参照すると、ベッセルビームを用いた高分解能検査装置１００は、スキャナ１１０、テラヘルツ波光学ヘッド１２０、検査対象物１３０、テラヘルツ波集光ヘッド１４０、第１移送部１５０及び第２移送部１６０を含む。
スキャナ１１０は、検査対象物の形状をスキャンすることができる。
テラヘルツ波光学ヘッド１２０は、テラヘルツ波を生成し、生成されたテラヘルツ波を検査対象物１３０に照射することができる。
テラヘルツ波集光ヘッド１４０は、検査対象物１３０を透過したテラヘルツ波を検出することができる。
第１移送部１５０は、スキャナ１１０でスキャンされた検査対象物の形状に応じて、テラヘルツ波光学ヘッド１２０を移動させることができる。第１移送部１５０は、２次元平面及び２次元平面に垂直な方向にテラヘルツ波光学ヘッド１２０を移動させることができる。
例えば、第１移送部１５０は、テラヘルツ波光学ヘッド１２０で生成されたテラヘルツ波の焦点深度内に検査対象物１３０が置かれるように、スキャンされた検査対象物１３０の厚さに基づいてテラヘルツ波光学ヘッド１２０及び検査対象物１３０が所定の距離を維持するようにテラヘルツ波光学ヘッド１２０を移動させるようにしてもよい。
具体的には、検査対象物に厚さＡの部分及び厚さＢの部分があると仮定すると、第１移送部１５０は、厚さＡの部分をスキャンする場合、光学ヘッド１２０を垂直方向にＸだけ移動させる。また、第１移送部１５０は、厚さＢの部分をスキャンする場合、光学ヘッド１２０を垂直方向にＹだけ移動させる。
よって、第１移送部１５０は、光学ヘッド１２０をできるだけ検査対象物１３０の外形に沿って移動させることにより、ベッセルビームの焦点深度内に検査対象物を位置させ、鮮明な透過画像を取得することができる。
第２移送部１６０は、第１移送部１５０に同期化され、テラヘルツ波集光ヘッド１４０をテラヘルツ波光学ヘッド１２０と同様に移動させることができる。よって、第１移送部１５０及び第２移送部１６０は、テラヘルツ波光学ヘッド１２０及びテラヘルツ波集光ヘッド１４０が一直線上に配置されるようにすることができる。
図２は図１のテラヘルツ波ベッセルビームを用いた高分解能検査装置を具体的に説明するための図である。
図２を参照すると、ベッセルビームを用いた高分解能検査装置１００は、スキャナ１１０、テラヘルツ波光学ヘッド１２０、検査対象物１３０、テラヘルツ波集光ヘッド１４０、第１移送部１５０及び第２移送部１６０を含む。
スキャナ１１０は、検査対象物の形状をスキャンすることができる。スキャナ１１０は、別体のフレームに配置されてもよく、テラヘルツ波光学ヘッド１２０の前側に一体に配置されてもよい。
テラヘルツ波光学ヘッド１２０は、テラヘルツ波を生成し、生成されたテラヘルツ波を検査対象物１３０に照射することができる。
第１移送部１５０は、テラヘルツ波光学ヘッド１２０に機械的に結合されてもよい。第１移送部１５０は、スキャナ１１０でスキャンされた検査対象物の形状に応じて、テラヘルツ波光学ヘッド１２０を移動させることができる。第１移送部１５０は、２次元平面及び２次元平面に垂直な方向にテラヘルツ波光学ヘッド１２０を移動させることができる。
検査対象物１３０は、コンベアベルト上に載置され、スキャナ１１０からテラヘルツ波光学ヘッド１２０の方向に移動するようにしてもよい。検査対象物１３０は、本実施形態のようにコンベアベルトなどにより移動するようにしてもよいが、特定の位置に固定配置されるようにしてもよい。
テラヘルツ波集光ヘッド１４０は、検査対象物１３０を透過したテラヘルツ波を検出することができる。
第２移送部１６０は、第１移送部１５０に同期化され、テラヘルツ波集光ヘッド１４０をテラヘルツ波光学ヘッド１２０と同様に移動させることができる。
よって、第１移送部１５０及び第２移送部１６０は、テラヘルツ波光学ヘッド１２０及びテラヘルツ波集光ヘッド１４０が一直線上に配置されるようにすることができる。
本実施形態はテラヘルツ波ベッセルビームを用いた高分解能検査装置の形状の理解を助けるための構造物にすぎず、テラヘルツ波ベッセルビームを用いた高分解能検査装置はその他の様々な形態の構造物で実現することができる。
図３は本発明の他の実施形態によるテラヘルツ波ベッセルビームを用いた高分解能検査装置を説明するための図である。
図３を参照すると、ベッセルビームを用いた高分解能検査装置は、テラヘルツ波光学ヘッド１２０、検査対象物１３０、テラヘルツ波集光ヘッド１４０、第１移送部１５０、第２移送部１６０、急冷装置３００及び解凍装置３２０を含む。
テラヘルツ波光学ヘッド１２０、検査対象物１３０、テラヘルツ波集光ヘッド１４０、第１移送部１５０及び第２移送部１６０については、図１の構成と同様であるので説明を省略する。
テラヘルツ波光学ヘッド１２０及びテラヘルツ波集光ヘッド１４０は、急冷装置３００の両側面に離隔して配置されてもよい。
急冷装置３００は、検査対象物１３０を低温状態に維持することができる。例えば、急冷装置３００は、検査対象物１３０を冷却して固体状態にするようにしてもよい。検査対象物１３０が低温状態又は固体状態に維持されるので、テラヘルツ波が検査対象物１３０に吸収される割合を減少させることができる。
急冷装置３００は、生成されたテラヘルツ波が透過するウィンドウ３１０を含むハウジングから構成されてもよい。検査対象物１３０は、急冷装置３００のハウジングの内部を通過するようにしてもよい。例えば、ウィンドウ３１０は、断熱効果が高く、かつテラヘルツ波が通過しやすい断熱材発砲フォームで構成されてもよい。
解凍装置３２０は、急冷装置３００の後段に配置され、急冷された検査対象物１３０を解凍することができる。
本実施形態における急冷装置３００の構造物は説明のための一実施形態にすぎないものであり、急冷装置３００は様々な形態の構造物で実現することができる。
検査対象物１３０を急冷してテラヘルツ波が透過しやすくすることにより、テラヘルツ波ベッセルビームを用いた高分解能検査装置は、水分を含む検査対象物も高分解能で検査することができる。
図４は本発明のさらに他の実施形態によるテラヘルツ波ベッセルビームを用いた高分解能検査装置を説明するための図である。
図４を参照すると、ベッセルビームを用いた高分解能検査装置４００は、テラヘルツ波光学ヘッド４１０、検査対象物４２０及びテラヘルツ波集光ヘッド４３０を含んでもよい。図４には図示していないが、本実施形態においても、図１のスキャナ１１０、第１移送部１５０及び第２移送部１６０がさらに構成されてもよい。
テラヘルツ波光学ヘッド４１０は、テラヘルツ波生成部４１１、角度変更部４１２及びベッセルビーム形成部４１３を含んでもよい。本実施形態においては、テラヘルツ波光学ヘッド４１０がテラヘルツ波生成部４１１、角度変更部４１２及びベッセルビーム形成部４１３を全て含む場合を説明するが、テラヘルツ波光学ヘッド４１０は、テラヘルツ波生成部４１１、角度変更部４１２及びベッセルビーム形成部４１３の一部のみを含むように実現してもよい。
ベッセルビームとは、マクスウェルの方程式の１つの解集合であって０次第１種ベッセル関数として与えられる自由空間における電磁波をいい、非回折ビームとして知られている。１９８７年にＤｕｒｎｉｎにより初めて紹介されており、軸対称であると共にまるで針状のように軸を中心に所定の長さだけエネルギーが集中している。無限の口径（aperture）ではなく制限された口径を有する光学系により実現されるため、無限に進むベッセルビームは存在しないので、通常それをＱｕａｓｉ−Ｂｅｓｓｅｌ Ｂｅａｍ（ＱＢＢ）ともいう。このようなＱＢＢは、ホログラム、複数のリング又は有限の開口（aperture）からなる円形のマスクとレンズの組み合わせ、アキシコンとして知られている円錐状レンズで形成することができる。
