JP6945001B2 - 検査装置、検査方法、ライブラリ生成装置、ライブラリ生成方法、コンピュータプログラム及び記録媒体 - Google Patents

検査装置、検査方法、ライブラリ生成装置、ライブラリ生成方法、コンピュータプログラム及び記録媒体 Download PDF

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Description

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及び検査方法、検査装置若しくは検査方法が界面の位置を推定するために用いるライブラリを生成するライブラリ生成装置及びライブラリ生成方法、コンピュータにこのような検査方法若しくはライブラリ生成方法を実行させるコンピュータプログラム、並びに、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。
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。
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に記載されている。具体的には、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、あるパラメータ（例えば、膜厚や、材料等）によって特定される試料が反射し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（以降、“推定波形”と称する）と実際に検出されたテラヘルツ波（以降、“検出波形”と称する）とを比較する動作を、異なるパラメータに対応する複数の推定波形を対象に複数回繰り返すことで、膜厚を推定している。
特開２０１４−１２２８７５号公報
推定波形は、以下のように生成される。まず、所望の反射率を有する基準板で反射した（或いは、所望の透過率を有する基準板を透過した）テラヘルツ波の波形の検出結果に基づいて、テラヘルツ波の基準波形が設定される。その後、当該設定された基準波形のテラヘルツ波が試料内をどのように伝搬するかが、試料のシミュレーションモデルを用いて推定される。この推定結果に基づいて、推定波形が生成される。
しかしながら、基準板の特性が試料の特性と大きく異なる可能性がある。この場合には、推定波形の推定精度が悪化してしまう可能性がある。一例として、テラヘルツ波が照射される試料の表面が相対的に粗い場合や試料の表面の形状が複雑な凹凸を含む場合には、試料の表面でテラヘルツ波が拡散反射されてしまう。その結果、試料の表面でテラヘルツ波が拡散反射されてしまう場合には、試料の表面でテラヘルツ波が拡散反射されない場合と比較して、試料内を伝搬するテラヘルツ波の強度が弱くなる。他の一例として、テラヘルツ波に対する試料の反射率（特に、試料の表面を構成する部材の反射率）が相対的に高い場合には、テラヘルツ波に対する試料の反射率が相対的に低い場合と比較して、試料内を伝搬するテラヘルツ波の強度が弱くなる。しかしながら、基準波形は、このような基準板の特性と試料の特性との違いを何ら考慮することなく取得されている。このため、試料のシミュレーションモデルを用いて推定波形が生成されたとしても、基準波形に基づいて推定される推定波形と、試料内を実際に伝搬するテラヘルツ波の波形とが、大きく乖離してしまう可能性がある。つまり、基準波形に基づいて推定される推定波形の精度が悪化してしまう可能性がある。推定波形の精度が悪化すると、推定波形に基づく膜厚の推定精度もまた悪化してしまう可能性がある。
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。
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、複数の層の界面の位置を適切に推定することが可能な検査装置及び検査方法、このような検査装置若しくは検査方法に用いられる推定波形を示すライブラリを生成するライブラリ生成装置及びライブラリ生成方法、コンピュータにこのような検査方法若しくはライブラリ生成方法を実行させるコンピュータプログラム、並びに、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。
検査装置の第１の態様は、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、前記検出波形と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に基づいて、前記複数の層の界面の位置を推定する推定部とを備え、前記ライブラリは、前記試料又は前記試料と同一仕様のサンプル部材に前記テラヘルツ波を照射することで取得される前記検出波形であるサンプル波形に基づいて生成される。
検査方法の第１の態様は、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、前記検出波形と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に基づいて、前記複数の層の界面の位置を推定する推定工程とを備え、前記ライブラリは、前記試料又は前記試料と同一仕様のサンプル部材に前記テラヘルツ波を照射することで取得される前記検出波形であるサンプル波形に基づいて生成される。