テラヘルツ波生成部１１０は、テラヘルツ波を発生することができる。テラヘルツ波とは、テラヘルツ（terahertz）領域の電磁波を意味し、０．１ＴＨｚ〜１０ＴＨｚの振動数を有することが好ましい。ただし、上記範囲から多少外れても、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者が容易に想到できる範囲であれば、本発明におけるテラ波として認められることは言うまでもない。
角度変更部１２０は、テラヘルツ波生成部４１１から入射するテラヘルツ波の角度が小さくなるように変更してベッセルビーム形成部４１３に入射させることができる。例えば、角度変更部４１２は、入射したテラヘルツ波を光軸に対して所定角度以下に小さくなるように変更するか又は平行にすることができる。角度変更部４１２は、入射したテラヘルツ波を平行に屈折させる凸レンズ、又は入射したテラヘルツ波を平行に反射させる放物面鏡などであってもよい。
ベッセルビーム形成部４１３は、角度変更部４１２から入射するテラヘルツ波を用いて検査対象物の少なくとも一部分にテラヘルツ波ベッセルビームが形成されるようにすることができる。
角度変更部４１２が備えられていない場合、ベッセルビーム形成部４１３は、テラヘルツ波生成部４１１から入射するテラヘルツ波を用いて検査対象物の少なくとも一部分にテラヘルツ波ベッセルビームが形成されるようにすることができる。
ベッセルビーム形成部４１３は現実的に理想的なベッセルビームを形成することが困難であるので、ベッセルビーム形成部４１３により形成されるベッセルビームはＱｕａｓｉ−Ｂｅｓｓｅｌ Ｂｅａｍ（ＱＢＢ）といえる。このようなベッセルビーム形成部４１３によりベッセルビームを形成する構成については、図２を参照して、より詳細に説明する。
ベッセルビーム形成部４１３は、角度変更部４１２により角度が変更されたテラヘルツ波がベッセルビーム形成部４１３の入光面に対して垂直に入射するように配置されてもよい。
ベッセルビーム形成部４１３は、複数の円形溝又は円形孔が形成された回折光学素子及び正の屈折率を有するレンズから構成するか、アキシコンレンズから構成するか、ホログラム光学素子から構成するなど、様々な形態で構成することができる。
ベッセルビーム形成部４１３は、検査対象物にフォーカシングされたテラヘルツ波ベッセルビームの直径がテラヘルツ波生成部で生成されたテラヘルツ波の波長より小さく形成される頂角を有する第１アキシコンレンズであってもよい。本実施形態においては、波長以下のテラヘルツ波ベッセルビームの直径を形成する頂角を最大頂角と定義する。
この場合、第１アキシコンレンズの頂角（τ）の最大値は、検査対象物にフォーカシングされたテラヘルツ波ベッセルビームの半値幅（Full Width at Half Maximum）の直径（ρＦＷＨＭ）、波長（λ）及び屈折率（ｎ，ｎ０）を用いて下数学式の方程式により計算することができる。
ここで、Ｊ０（ｚ）は０次第１種ベッセル関数であり、Ｊ０ ２（ｚ）＝０．５を満たすためには、Ｊ０（ｚ）＝１／√２でなければならず、この値を満たすｚ＝１．１２６４である。よって、１．１２６４＝ｋ＊ρＦＷＨＭ ＊ｓｉｎα０式から上記数式１を導出することができる。Ｊ０ ２（ｚ）＝０．５において値０．５は変更することができる。
ここで、Ｊ０：０次ベッセル関数
ρＦＷＨＭ：フォーカシングされたテラヘルツ波ベッセルビームの半値幅
λ：テラヘルツ波の波長
α０：アキシコンレンズを通って交差するテラヘルツ波の交差角の半値
ｎ：第１アキシコンレンズの屈折率
ｎ０：周辺環境の平均屈折率
τ：第１アキシコンレンズの頂角
数式４は数式１、数式２及び数式３を用いて導出された数式である。
それに対して、第１アキシコンレンズの頂角の最小値は、第１アキシコンの屈折率による全反射が発生しない第１アキシコンレンズの頂角であり得る。
よって、テラヘルツ波ベッセルビームの直径がテラヘルツ波生成部で生成されたテラヘルツ波の波長より小さく形成される第１アキシコンレンズの頂角は、上記で得られた最大値と最小値の間で形成されるようにしてもよい。
検査対象物４２０とは、検査を行う対象物を意味し、テラヘルツ波光学ヘッド４１０とテラヘルツ波集光ヘッド４３０との間に配置されてもよい。
テラヘルツ波集光ヘッド４３０は、第１レンズ４３１、第２レンズ４３２及び検出部４３３を含む。本実施形態においては、テラヘルツ波集光ヘッド４３０が第１レンズ４３１、第２レンズ４３２及び検出部４３３を全て含む場合を説明するが、テラヘルツ波集光ヘッド４３０は、第１レンズ４３１、第２レンズ４３２及び検出部４３３の一部のみを含むように実現してもよい。
第１レンズ４３１は、ベッセルビーム形成部４１３で生成されたテラヘルツ波ベッセルビームが検査対象物４２０を透過して発散するテラヘルツ波の角度が小さくなるように変更することができる。例えば、第１レンズ４３１は、テラヘルツ波の角度を光軸に対して所定角度以下に変更するか又は平行にすることができる。
第２レンズ４３２は、第１レンズ４３１を通過したテラヘルツ波を検出部４３３に集光することができる。
本発明において、高分解能テラヘルツ波集光モジュールとは、第１レンズ４３１及び第２レンズ４３２を含む装置を意味する。例えば、テラヘルツ波はベッセルビーム形成部４１３から遠ざかるにつれてリング状の円形ビームの形態で広がるが、高分解能テラヘルツ波集光モジュール（第１レンズ及び第２レンズ）は、このように円状に広がるテラヘルツ波を集光し、集光されたテラヘルツ波が検出部４３３に向かうようにする。
例えば、高分解能テラヘルツ波集光モジュールは、凸レンズ、凹面鏡、放物面鏡、楕円面鏡などのように、様々な形態の構成で実現することができる。
検出部４３３は、第２レンズにより集光されたテラヘルツ波を検出することができる。例えば、検出部４３３は、テラヘルツ波の強度を検出するようにしてもよい。例えば、検出部４３３は、ショットキダイオード（Ｓｃｈｏｔｔｋｙ Ｄｉｏｄｅ）を備えるように実現してもよい。
画像生成部（図示せず）は、検出部４３３により検出されたベッセルビームを用いて画像を生成することができる。生成された画像は、ディスプレイ部（図示せず）に表示されるようにしてもよい。
ベッセルビームを用いた高分解能検査装置は、検査対象物を透過したテラヘルツ波をほとんど損失なく集光することができるので、集光効率を高めることができる。
また、ベッセルビームを用いた高分解能検査装置は、検出部に到達するテラヘルツ波の直径をテラヘルツ波の波長以下にすることにより、分解能を向上させて鮮明な画像を取得することができる。
図５は本発明の一実施形態によるベッセルビーム形成部を説明するための図である。
図５を参照すると、ベッセルビーム形成部は、アキシコンレンズ（axicon）５００で構成されてもよい。Ｒはアキシコンレンズの半径を示し、τはアキシコンレンズの頂角を示し、α０はアキシコンレンズを通って交差するビームの交差角の半分を示し、ｗ０はアキシコンレンズに入射する平行光の半径を示す。また、ベッセルビームが形成される区間は図５においてＺｍａｘで示し、アキシコンレンズに入射したテラ波は当該区間領域で補強干渉によりｚ軸に沿って中心部にエネルギーが集まる。
ここで、アキシコンレンズに入射するガウスビームとアキシコンレンズにより形成されるベッセルビームは、軸対称（axial symmetry）に分布し、ｚ軸に沿って円形状にフィールドが分布している。すなわち、図５において左から右方向に見たとき、アキシコンレンズの前方のガウスビームとアキシコンレンズの後方のベッセルビームはどちらも円形状に形成される。特に、アキシコンレンズにより形成されるベッセルビームは、アキシコンレンズから遠ざかるにつれてリング状の円形ビームとして広がる。
一方、ラスタ走査（raster scanning）のように一点、一点を動いて得られる透過画像において、画像の分解能を決定する最も重要な要素は、被検物１に入射するビームの直径である。
特に、アキシコンレンズにより形成されるベッセルビームの場合、その直径はテラ波の波長及びα０により決定されるが、ここでα０はスネルの法則により下記数式１を用いて求めることができる。
ここで、ｎ０は空気中の屈折率を示し、ｎはアキシコンレンズの屈折率を示し、τはアキシコンレンズの頂角を示す。
一方、Ｚｍａｘは焦点深度を示すが、焦点深度は下記数式６で表される。
ここで、ｗ０は、図５に示すように、アキシコンレンズに入射するビームの半径を示す。当該数式を参照すると、焦点深度もα０に依存することが分かる。
よって、このような点をまとめると、画像の分解能と焦点深度は主にα０の値によって大きく変化するといえる。
このような点に基づいて、図５に示す構造のアキシコンレンズにおいて、ｎ０は１．０、ｎは１．５４（Ｈｉｇｈ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）、τは１５０゜、Ｒは２５ｍｍであると仮定し、α０と焦点深度を計算すると次の通りである。
まず、数式５を用いてα０を計算すると、α０は８．５゜になる。また、数式６を用いて焦点深度（Ｚｍａｘ）を計算すると、Ｚｍａｘは４０．２ｍｍになる。
ベッセルビーム形成部は、複数の円形溝又は円形孔が同心円状に配置された回折光学素子及び正の屈折率を有するレンズを備えてもよい。ここで、回折光学素子に形成された円形溝又は円形孔は、回折光学素子に凹状に窪んだ形状又は回折光学素子を貫通する形状に形成されてもよい。また、このような正の屈折率を有するレンズは、回折光学素子に対して平行光が入射する方向の反対側に配置される。
本実施形態以外にも、ベッセルビーム形成部は、ホログラム構造体などの様々な形態で構成することができる。
図６は数式４を用いて異なる頂角にフォーカシングされたテラヘルツ波ビームの直径を計算した図である。
図６を参照すると、テラヘルツ波の波長（λ）が２．１４ｍｍであり、第１アキシコンレンズの屈折率（ｎ）が１．５４であり、周辺環境の平均屈折率（ｎ０）が１である場合、第１アキシコンレンズの頂角（τ）の最大値は約１１９度であり、第１アキシコンレンズの頂角（τ）の最小値は約９９度であることを確認することができる。
図７及び図８は単一レンズを用いて集光する検査装置を説明するための図である。
図７及び図８を参照すると、検査装置７００は、テラヘルツ波生成部７１０、角度変更部７２０、ベッセルビーム形成部７３０、集光部７４０及び検出部７５０を含む。
テラヘルツ波生成部７１０は、テラヘルツ波を発生することができる。
角度変更部７２０は、テラヘルツ波生成部７１０から入射するテラヘルツ波の角度が小さくなるように変更してベッセルビーム形成部７３０に入射させることができる。
ベッセルビーム形成部７３０は、角度変更部７２０から入射するテラヘルツ波を用いて検査対象物の少なくとも一部分にテラヘルツ波ベッセルビームが形成されるようにすることができる。例えば、ベッセルビーム形成部はアキシコンであってもよい。検査対象物は、ベッセルビーム形成部７３０と集光部７４０との間に形成されてもよい。
集光部７４０は、単一レンズで実現してもよい。
検出部７５０は、集光部７４０により集光されたテラヘルツ波を検出することができる。
図７を参照すると、ベッセルビーム形成部７３０であるアキシコンの頂角が１４０度である場合、検査対象物を透過して検出部７５０に入射するテラヘルツ波の半径が約５．１ｍｍであるので、検出部７５０でのテラヘルツ波の直径は約１０．２ｍｍである。
この場合、単一レンズを用いる集光部７４０から入射するテラヘルツ波のほとんどが約９ｍｍの直径を有し、ホーン（Horn）を有する検出部７５０に集光される。
図８を参照すると、検査対象物にフォーカシングされたテラヘルツ波ベッセルビームの直径をテラヘルツ波の波長以下にするためには、アキシコンの頂角を小さくしなければならない。すなわち、高分解能を実現するためにはアキシコンの頂角が小さくなければならない。よって、図７におけるアキシコンの頂角より小さい１１０度に形成した。
ベッセルビーム形成部７３０であるアキシコンの頂角が１１０度である場合、検査対象物を透過して検出部７５０に入射するテラヘルツ波の半径が約１７ｍｍであるので、検出部７５０でのテラヘルツ波の直径は約３４ｍｍである。
このように検出部７５０に入射するテラヘルツ波の直径が大きくなるにつれて、単一レンズを用いる集光部７４０から入射するテラヘルツ波の一部のみ検出部７５０に集光される。すなわち、集光部７４０から入射するテラヘルツ波の多くの部分が検出部７５０に入射しないので、検出部７５０の検出性能が著しく低下する。
図９は第１実施形態による図４のテラヘルツ波ベッセルビームを用いた高分解能検査装置を説明するための図である。
図９を参照すると、高分解能検査装置９００は、テラヘルツ波生成部９１０、角度変更部９２０、ベッセルビーム形成部９３０、第１レンズ９４０、第２レンズ９５０及び検出部９６０を含む。
テラヘルツ波生成部９１０は、テラヘルツ波を発生することができる。
角度変更部９２０は、テラヘルツ波生成部９１０から入射するテラヘルツ波の角度が小さくなるように変更してベッセルビーム形成部９３０に入射させることができる。
ベッセルビーム形成部９３０は、角度変更部９２０から入射するテラヘルツ波を用いて検査対象物の少なくとも一部分にテラヘルツ波ベッセルビームが形成されるようにすることができる。例えば、ベッセルビーム形成部はアキシコンであってもよい。
検査対象物は、ベッセルビーム形成部９３０と第１レンズ９４０との間に形成されてもよい。
ベッセルビーム形成部９３０は、テラヘルツ波ベッセルビームの直径がテラヘルツ波生成部で生成されたテラヘルツ波の波長より小さく形成される頂角を有する第１アキシコンレンズであってもよい。
第１アキシコンレンズの頂角の最大値は、数式１〜３に基づいて演算することができる。例えば、テラヘルツ波の波長（λ）が２．１４ｍｍであり、第１アキシコンレンズの屈折率（ｎ）が１．５４であり、周辺環境の平均屈折率（ｎ０）が１である場合、第１アキシコンレンズの頂角（τ）は約１１９度である。よって、第１アキシコンレンズの頂角の最大値は約１１９度である。
それに対して、第１アキシコンレンズの最小値は、第１アキシコンの屈折率による全反射が発生しない第１アキシコンレンズの頂角であり得る。本実施形態における屈折率においては、全反射による臨界角度が９９度である。よって、第１アキシコンレンズの頂角の最小値は約９９度である。
つまり、第１アキシコンレンズの頂角が最大値１１９度と最小値９９度の間に形成されると、テラヘルツ波ベッセルビームの直径がテラヘルツ波生成部で生成されたテラヘルツ波の波長より小さく形成される。
第１レンズ９４０は、ベッセルビーム形成部９３０で生成されたテラヘルツ波ベッセルビームが検査対象物を透過して発散するテラヘルツ波の角度が小さくなるように変更することができる。
第１レンズ９４０は、検査対象物を中心に第１アキシコンレンズ９３０に対称となるように配置される第２アキシコンレンズであってもよい。
第２アキシコンレンズ９５０は、第１アキシコンレンズ９３０と同じ大きさの頂角を有するようにしてもよい。この場合、第２アキシコンレンズの大きさは、第１アキシコンレンズ９３０の大きさより小さくても、同じでも、大きくてもよい。第２アキシコンレンズの頂角が第１アキシコンレンズ９３０と同じ場合、テラヘルツ波が検出部９５０に集光される効率が最もよい。