ライブラリ生成装置の第１の態様は、テラヘルツ波が照射された試料又は前記試料と同一仕様のサンプル部材からの前記テラヘルツ波の検出波形に関する波形情報を取得する取得部と、前記波形情報に基づいて、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を生成する生成部とを備える。
ライブラリ生成方法の第１の態様は、テラヘルツ波が照射された試料又は前記試料と同一仕様のサンプル部材からの前記テラヘルツ波の検出波形に関する波形情報を取得する取得工程と、前記波形情報に基づいて、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を生成する生成工程とを備える。
コンピュータプログラムの第１の態様は、コンピュータに上述した検査方法の第１の態様を実行させる。コンピュータプログラムの第２の態様は、コンピュータに上述したライブラリ生成方法の第２の態様を実行させる。
本発明の記録媒体の第１の態様は、上述したコンピュータプログラムの第１又は第２の態様が記録された記録媒体である。
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（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は、基準波形を生成する動作を示す波形図である。 図６（ａ）は、試料とは異なる基準板に照射されたテラヘルツ波の検出波形に基づいて基準波形が生成される動作を説明する波形図であり、図６（ｂ）は、試料に照射されたテラヘルツ波の検出波形に基づいて基準波形が生成される動作を説明する波形図である。 図７（ａ）は、図６（ａ）の下段に記載の基準波形（つまり、比較例の基準波形）から生成される推定波形を示す波形図であり、図７（ｂ）は、図６（ｂ）の下段に記載の基準波形ＢＷ（つまり、本実施例の基準波形）から生成される推定波形を示す波形図であり、図７（ｃ）は、試料に照射されたテラヘルツ波ＴＨｚの検出波形を示す波形図である。 図８（ａ）は、試料に照射されたテラヘルツ波の検出波形に基づいて基準波形が生成される動作を説明する波形図であり、図８（ｂ）は、サンプル部材に照射されたテラヘルツ波の検出波形に基づいて基準波形が生成される動作を説明する波形図である。 図９は、メインパルス及び付随パルスを含むテラヘルツ波の検出波形に基づいて基準波形が生成される動作を説明する波形図である。 図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、検出波形と推定波形とのマッチングを行うべき比較対象範囲の一例を示す波形図である。
以下、検査装置、検査方法、ライブラリ生成装置、ライブラリ生成方法、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。
（検査装置の実施形態）
＜１＞
検査装置の実施形態は、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、前記検出波形と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に基づいて、前記複数の層の界面の位置を推定する推定部とを備え、前記ライブラリは、前記試料又は前記試料と同一仕様のサンプル部材に前記テラヘルツ波を照射することで取得される前記検出波形であるサンプル波形に基づいて生成される。
検査装置の実施形態によれば、試料とは異なる基準板に照射されたテラヘルツ波の検出波形に基づいてライブラリ（つまり、推定波形）が生成される比較例と比較して、推定波形と試料内を実際に伝搬するテラヘルツ波の波形とが大きく乖離してしまう可能性が小さくなる。つまり、推定波形の精度が向上する。このため、推定波形に基づく界面の位置の推定精度もまた向上する。従って、検査装置の実施形態は、複数の層の界面の位置を適切に推定することができる。
＜２＞
検査装置の実施形態の他の態様では、前記ライブラリは、前記サンプル波形のうち前記試料又は前記サンプル部材の表面に対応する第１パルス波形に基づいて生成される。
この態様によれば、推定波形の精度が向上する。従って、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。
＜３＞
上述したように第１パルス波形に基づいてライブラリが生成される検査装置の他の態様では、前記ライブラリは、前記第１パルス波に基づいて設定される基準パルス波を用いたシミュレーションによって生成される。
この態様によれば、推定波形の精度が向上する。従って、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。
＜４＞
上述したように第１パルス波形に基づいてライブラリが生成される検査装置の他の態様では、前記ライブラリは、前記第１パルス波を反転することで得られる基準パルス波を用いたシミュレーションによって生成される。
この態様によれば、推定波形の精度が向上する。従って、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。
＜５＞
上述したように第１パルス波形に基づいてライブラリが生成される検査装置の他の態様では、前記第１パルス波は、前記テラヘルツ波のメインパルスに対応し、前記ライブラリは、前記第１パルス波形と、前記サンプル波形のうち前記テラヘルツ波のメインパルスに付随して前記テラヘルツ波に含まれる付随パルスに対応する第２パルス波形とに基づいて生成される。