もし、角度変更部９２０が第１凸レンズの場合、第２レンズ９５０は、検査対象物を中心に第１凸レンズに対称となるように配置される第２凸レンズであってもよい。
テラヘルツ波の波長（λ）が２．１４ｍｍであり、ベッセルビーム形成部９３０の第１アキシコンレンズが１１０度である場合、検出部９６０でのテラヘルツ波の半径が０．００６ｍｍであるので、テラヘルツ波の直径は０．０１２ｍｍである。
第１レンズ９４０及び第２レンズ９５０を用いてテラヘルツ波を集光することにより、検出部９６０に集光されるテラヘルツ波の直径が図８における検出部９５０に集光されるテラヘルツ波の直径より著しく小さいので、集光効率を高めることができる。
よって、第１レンズ９４０及び第２レンズ９５０を用いてテラヘルツ波を集光すると、第１アキシコンレンズの頂角が小さい場合も、高い集光効率を有し、分解能を著しく向上させることができ、高解像度の検査画像を取得することができる。
図１０は第２実施形態による図４の高分解能検査装置を説明するための図である。
図１０を参照すると、高分解能検査装置１０００は、テラヘルツ波生成部１０１０、角度変更部１０２０、ベッセルビーム形成部１０３０、検査対象物１０４０、第１レンズ１０５０、第２レンズ１０６０及び検出部１０７０を含む。
テラヘルツ波生成部１０１０は、テラヘルツ波を発生することができる。
角度変更部１０２０は、テラヘルツ波生成部１０１０から入射するテラヘルツ波の角度が小さくなるように変更してベッセルビーム形成部１０３０に入射させることができる。
ベッセルビーム形成部１０３０は、角度変更部１０２０から入射するテラヘルツ波を用いて検査対象物の少なくとも一部分にテラヘルツ波ベッセルビームが形成されるようにすることができる。例えば、ベッセルビーム形成部はアキシコンであってもよい。
検査対象物は、ベッセルビーム形成部１０３０と集光部１０４０との間に形成されてもよい。
ベッセルビーム形成部１０３０は、テラヘルツ波ベッセルビームの直径がテラヘルツ波生成部で生成されたテラヘルツ波の波長より小さく形成される頂角を有する第１アキシコンレンズであってもよい。
第１レンズ１０４０は、テラヘルツ波ベッセルビームが検査対象物を透過して発散するテラヘルツ波の角度が小さくなるように変更する第３凸レンズであってもよい。
第２レンズ１０５０は、光軸に垂直な軸を中心に第３凸レンズに対称となるように配置される第４凸レンズであってもよい。
テラヘルツ波の波長（λ）が２．１４ｍｍである場合、検査対象物を透過して検出部１０７０に入射するテラヘルツ波の半径が約２．５ｍｍであるので、検出部でのテラヘルツ波の直径は約５ｍｍである。
第１レンズ１０４０及び第２レンズ１０５０を用いてテラヘルツ波を集光することにより、図８における検出部３５０に集光されるテラヘルツ波の直径より著しく小さいので、集光効率を高めることができる。よって、本実施形態による高分解能検査装置は、第１アキシコンレンズの頂角が小さい場合も、高い集光効率を有し、分解能を著しく向上させることができ、高解像度の検査画像を取得することができる。
図１１は第３実施形態による図４の高分解能検査装置を説明するための図である。
図１１を参照すると、高分解能検査装置１１００は、テラヘルツ波生成部１１１０、角度変更部１１２０、ベッセルビーム形成部１１３０、検査対象物１１４０、第１レンズ１１５０、第２レンズ１１６０及び検出部１１７０を含む。
テラヘルツ波生成部１１１０は、テラヘルツ波を発生することができる。
角度変更部１１２０は、テラヘルツ波生成部１１１０から入射するテラヘルツ波の角度が小さくなるように変更してベッセルビーム形成部１１３０に入射させることができる。
ベッセルビーム形成部１１３０は、角度変更部１１２０から入射するテラヘルツ波を用いて検査対象物の少なくとも一部分にテラヘルツ波ベッセルビームが形成されるようにすることができる。例えば、ベッセルビーム形成部はアキシコンであってもよい。
検査対象物は、ベッセルビーム形成部１１３０と集光部１１４０との間に形成されてもよい。
ベッセルビーム形成部１１３０は、テラヘルツ波ベッセルビームの直径がテラヘルツ波生成部で生成されたテラヘルツ波の波長より小さく形成される頂角を有する第１アキシコンレンズであってもよい。
第１レンズ１１４０は、検査対象物を中心に第１アキシコンレンズ１１３０に対称となるように配置される第２アキシコンレンズであってもよい。
第２アキシコンレンズは、第１アキシコンレンズ１１３０と同じ大きさの頂角を有するようにしてもよい。
第２レンズ１１５０は、第２アキシコンレンズ１１４０と同じ形状を有し、光軸に垂直な軸を中心に第２アキシコンレンズ１１４０に対称となるように配置されるようにしてもよい。
テラヘルツ波の波長（λ）が２．１４ｍｍである場合、検査対象物を透過して検出部１１６０に入射するテラヘルツ波の半径が約１．７ｍｍであるので、検出部１１６０でのテラヘルツ波の直径は約３．４ｍｍである。
第１レンズ１１４０及び第２レンズ１１５０を用いてテラヘルツ波を集光することにより、図８における検出部３５０に集光されるテラヘルツ波の直径より著しく小さいので、集光効率を高めることができる。よって、本実施形態による高分解能検査装置は、第１アキシコンレンズの頂角が小さい場合も、高い集光効率を有し、分解能を著しく向上させることができ、高解像度の検査画像を取得することができる。
図１２及び図１３は図８〜図１１の装置を用いて検査対象物を測定した透過画像である。
具体的には、図１２は図８で説明した装置を用いて検査対象物を測定したものであり、図１３は図８〜図１１で説明した装置を用いて検査対象物を測定したものである。
図１２を参照すると、単一レンズのみで集光して取得された透過画像であって、検査対象物を全く識別できないことを確認することができる。
それに対して、図１３を参照すると、図８〜図１１のレンズ構成で集光して取得された透過画像であって、検査対象物を鮮明に識別できることを確認することができる。
このように、本発明によるベッセルビームを用いた高分解能検査装置を用いると、高分解能の画像を取得することができる。
図１４は本発明のさらに他の実施形態によるテラヘルツ波ベッセルビームを用いた高分解能検査装置を説明するための図である。
図１４を参照すると、ベッセルビームを用いた高分解能検査装置１４００は、テラヘルツ波光学ヘッド１４１０、検査対象物１４２０及びテラヘルツ波集光ヘッド１４３０を含んでもよい。図１４には図示していないが、本実施形態においても、図１のスキャナ１１０、第１移送部１５０及び第２移送部１６０がさらに構成されてもよい。
テラヘルツ波光学ヘッド１４１０は、テラヘルツ波生成部１４１１、角度変更部１４１２、ベッセルビーム形成部１４１３及びリングビーム形成部１４１４を含んでもよい。本実施形態においては、テラヘルツ波光学ヘッド１４１０が角度変更部１４１２、ベッセルビーム形成部１４１３及びリングビーム形成部１４１４を全て含む場合を説明するが、テラヘルツ波光学ヘッド１４１０は、角度変更部１４１２、ベッセルビーム形成部１４１３及びリングビーム形成部１４１４の一部のみを含むように実現してもよい。
テラヘルツ波生成部１４１１は、テラヘルツ波を発生することができる。
角度変更部１４１２は、テラヘルツ波生成部１４１１から入射するテラヘルツ波の角度が小さくなるように変更してベッセルビーム形成部１４１３に入射させることができる。例えば、角度変更部１４１２は、入射したテラヘルツ波を光軸に対して所定角度以下に小さくなるように変更するか又は平行にすることができる。角度変更部１４１２は、入射したテラヘルツ波を平行に屈折させる凸レンズ、又は入射したテラヘルツ波を平行に反射させる放物面鏡などであってもよい。
ベッセルビーム形成部１４１３は、角度変更部１４１２から入射するテラヘルツ波を用いてテラヘルツ波ベッセルビームを生成することができる。
角度変更部１４１２が備えられていない場合、ベッセルビーム形成部１４１３は、テラヘルツ波生成部１４１１から入射するテラヘルツ波を用いてテラヘルツ波ベッセルビームを形成することができる。
ベッセルビーム形成部１４１３は現実的に理想的なベッセルビームを形成することが困難であるので、ベッセルビーム形成部１４１３により形成されるベッセルビームはＱｕａｓｉ−Ｂｅｓｓｅｌ Ｂｅａｍ（ＱＢＢ）といえる。このようなベッセルビーム形成部１４１３によりベッセルビームを形成する構成については、図５で詳細に説明した。
ベッセルビーム形成部１４１３は、角度変更部１４１２により角度が変更されたテラヘルツ波がベッセルビーム形成部１４１３の入光面に対して垂直に入射するように配置されてもよい。
ベッセルビーム形成部１４１３は、検査対象物にフォーカシングされたテラヘルツ波ベッセルビームの直径がテラヘルツ波生成部で生成されたテラヘルツ波の波長より小さく形成される頂角を有する第４アキシコンレンズであってもよい。本実施形態においては、波長以下のテラヘルツ波ベッセルビームの直径を形成する頂角を最大頂角と定義する。
この場合、第４アキシコンレンズの頂角（τ）の最大値は、検査対象物にフォーカシングされたテラヘルツ波ベッセルビームの半値幅（Full Width at Half Maximum）の直径（ρＦＷＨＭ）、波長（λ）及び屈折率（ｎ，ｎ０）を用いて下数学式の方程式により計算することができる。その詳細については、図４で説明したので以下では省略する。
リングビーム形成部１４１４は、テラヘルツ波ベッセルビームを用いてリング（ring）ビームを形成し、形成されたリング（ring）ビームを検査対象物１４２０に集光することができる。
例えば、リングビーム形成部１４２０は、ベッセルビーム形成部１４１３を介してフォーカシングされて発散するテラヘルツ波ベッセルビームを再びリング状の円形ビームの形態で検査対象物に集光することができる。
例えば、リングビーム形成部１４２０は、リング（ring）ビームを形成し、前記形成されたリング（ring）ビームを検査対象物に集光する第３レンズであってもよい。
リングビーム形成部１４２０については、図１５〜図２３で具体的に説明する。
検査対象物１４２０とは、検査を行う対象物を意味し、テラヘルツ波光学ヘッド１４１０とテラヘルツ波集光ヘッド１４３０との間に配置されてもよい。
テラヘルツ波集光ヘッド１４３０は、リングビーム検出部１４３１及び散乱光検出部１４３２を含んでもよい。図示していないが、本実施形態においては、図４〜図１１で説明した第１レンズ及び第２レンズ（「集光部」）を、検査対象物１４２０とテラヘルツ波集光ヘッド１４３０との間にさらに含んでもよい。よって、第１レンズ及び第２レンズは、検査対象物１４２０を透過したリングビームをリングビーム検出部１４３１に集光することにより、検査装置の分解能を向上させることができる。
リングビーム検出部１４３１は、検査対象物１４２０を透過したリングビームを検出することができる。
散乱光検出部１４３２は、検査対象物１４２０から生成された散乱光を検出することができる。例えば、散乱光検出部１４３２は、検査対象物１４２０から反射する散乱光を検出する反射散乱光検出部、又は検査対象物１４２０から透過する散乱光を検出する透過散乱光検出部を含んでもよい。
画像生成部（図示せず）は、リングビーム検出部１４３１及び散乱光検出部１４３２により検出されたベッセルビームを用いて画像を生成することができる。生成された画像は、ディスプレイ部（図示せず）に表示されるようにしてもよい。
ベッセルビームを用いた高分解能検査装置は、テラヘルツ波の損失なくリングビームを形成し、透明な検査対象物に対するコントラスト（contrast）を向上させることができる。
また、ベッセルビームを用いた高分解能検査装置は、検査対象物から生成される散乱光を検出することにより、透明な検査対象物に対するコントラスト（contrast）を向上させることができる。
さらに、ベッセルビームを用いた高分解能検査装置は、散乱光検出部が生成されたリングビームの内部に配置されるようにすることにより、散乱光検出部の追加による別途の空間が必要なくなり、小型化が可能である。
ベッセルビームを用いた高分解能検査装置は、高分解能を実現するためにベッセルビーム形成部のアキシコンの頂角を小さくしても、リングビーム形成部のレンズを２つ用いることにより、生成されるリングビームの直径を小さくし、高分解能の画像を取得することができる。
図１５は第１実施形態による図１４のテラヘルツ波ベッセルビームを用いた高分解能検査装置を説明するための図である。
図１５を参照すると、ベッセルビームを用いた高分解能検査装置１５００は、テラヘルツ波生成部１５１０、角度変更部１５２０、ベッセルビーム形成部１５３０、リングビーム形成部１５４０、検査対象物１５５０、リングビーム検出部１５６０、透過散乱光検出部１５７０及び反射散乱光検出部１５７１を含む。
テラヘルツ波生成部１５１０は、テラヘルツ波を発生することができる。
角度変更部１５２０は、テラヘルツ波生成部１５１０から入射するテラヘルツ波の角度が小さくなるように変更してベッセルビーム形成部１５３０に入射させることができる。
ベッセルビーム形成部１５３０は、角度変更部１５２０から入射するテラヘルツ波を用いてテラヘルツ波ベッセルビームを形成することができる。例えば、ベッセルビーム形成部はアキシコンであってもよい。
リングビーム形成部１５４０は、ベッセルビーム形成部１５３０から入射したテラヘルツ波ベッセルビームを用いてリング（ring）ビームを形成し、形成されたリング（ring）ビームを検査対象物１５５０に集光する第３レンズであってもよい。
リングビーム検出部１５６０は、検査対象物１５５０を透過したリングビームを検出することができる。
透過散乱光検出部１５７０は、検査対象物１５５０から透過する散乱光を検出することができる。例えば、透過散乱光検出部１５７０は、第３レンズから入射するリングビームの内部に配置されるようにしてもよい。このように、透過散乱光検出部１５７０をリングビームの内部に配置することにより、透過散乱光検出部１５７０をさらに備えても装置全体の大きさに変化がないという利点がある。
反射散乱光検出部１５７１は、リングビーム形成部である第３レンズ１５４０から出射されるリングビームの内部に配置され、第３レンズ１５４０内に備えられるようにしてもよい。
図１６は図１５のリングビーム形成部１５４０を具体化した図である。
図１６を参照すると、リングビーム形成部１５４０は、反射散乱光検出部１５７１を収容する部材を含んでもよい。例えば、リングビーム形成部１５４０は孔（hole）１６００を備え、反射散乱光検出部１５７１は孔１６００の内部に配置されるようにしてもよい。例えば、反射散乱光検出部１５７１は、リングビーム形成部１６４０の内部に配置され、第３レンズ１５４０から出射されるリングビームの内部に配置されるようにしてもよい。このように、反射散乱光検出部１５７１をリングビーム形成部１５４０の内部に配置することにより、反射散乱光検出部１５７１をさらに備えても装置全体の大きさに変化がないという利点がある。
ベッセルビームを用いた高分解能検査装置は、検査対象物から生成される散乱光を検出することにより、透明な検査対象物に対するコントラスト（contrast）を向上させることができる。
また、ベッセルビームを用いた高分解能検査装置は、散乱光検出部が生成されたリングビームの内部に配置されるようにすることにより、散乱光検出部の追加による別途の空間が必要なくなり、小型化が可能である。