この態様によれば、ライブラリの生成の際に、第１パルス波形のみならず第２パルス波形も考慮される。このため、推定波形の精度がより一層向上する。従って、検査装置は、複数の層の界面の位置をより一層適切に推定することができる。
＜６＞
上述したように第１及び第２パルス波形に基づいてライブラリが生成される検査装置の他の態様では、前記付随パルスは、前記メインパルスよりも低周波である。
この態様によれば、検査装置は、複数の層の界面の位置をより一層適切に推定することができる。
＜７＞
上述したように第１及び第２パルス波形に基づいてライブラリが生成される検査装置の他の態様では、前記付随パルスは、ノイズパルスを含む。
この態様によれば、検査装置は、複数の層の界面の位置をより一層適切に推定することができる。
＜８＞
上述したように第１及び第２パルス波形に基づいてライブラリが生成される検査装置の他の態様では、前記ライブラリは、前記第１及び第２パルス波に基づいて設定される基準パルス波を用いたシミュレーションによって生成される。
この態様によれば、検査装置は、複数の層の界面の位置をより一層適切に推定することができる。
＜９＞
上述したように第１及び第２パルス波形に基づいてライブラリが生成される検査装置の他の態様では、前記ライブラリは、前記第１及び第２パルス波を反転することで得られる基準パルス波を用いたシミュレーションによって生成される。
この態様によれば、検査装置は、複数の層の界面の位置をより一層適切に推定することができる。
＜１０＞
上述したように第１パルス波形に基づいてライブラリが生成される検査装置の他の態様では、前記第１パルス波形は、前記サンプル波形のうち前記試料又は前記サンプル部材の表面で反射された前記テラヘルツ波に相当するパルス波形を含む。
この態様によれば、検出部が試料の表面で反射したテラヘルツ波を検出する場合において、推定波形の精度が向上する。従って、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。
＜１１＞
上述したように第１パルス波形に基づいてライブラリが生成される検査装置の他の態様では、前記第１パルス波形は、前記サンプル波形のうち前記試料又は前記サンプル部材の表面での反射の影響を受けたパルス波形を含む。
この態様によれば、検出部が試料の表面で反射したテラヘルツ波を検出する場合において、推定波形の精度が向上する。従って、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。
＜１２＞
検査装置の実施形態の他の態様では、前記ライブラリを生成する生成部を更に備える。
この態様によれば、検査装置は、ライブラリを生成することができる。従って、検査装置は、生成したライブラリに基づいて、複数の層の界面の位置を適切に推定することができる。
＜１３＞
上述したように生成部を備える検査装置の他の態様では、前記照射部は、前記試料又は前記サンプル部材に前記テラヘルツ波を照射し、前記検出部は、前記試料又は前記サンプル部材からの前記テラヘルツ波を検出して前記サンプル波形を取得し、前記生成部は、前記検出部から前記サンプル波形に関する波形情報を取得し、前記波形情報を用いて前記ライブラリを生成する。
この態様によれば、検査装置は、ライブラリを適切に生成することができる。
＜１４＞
検査装置の実施形態の他の態様では、前記推定部は、前記複数の層の第１界面よりも前記試料の表面から遠い前記複数の層の第２界面に対応して前記検出波形に現れる界面パルス波形と前記ライブラリとに基づいて、前記第１界面の位置を推定する。
この態様によれば、検査装置は、第１界面の位置を適切に推定することができる。
尚、推定部は、第１界面の位置を推定するために、第２界面に対応して検出波形に現れる界面パルス波形とライブラリとを常に参照しなくてもよい。例えば、推定部は、第１界面に対応して検出波形に現れる界面パルス波形とライブラリとに基づいて、第１界面の位置を推定してもよい。例えば、推定部は、第１界面よりも試料の表面に近い複数の層の第３界面に対応して検出波形に現れる界面パルス波形とライブラリとに基づいて、第１界面の位置を推定してもよい。
（検査方法の実施形態）
＜１５＞
検査方法の実施形態は、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、前記検出波形と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に基づいて、前記複数の層の界面の位置を推定する推定工程とを備え、前記ライブラリは、前記試料又は前記試料と同一仕様のサンプル部材に前記テラヘルツ波を照射することで取得される前記検出波形であるサンプル波形に基づいて生成される。
検査方法の実施形態によれば、上述した検査装置の実施形態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。尚、検査装置の実施形態が採用する各種態様に対応して、検査方法の実施形態も、各種態様を採用してもよい。
（ライブラリ生成装置の実施形態）
＜１６＞
ライブラリ生成装置の実施形態は、テラヘルツ波が照射された試料又は前記試料と同一仕様のサンプル部材からの前記テラヘルツ波の検出波形に関する波形情報を取得する取得部と、前記波形情報に基づいて、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を生成する生成部とを備える。
ライブラリ生成装置の実施形態によれば、上述した検査装置の実施形態が使用するライブラリを適切に生成することができる。尚、検査装置の実施形態が採用する各種態様に対応して、ライブラリ生成装置の実施形態も、各種態様を採用してもよい。
（ライブラリ生成方法の実施形態）
＜１７＞
ライブラリ生成方法の実施形態は、テラヘルツ波が照射された試料又は前記試料と同一仕様のサンプル部材からの前記テラヘルツ波の検出波形に関する波形情報を取得する取得工程と、前記波形情報に基づいて、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を生成する生成工程とを備える。
ライブラリ生成方法の実施形態によれば、上述した検査装置の実施形態が使用するライブラリを適切に生成することができる。尚、検査装置の実施形態が採用する各種態様に対応して、ライブラリ生成方法の実施形態も、各種態様を採用してもよい。
（コンピュータプログラムの実施形態）
＜１８＞
コンピュータプログラムの第１実施形態は、コンピュータに上述した検査方法の実施形態を実行させる。
コンピュータプログラムの第１実施形態によれば、上述した検査方法の実施形態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。尚、検査方法の実施形態が採用する各種態様に対応して、コンピュータプログラムの第１実施形態も、各種態様を採用してもよい。
＜１９＞
コンピュータプログラムの第２実施形態は、コンピュータに上述したライブラリ生成方法の実施形態を実行させる。
コンピュータプログラムの第２実施形態によれば、上述したライブラリ生成方法の実施形態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。尚、ライブラリ生成方法の実施形態が採用する各種態様に対応して、コンピュータプログラムの第２実施形態も、各種態様を採用してもよい。
（記録媒体の実施形態）
＜２０＞
記録媒体の実施形態には、上述したコンピュータプログラムの第１又は第２実施形態が記録されている。
記録媒体の実施形態によれば、上述した検査方法の実施形態又は上述したライブラリ生成方法の実施形態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。尚、検査方法の実施形態又はライブラリ生成方法の実施形態が採用する各種態様に対応して、記録媒体の実施形態も、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。
検査装置、検査方法、ライブラリ生成装置、ライブラリ生成方法、コンピュータプログラム及び記録媒体の実施形態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。
以上説明したように、検査装置の実施形態は、照射部と、検出部と、推定部とを備える。検査方法の実施形態は、照射工程と、検出工程と、推定工程とを備える。ライブラリ生成装置の実施形態は、取得部と、生成部とを備える。ライブラリ生成方法の実施形態は、取得工程と、生成工程とを備える。コンピュータプログラムの第１実施形態は、コンピュータに上述した検査方法の実施形態を実行させる。コンピュータプログラムの第２実施形態は、コンピュータに上述したライブラリ生成方法の実施形態を実行させる。記録媒体の実施形態には、上述したコンピュータプログラムの第１又は第２実施形態が記録されている。従って、複数の層の界面の位置を適切に推定することができる。
以下、図面を参照しながら、検査装置、検査方法、ライブラリ生成装置、ライブラリ生成方法、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、ライブラリ生成装置、ライブラリ生成方法、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。
（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。
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。
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。
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。
層Ｌ１から層Ｌ３が積層された試料Ｓの一例として、内部を薬液が流れる配管があげられる。この場合、試料Ｓは、図１に示すように、層Ｌ１の一具体例である管壁層Ｌ１と、層Ｌ２の一具体例である管壁層Ｌ２と、層Ｌ３の一具体例である管路層Ｌ３とを備えている。管壁層Ｌ１は、配管を構成する筒状の管壁のうち管壁層Ｌ２よりも外側（つまり、管路層Ｌ３から遠い側）に位置する筒状の壁部分である。管壁層Ｌ１は、配管を構成する筒状の管壁のうち管路層Ｌ３を流れる薬液が浸透していない筒状の壁部分である。管壁層Ｌ２は、配管を構成する筒状の管壁のうち管壁層Ｌ１よりも内側（つまり、管路層Ｌ３に近い側）に位置する筒状の壁部分である。管壁層Ｌ２は、配管を構成する筒状の管壁のうち管路層Ｌ３を流れる薬液が浸透した筒状の壁部分である。管路層Ｌ３は、管壁層Ｌ２によって囲まれた、薬液が流れる流路に相当する層である。管路層Ｌ３を薬液が流れている場合には、管路層Ｌ３は、液体の層となる。一方で、管路層Ｌ３を薬液が流れていない場合には、管路層Ｌ３は、気体（例えば、空気等）の層となる。従って、管路層Ｌ３は、相が変化し得る層であるとも言える。管壁層Ｌ１が、薬液が浸透していない壁部分である一方で、管壁層Ｌ２が、薬液が浸透した壁部分であるがゆえに、管壁層Ｌ１の物性は、管壁層Ｌ２の物性とは異なる。更に、薬液層Ｌ３の物性は、管壁層Ｌ１及び管壁層Ｌ２の物性とは異なる。