図１７は第２実施形態による図１４のテラヘルツ波ベッセルビームを用いた高分解能検査装置を説明するための図である。
図１７を参照すると、ベッセルビームを用いた高分解能検査装置１７００は、テラヘルツ波生成部１７１０、角度変更部１７２０、ベッセルビーム形成部１７３０、リングビーム形成部１７４０、検査対象物１７５０、リングビーム検出部１７６０、経路変更部１７７０、透過散乱光検出部１７８０及び反射散乱光検出部１７８１を含む。
テラヘルツ波生成部１７１０、角度変更部１７２０、ベッセルビーム形成部１７３０、リングビーム形成部１７４０及び検査対象物１７５０については、既に説明したので以下では省略する。
リングビーム検出部１７６０は、検査対象物１７５０を透過したリングビームを検出することができる。
経路変更部１７７０は、検査対象物１７５０から反射する散乱光の経路を変更することができる。例えば、経路変更部１７７０は、検査対象物１７５０から反射する散乱光を反射散乱光検出部１７８１に入射させることができる。
経路変更部１７７０は、散乱光を反射散乱光検出部１７８１に入射させることのできる様々なタイプの装置であり得る。
リングビーム形成部１７４０は、経路変更部１７７０を収容する部材を含んでもよい。
透過散乱光検出部１７８０は、検査対象物１７５０から透過する散乱光を検出することができる。例えば、透過散乱光検出部１７８０は、第３レンズから入射するリングビームの内部に配置されるようにしてもよい。このように、透過散乱光検出部１７８０をリングビームの内部に配置することにより、透過散乱光検出部１７８０をさらに備えても装置全体の大きさに変化がないという利点がある。
反射散乱光検出部１７８１は、経路変更部１７７０から入射する散乱光を検出することができる。
ベッセルビームを用いた高分解能検査装置は、検査対象物から生成される散乱光を検出することにより、透明な検査対象物に対するコントラスト（contrast）を向上させることができる。
図１８は第３実施形態による図１４のテラヘルツ波ベッセルビームを用いた高分解能検査装置を説明するための図である。
図１８を参照すると、ベッセルビームを用いた高分解能検査装置１８００は、テラヘルツ波生成部１８１０、角度変更部１８２０、ベッセルビーム形成部１８３０、リングビーム形成部１８４０、１８５０、検査対象物１８６０、リングビーム検出部１８７０、透過散乱光検出部１８８０及び反射散乱光検出部１８８１を含む。
テラヘルツ波生成部１８１０、角度変更部１８２０、ベッセルビーム形成部１８３０、検査対象物１８６０、リングビーム検出部１８７０、透過散乱光検出部１８８０及び反射散乱光検出部１８８１については、図１７で説明したので、本実施形態においては説明を省略する。
リングビーム形成部１８４０、１８５０は、前記ベッセルビーム形成部から入射するテラヘルツ波ベッセルビームの角度が小さくなるように変更して第３レンズ１８５０に入射させる第４レンズ１８４０、及び第４レンズ１８４０から入射したテラヘルツ波ベッセルビームを用いてリング（ring）ビームを形成し、形成されたリング（ring）ビームを検査対象物１８６０に集光する第１レンズ１８５０を含んでもよい。
ベッセルビーム形成部１８３０が第４アキシコンレンズである場合、第４レンズ１８４０は、光軸に垂直な線を中心に第４アキシコンレンズ１８３０に対称となるように配置される第５アキシコンレンズであってもよい。
第５アキシコンレンズ１８４０は、第４アキシコンレンズ１８３０と同じ大きさの頂角を有するようにしてもよい。この場合、第５アキシコンレンズの大きさは、第４アキシコンレンズ１８３０の大きさより小さくても、同じでも、大きくてもよい。
第３レンズ１８５０は、第５アキシコンレンズ１８４０と同じ形状を有し、光軸に垂直な軸を中心に第５アキシコンレンズ１８４０に対称となるように配置される第６アキシコンレンズであってもよい。
このように、リングビーム形成部を第４レンズ１８４０及び第３レンズ１８５０を用いて実現することにより、分解能を向上させるために第４アキシコンレンズの頂角を小さくした場合も、検査対象物に入射するリングビームの直径を小さくすることができる。よって、分解能を著しく向上させることができ、高解像度の反射及び透過検査画像を取得することができる。
図１９は第４実施形態による図１４のテラヘルツ波ベッセルビームを用いた高分解能検査装置を説明するための図である。
図１９を参照すると、ベッセルビームを用いた高分解能検査装置１９００は、テラヘルツ波生成部１９１０、角度変更部１９２０、ベッセルビーム形成部１９３０、リングビーム形成部１９４０、１９５０、検査対象物１９６０、リングビーム検出部１９７０、透過散乱光検出部１９８０及び反射散乱光検出部１９８１を含む。
テラヘルツ波生成部１９１０、角度変更部１９２０、ベッセルビーム形成部１９３０、検査対象物１９６０、リングビーム検出部１９７０、透過散乱光検出部１９８０及び反射散乱光検出部１９８１については、図１７で説明したので、本実施形態においては説明を省略する。
角度変更部１９２０は、テラヘルツ波生成部１９１０から入射するテラヘルツ波の角度が小さくなるように変更する第５凸レンズであってもよい。
リングビーム形成部１９４０、１９５０は、ベッセルビーム形成部から入射するテラヘルツ波ベッセルビームの角度が小さくなるように変更して第３レンズに入射させる第４レンズ１９４０、及び第４レンズ１９４０から入射したテラヘルツ波ベッセルビームを用いてリング（ring）ビームを形成し、形成されたリング（ring）ビームを検査対象物１９６０に集光する第３レンズ１９５０を含んでもよい。
第４レンズ１９４０は、テラヘルツ波ベッセルビームが検査対象物を透過して発散するテラヘルツ波の角度が小さくなるように変更する第７凸レンズであってもよい。
第３レンズ１９５０は、光軸に垂直な軸を中心に角度変更部１９２０である第５凸レンズに対称となるように配置され、第４レンズ１９４０である第７凸レンズに対向して配置される第８凸レンズであってもよい。第７凸レンズと第８凸レンズとは、同じ形状／大きさを有するものであってもよい。
このように、リングビーム形成部を第２レンズ及び第１レンズを用いて実現することにより、分解能を向上させるために第４アキシコンレンズの頂角を小さくした場合も、検査対象物に入射するリングビームの直径を小さくすることができる。よって、分解能を著しく向上させることができ、高解像度の反射及び透過検査画像を取得することができる。
図２０は第５実施形態による図１４のテラヘルツ波ベッセルビームを用いた高分解能検査装置を説明するための図である。
図２０を参照すると、ベッセルビームを用いた高分解能検査装置２０００は、テラヘルツ波生成部２０１０、角度変更部２０２０、ベッセルビーム形成部２０３０、リングビーム形成部２０４０、２０５０、検査対象物２０６０、リングビーム検出部２０７０、透過散乱光検出部２０８０及び反射散乱光検出部２０８１を含む。
テラヘルツ波生成部２０１０、角度変更部２０２０、ベッセルビーム形成部２０３０、検査対象物２０６０、リングビーム検出部２０７０、透過散乱光検出部２０８０及び反射散乱光検出部２０８１については、図１７で説明したので、本実施形態においては説明を省略する。
角度変更部２０２０は、テラヘルツ波生成部２０１０から入射するテラヘルツ波の角度が小さくなるように変更する第５凸レンズであってもよい。
リングビーム形成部２０４０、２０５０は、前記ベッセルビーム形成部から入射するテラヘルツ波ベッセルビームの角度が小さくなるように変更して第３レンズ２０５０に入射させる第４レンズ２０４０、及び第４レンズ２０４０から入射したテラヘルツ波ベッセルビームを用いてリング（ring）ビームを形成し、形成されたリング（ring）ビームを検査対象物２０６０に集光する第３レンズ２０５０を含んでもよい。
ベッセルビーム形成部２０３０が第４アキシコンレンズである場合、第４レンズ２０４０は、光軸に垂直な線を中心に第４アキシコンレンズ２０３０に対称となるように配置される第５アキシコンレンズであってもよい。
第３レンズ２０５０は、光軸に垂直な軸を中心に角度変更部２０２０である第４凸レンズに対称となるように配置される第６凸レンズであってもよい。
このように、リングビーム形成部を第２レンズ及び第１レンズを用いて実現することにより、分解能を向上させるために第４アキシコンレンズの頂角を小さくした場合も、検査対象物に入射するリングビームの直径を小さくすることができる。よって、分解能を著しく向上させることができ、高解像度の反射及び透過検査画像を取得することができる。
図２１は第６実施形態による図１４のテラヘルツ波ベッセルビームを用いた高分解能検査装置を説明するための図である。
図２１を参照すると、ベッセルビームを用いた高分解能検査装置２１００は、テラヘルツ波生成部２１１０、角度変更部２１２０、ベッセルビーム形成部２１３０、リングビーム形成部２１４０、２１５０、検査対象物２１６０、リングビーム検出部２１７０、経路変更部２１８０、透過散乱光検出部２１９０及び反射散乱光検出部２１９１を含む。
テラヘルツ波生成部２１１０、角度変更部２１２０、ベッセルビーム形成部２１３０、検査対象物２１６０、リングビーム検出部２１７０、経路変更部２１８０、透過散乱光検出部２１９０及び反射散乱光検出部２１９１については、図１７で説明したので、本実施形態においては説明を省略する。
リングビーム形成部２１４０、２１５０は、前記ベッセルビーム形成部から入射するテラヘルツ波ベッセルビームの角度が小さくなるように変更して第３レンズ２１５０に入射させる第２レンズ２１４０、及び第４レンズ２１４０から入射したテラヘルツ波ベッセルビームを用いてリング（ring）ビームを形成し、形成されたリング（ring）ビームを検査対象物２１６０に集光する第３レンズ２１５０を含んでもよい。
ベッセルビーム形成部２１３０が第４アキシコンレンズである場合、第４レンズ２１４０は、光軸に垂直な線を中心に第４アキシコンレンズ２１３０に対称となるように配置される第５アキシコンレンズであってもよい。
第５アキシコンレンズ２１４０は、第４アキシコンレンズ２１３０と同じ大きさの頂角を有するようにしてもよい。この場合、第５アキシコンレンズの大きさは、第４アキシコンレンズ２１３０の大きさより小さくても、同じでも、大きくてもよい。第５アキシコンレンズの頂角が第４アキシコンレンズ２１３０と同じ場合、テラヘルツ波が検出部２１７０に集光される効率が最もよい。
第３レンズ２１５０は、第５アキシコンレンズ２１４０と同じ形状を有し、光軸に垂直な軸を中心に第５アキシコンレンズ２１４０に対称となるように配置される第５アキシコンレンズであってもよい。
図２２は第７実施形態による図１４のテラヘルツ波ベッセルビームを用いた高分解能検査装置を説明するための図である。
図２２を参照すると、ベッセルビームを用いた高分解能検査装置２２００は、テラヘルツ波生成部２２１０、角度変更部２２２０、ベッセルビーム形成部２２３０、リングビーム形成部２２４０、２２５０、検査対象物２２６０、リングビーム検出部２２７０、経路変更部２２８０、透過散乱光検出部２２９０及び反射散乱光検出部２２９１を含む。
テラヘルツ波生成部２２１０、角度変更部２２２０、ベッセルビーム形成部２２３０、検査対象物２２６０、リングビーム検出部２２７０、経路変更部２２８０、透過散乱光検出部２２９０及び反射散乱光検出部２２９１については、図１７で説明したので、本実施形態においては説明を省略する。
角度変更部２２２０は、テラヘルツ波生成部２２１０から入射するテラヘルツ波の角度が小さくなるように変更する第５凸レンズであってもよい。
リングビーム形成部２２４０、２２５０は、ベッセルビーム形成部から入射するテラヘルツ波ベッセルビームの角度が小さくなるように変更して第３レンズ２２５０に入射させる第４レンズ２２４０、及び第４レンズ２２４０から入射したテラヘルツ波ベッセルビームを用いてリング（ring）ビームを形成し、形成されたリング（ring）ビームを検査対象物２２６０に集光する第３レンズ２２５０を含んでもよい。
第３レンズ２２４０は、テラヘルツ波ベッセルビームが検査対象物を透過して発散するテラヘルツ波の角度が小さくなるように変更する第７凸レンズであってもよい。
第３レンズ２２５０は、光軸に垂直な軸を中心に角度変更部２２２０である第５凸レンズに対称となるように配置され、第４レンズ２２４０である第７凸レンズに対向して配置される第８凸レンズであってもよい。
図２３は第８実施形態による図１４のテラヘルツ波ベッセルビームを用いた高分解能検査装置を説明するための図である。
図２３を参照すると、ベッセルビームを用いた高分解能検査装置２３００は、テラヘルツ波生成部２３１０、角度変更部２３２０、ベッセルビーム形成部２３３０、リングビーム形成部２３４０、２３５０、検査対象物２３６０、リングビーム検出部２３７０、経路変更部２３８０、透過散乱光検出部２３９０及び反射散乱光検出部２３９１を含む。
テラヘルツ波生成部２３１０、角度変更部２３２０、ベッセルビーム形成部２３３０、リングビーム形成部２３４０、２３５０、検査対象物２３６０、リングビーム検出部２３７０、経路変更部２３８０、透過散乱光検出部２３９０及び反射散乱光検出部２３９１については、図１７で説明したので、本実施形態においては説明を省略する。
角度変更部２３２０は、テラヘルツ波生成部２３１０から入射するテラヘルツ波の角度が小さくなるように変更する第４凸レンズであってもよい。
リングビーム形成部２３４０、２３５０は、ベッセルビーム形成部から入射するテラヘルツ波ベッセルビームの角度が小さくなるように変更して第３レンズ２３５０に入射させる第４レンズ２３４０、及び第４レンズ２３４０から入射したテラヘルツ波ベッセルビームを用いてリング（ring）ビームを形成し、形成されたリング（ring）ビームを検査対象物２３６０に集光する第３レンズ２３５０を含んでもよい。
ベッセルビーム形成部２３３０が第４アキシコンレンズである場合、第４レンズ２３４０は、光軸に垂直な線を中心に第４アキシコンレンズ２３３０に対称となるように配置される第５アキシコンレンズであってもよい。
第３レンズ２３５０は、光軸に垂直な軸を中心に角度変更部２３２０である第５凸レンズに対称となるように配置される第６凸レンズであってもよい。
前述した実施形態は、様々な変形が行われるように、各実施形態の全部又は一部を選択的に組み合わせて構成してもよい。
また、実施形態はその説明のためのものであり、その制限のためのものではないことに注意すべきである。さらに、本発明の技術分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術思想の範囲で様々な実施形態が可能であることを理解するであろう。

Claims (22)

  1. テラヘルツ波ベッセルビームが検査対象物を透過して発散するテラヘルツ波の角度が小さくなるように変更する第１レンズと、
    前記第１レンズを通過したテラヘルツ波を検出部に集光する第２レンズとを含む、高分解能テラヘルツ波集光モジュール。
  2. 前記第１レンズは、
    前記検査対象物を中心に第１アキシコンレンズに対称となるように配置される第２アキシコンレンズであり、
    前記第１アキシコンレンズは、