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及び界面Ｂ２が存在する。界面Ｂ０は、層Ｌ１と試料Ｓの外部との境界を規定する。つまり、層Ｌ１は、界面Ｂ０を介して試料Ｓの外部に接している。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。界面Ｂ１は、層Ｌ１と層Ｌ２との境界を規定する。つまり、層Ｌ１は、界面Ｂ１を介して層Ｌ２に接している。界面Ｂ２は、層Ｌ２と層Ｌ３との境界を規定する。つまり、層Ｌ２は、界面Ｂ２を介して層Ｌ３に接している。
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。
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。
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。
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。
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パルス状のテラヘルツ波ＴＨｚを出射する。
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及び界面Ｂ２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。
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。
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。
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。
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１５０ｂ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。
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。
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を示す波形情報としての波形信号）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。
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、テラヘルツ波発生素子１１０が発生したパルス状のテラヘルツ波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。このため、界面Ｂ１によって反射されたテラヘルツ波ＴＨｚ及び界面Ｂ２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。
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及び界面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が現れる。
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。
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、「生成部」及び「ライブラリ生成装置」の夫々の一具体例であるライブラリ生成部１５２１と、「推定部」の一具体例である位置推定部１５２２とを備える。尚、ライブラリ生成部１５２１及び位置推定部１５２２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。
（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の位置を推定する推定動作と同様の態様で、界面Ｂ１とは異なる他の界面Ｂ（例えば、表面Ｂ０及び界面Ｂ２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。
図３に示すように、まず、ライブラリ生成部１５２１は、試料Ｓの界面Ｂ１の位置を推定するために参照される試料Ｓに固有のライブラリ１５２１ａ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）に既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、ライブラリ生成部１５２１は、ライブラリ生成部１５２１が試料Ｓを対象に過去に生成したライブラリ１５２１ａが、メモリ１５０ｂに既に格納されているか否かを判定する。
ここで、図４を参照しながら、ライブラリ１５２１ａについて説明する。ライブラリ１５２１ａ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１５２１ａ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１５２１ａ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１５２１ａは、界面Ｂ１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。
尚、界面Ｂ１の位置は、層Ｌ１の膜厚及び層Ｌ２の膜厚によって変動し得る。このため、本実施例では、ライブラリ１５２１ａは、推定波形ＥＷを、当該試料Ｓにおいて想定され得る層Ｌ１及びＬ２の夫々の膜厚の候補と対応付けて記憶しているものとする。つまり、ライブラリ１５２１ａは、層Ｌ１及び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ＥＷ）を、膜厚の複数の候補毎に複数記憶しているものとする。
例えば、図４に示す例では、ライブラリ１５２１ａは、（ｉ）層Ｌ１及びＬ２の膜厚が夫々１．０及び１．０になる試料Ｓに対応する推定波形ＥＷ、（ｉｉ）層Ｌ１及びＬ２の膜厚が夫々１．０及び２．０になる試料Ｓに対応する推定波形ＥＷ、（ｉｉｉ）層Ｌ１及びＬ２の膜厚が夫々１．０及び３．０になる試料Ｓに対応する推定波形ＥＷ、（ｉｖ）層Ｌ１及びＬ２の膜厚が夫々２．０及び１．０になる試料Ｓに対応する推定波形ＥＷ、（ｖ）層Ｌ１及びＬ２の膜厚が夫々２．０及び２．０になる試料Ｓに対応する推定波形ＥＷ、（ｖｉ）層Ｌ１及びＬ２の膜厚が夫々２．０及び３．０になる試料Ｓに対応する推定波形ＥＷ、（ｖｉｉ）層Ｌ１及びＬ２の膜厚が夫々３．０及び１．０になる試料Ｓに対応する推定波形ＥＷ、（ｖｉｉｉ）層Ｌ１及びＬ２の膜厚が夫々３．０及び２．０になる試料Ｓに対応する推定波形ＥＷ、及び、（ｉｘ）層Ｌ１及びＬ２の膜厚が夫々３．０及び３．０になる試料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、層Ｌ１の膜厚が変わることで界面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、層Ｌ１及びＬ２の少なくとも一方の膜厚が変わることで界面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。
再び図３において、ステップＳ１０１の判定の結果、ライブラリ１５２１ａ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）、ライブラリ生成部１５２１は、新たにライブラリ１５２１ａを生成しない。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１５２１ａを用いて、界面Ｂ１の位置を推定する。
他方で、ステップＳ１０１の判定の結果、ライブラリ１５２１ａ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）、ライブラリ生成部１５２１は、ライブラリ１５２１ａを新たに生成する（ステップＳ１０３からステップＳ１０４）。
具体的には、ライブラリ生成部１５２１は、まず、検査対象となっている試料Ｓに対応する基準波形ＢＷを生成する（ステップＳ１０３）。基準波形ＢＷは、ライブラリ１５２１ａを生成する際に基準となるテラヘルツ波ＴＨｚの波形である。具体的には、図５の上段の波形図に示すように、ライブラリ生成部１５２１の制御下で、試料Ｓにパルス状のテラヘルツ波ＴＨｚが照射される。その結果、図５の中段の波形図に示すように、検出波形ＤＷが取得される。その後、ライブラリ生成部１５２１は、検出波形ＤＷの中から、表面Ｂ０に対応するパルス波ＰＷ０を抽出する。例えば、ライブラリ生成部１５２１は、パルス波ＰＷ１及びＰＷ２を除外してパルス波ＰＷ０を抽出するように設定された窓関数（例えば、ガウス窓やハミング窓等に基づく窓関数）を用いた演算を検出波形ＤＷに対して施すことで、パルス波ＰＷ０を抽出する。その後、ライブラリ生成部１５２１は、図５の下段の波形図に示すように、抽出したパルス波ＰＷ０を反転する（具体的には、時間軸方向及び振幅方向の双方において反転する）。抽出したパルス波ＰＷ０を反転することで得られる波形が、基準波形ＢＷとして用いられる。つまり、本実施例では、ライブラリ生成部１５２１は、検査対象となっている試料Ｓそのものにテラヘルツ波ＴＨｚを照射することで取得される検出波形ＤＷから、基準波形ＢＷを生成している。
但し、検査対象となっている試料Ｓに対応する基準波形ＢＷが既に生成済みである（例えば、既に生成済みの基準波形ＢＷを示す基準波形情報がメモリ１５０ｂに格納されている）場合には、ライブラリ生成部１５２１は、基準波形ＢＷを新たに生成することなく、既に生成済みの基準波形ＢＷを用いてライブラリ１５２１ａを生成してもよい。