    前記テラヘルツ波ベッセルビームを形成し、前記検出部に入射するテラヘルツ波の直径がテラヘルツ波生成部で生成されたテラヘルツ波の波長より小さく形成される頂角を有する、請求項１に記載の高分解能テラヘルツ波集光モジュール。
  3. 前記第２アキシコンレンズは、
    前記第１アキシコンレンズと同じ大きさの頂角を有する、請求項２に記載の高分解能テラヘルツ波集光モジュール。
  4. 前記第２レンズは、
    前記検査対象物を中心に第１凸レンズに対称となるように配置される第２凸レンズであり、
    前記第１凸レンズは、
    前記テラヘルツ波生成部から入射するテラヘルツ波の角度が小さくなるように変更する、請求項２に記載の高分解能テラヘルツ波集光モジュール。
  5. 前記第２レンズは、
    前記第２アキシコンレンズと同じ形状を有し、光軸に垂直な軸を中心に前記第２アキシコンレンズに対称となるように配置される、請求項２に記載の高分解能テラヘルツ波集光モジュール。
  6. 前記第１レンズは、
    前記テラヘルツ波ベッセルビームが前記検査対象物を透過して発散するテラヘルツ波の角度が小さくなるように変更する第３凸レンズである、請求項１に記載の高分解能テラヘルツ波集光モジュール。
  7. 前記第２レンズは、
    光軸に垂直な軸を中心に前記第３凸レンズに対称となるように配置される第４凸レンズである、請求項６に記載の高分解能テラヘルツ波集光モジュール。
  8. テラヘルツ波ベッセルビームを用いてリングビームを形成し、前記形成されたリングビームを検査対象物に集光するリングビーム形成部と、
    前記検査対象物から生成された散乱光を検出する散乱光検出部とを含む、散乱光検出モジュール。
  9. 前記リングビーム形成部は、
    リングビームを形成し、前記形成されたリングビームを前記検査対象物に集光する第３レンズを含む、請求項８に記載の散乱光検出モジュール。
  10. 前記散乱光検出部は、
    前記第３レンズから出射されるリングビームの内部に備えられ、前記検査対象物から反射する散乱光を検出する反射散乱光検出部を含む、請求項９に記載の散乱光検出モジュール。
  11. 前記散乱光検出部は、
    前記第３レンズから入射するリングビームの内部に配置され、前記検査対象物から透過する散乱光を検出する透過散乱光検出部を含む、請求項９に記載の散乱光検出モジュール。
  12. 前記第３レンズは、
    前記検査対象物から反射する散乱光の経路を変更する経路変更部を含み、
    前記反射散乱光検出部は、
    前記経路変更部から入射する散乱光を検出する、請求項９に記載の散乱光検出モジュール。
  13. テラヘルツ波を生成するテラヘルツ波生成部と、
    前記テラヘルツ波生成部から入射するテラヘルツ波を用いて検査対象物にテラヘルツ波ベッセルビームが形成されるようにするベッセルビーム形成部と、
    前記テラヘルツ波ベッセルビームが前記検査対象物を透過して発散するテラヘルツ波の角度が小さくなるように変更する第１レンズと、
    前記第１レンズを通過したテラヘルツ波を検出部に集光する第２レンズと、
    前記第２レンズにより集光されたテラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部とを含む、テラヘルツ波ベッセルビームを用いた高分解能検査装置。
  14. 前記ベッセルビーム形成部は、
    前記テラヘルツ波ベッセルビームの直径が前記テラヘルツ波生成部で生成されたテラヘルツ波の波長より小さく形成される頂角を有する第１アキシコンレンズである、請求項１３に記載のテラヘルツ波ベッセルビームを用いた高分解能検査装置。
  15. 前記第１レンズは、
    前記検査対象物を中心に前記第１アキシコンレンズに対称となるように配置される第２アキシコンレンズである、請求項１４に記載のテラヘルツ波ベッセルビームを用いた高分解能検査装置。
  16. 前記第２アキシコンレンズは、
    前記第１アキシコンレンズと同じ大きさの頂角を有する、請求項１５に記載のテラヘルツ波ベッセルビームを用いた高分解能検査装置。
  17. テラヘルツ波を生成するテラヘルツ波生成部と、
    前記テラヘルツ波生成部から入射するテラヘルツ波を用いてテラヘルツ波ベッセルビームを生成するベッセルビーム形成部と、
    前記テラヘルツ波ベッセルビームを用いてリングビームを形成し、前記形成されたリングビームを検査対象物に集光するリングビーム形成部と、
    前記検査対象物から生成された散乱光を検出する散乱光検出部と、
    前記検査対象物を透過したリングビームを検出するリングビーム検出部とを含む、テラヘルツ波ベッセルビームを用いた高分解能検査装置。
  18. 前記リングビーム形成部は、
    リングビームを形成し、前記形成されたリングビームを前記検査対象物に集光する第３レンズを含む、請求項１７に記載のテラヘルツ波ベッセルビームを用いた高分解能検査装置。
  19. 検査対象物の形状をスキャンするスキャナと、
    テラヘルツ波を生成し、前記生成されたテラヘルツ波を前記検査対象物に照射するテラヘルツ波光学ヘッドと、
    前記検査対象物を透過したテラヘルツ波を検出するテラヘルツ波集光ヘッドと、
    前記スキャナでスキャンされた検査対象物の形状に応じて、前記テラヘルツ波光学ヘッドを移動させる第１移送部と、
    前記第１移送部に同期化され、前記テラヘルツ波集光ヘッドを前記テラヘルツ波光学ヘッドと同様に移動させる第２移送部とを含む、テラヘルツ波ベッセルビームを用いた高分解能検査装置。
  20. 前記第１移送部は、
    前記生成されたテラヘルツ波の焦点深度内に前記検査対象物が置かれるように、前記スキャンされた検査対象物の厚さに基づいて前記検査対象物及び前記テラヘルツ波光学ヘッドが所定の距離を維持するように前記テラヘルツ波光学ヘッドを移動させる、請求項１９に記載のテラヘルツ波ベッセルビームを用いた高分解能検査装置。
  21. 前記テラヘルツ波光学ヘッドは、
    テラヘルツ波を生成するテラヘルツ波生成部と、
    前記テラヘルツ波生成部から入射するテラヘルツ波を用いて前記検査対象物にテラヘルツ波ベッセルビームが形成されるようにするベッセルビーム形成部とを含み、
    前記テラヘルツ波集光ヘッドは、
    前記テラヘルツ波ベッセルビームが前記検査対象物を透過して発散するテラヘルツ波の角度が小さくなるように変更する第１レンズと、
    前記第１レンズを通過したテラヘルツ波を検出部に集光する第２レンズと、
    前記第２レンズにより集光されたテラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部とを含む、請求項１９に記載のテラヘルツ波ベッセルビームを用いた高分解能検査装置。
  22. 前記テラヘルツ波光学ヘッドは、
    テラヘルツ波を生成するテラヘルツ波生成部と、
    前記テラヘルツ波生成部から入射するテラヘルツ波を用いてテラヘルツ波ベッセルビームを生成するベッセルビーム形成部と、
    前記テラヘルツ波ベッセルビームを用いてリングビームを形成し、前記形成されたリングビームを前記検査対象物に集光するリングビーム形成部とを含み、
    前記テラヘルツ波集光ヘッドは、
    前記検査対象物から生成された散乱光を検出する散乱光検出部と、
    前記検査対象物を透過したリングビームを検出するリングビーム検出部とを含む、請求項１９に記載のテラヘルツ波ベッセルビームを用いた高分解能検査装置。
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