その後、ライブラリ生成部１５２１は、基準波形ＢＷを用いてライブラリ１５２１ａを生成する（ステップＳ１０４）。具体的には、ライブラリ生成部１５２１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、ライブラリ生成部１５２１は、シミュレーションモデル上で、基準波形ＢＷのテラヘルツ波ＴＨｚが試料Ｓに照射された場合のテラヘルツ波ＴＨｚの伝搬態様を推定することで、推定波形ＥＷを算出する。ライブラリ生成部１５２１は、推定波形ＥＷを算出する動作を、界面Ｂ１の位置（つまり、層Ｌ１及びＬ２の夫々の膜厚）を変えながら繰り返す。その結果、複数の推定波形ＥＷを含むライブラリ１５２１ａが生成される。尚、ライブラリ生成部１５２１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。
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）。
その後、位置推定部１５２２は、ステップＳ１１２で取得された検出波形ＤＷとライブラリ１５２１ａに含まれる推定波形ＥＷとのマッチングを行う（ステップＳ１２２）。つまり、位置推定部１５２２は、ステップＳ１１２で取得された検出波形ＤＷとライブラリ１５２１ａに含まれる推定波形ＥＷとを比較する。具体的には、位置推定部１５２２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とがどれだけ似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。
位置推定部１５２２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。
Figure 0006945001
Figure 0006945001
 位置推定部１５２２は、このような類似度Ｒの算出動作を、ライブラリ１５２１ａ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。
その後、位置推定部１５２２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の位置を推定する（ステップＳ１２３）。具体的には、位置推定部１５２２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１５２２は、特定した推定波形ＥＷに対応付けられている界面Ｂ１の位置を、界面Ｂ１の実際の位置であると推定する。
（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。
さらに、テラヘルツ波検査装置１００は、検査対象となっている試料Ｓそのものにテラヘルツ波ＴＨｚを照射することで取得される検出波形ＤＷから、基準波形ＢＷを生成している。このため、テラヘルツ波検査装置１００は、試料Ｓとは異なる基準板Ｐ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に基づいて基準波形ＢＷが生成される比較例のテラヘルツ波検査装置と比較して、界面Ｂ１の位置をより高精度に推定することができる。以下、その理由について、図６（ａ）から図６（ｂ）及び図７（ａ）から図７（ｂ）を参照しながら説明する。
図６（ａ）は、試料Ｓとは異なる基準板Ｐに照射されたテラヘルツ波ＴＨｚの検出波形ＤＷに基づいて基準波形ＢＷが生成される動作を説明する波形図である。一方で、図６（ｂ）は、試料Ｓに照射されたテラヘルツ波ＴＨｚの検出波形ＤＷに基づいて基準波形ＢＷが生成される動作を説明する波形図である。基準板Ｐが試料Ｓとは異なるがゆえに、基準板Ｐの表面Ｂ０ｐに対するテラヘルツＴＨｚの振る舞い（言い換えれば、応答性ないしは反応）は、試料Ｓの表面Ｂ０に対するテラヘルツＴＨｚの振る舞いとは異なる。例えば、基準板Ｐが試料Ｓとは異なる場合には、基準板Ｐの表面Ｂ０ｐの構造は、試料Ｓの表面Ｂ０の構造とは異なる。具体的には、例えば、図６（ａ）の上段の波形図及び図６（ｂ）の上段の波形図は、基準板Ｐの表面Ｂ０ｐが相対的に平坦な構造を有する一方で、試料Ｓの表面Ｂ０が相対的に平坦でない（つまり、粗い）構造を有する例を示している。この場合、基準板Ｐの表面Ｂ０ｐではテラヘルツ波ＴＨｚが正反射される一方で、試料Ｓの表面Ｂ０ではテラヘルツ波ＴＨｚが拡散反射される。このため、図６（ａ）の中段の波形図及び図６（ｂ）の中段の波形図に示すように、基準板Ｐに照射されたテラヘルツ波ＴＨｚの検出波形ＤＷは、試料Ｓに照射されたテラヘルツ波ＴＨｚの検出波形ＤＷとは大きく異なるものになる可能性がある。その結果、図６（ａ）の下段の波形図及び図６（ｂ）の下段の波形図に示すように、基準板Ｐに照射されたテラヘルツ波ＴＨｚの検出波形ＤＷから生成される基準波形ＢＷは、試料Ｓに照射されたテラヘルツ波ＴＨｚの検出波形ＤＷから生成される基準波形ＢＷとは大きく異なるものになる可能性がある。この原因は、基準板Ｐに照射されたテラヘルツ波ＴＨｚの検出波形ＤＷから生成される基準波形ＢＷには、テラヘルツ波ＴＨｚが試料Ｓによって実際に反射される際にテラヘルツ波ＴＨｚが試料Ｓから受ける影響が加味されていない一方で、試料Ｓに照射されたテラヘルツ波ＴＨｚの検出波形ＤＷから生成される基準波形ＢＷには、テラヘルツ波ＴＨｚが試料Ｓによって実際に反射される際にテラヘルツ波ＴＨｚが試料Ｓから受ける影響が加味されているという違いがあるからである。
このため、テラヘルツ波ＴＨｚが試料Ｓによって実際に反射される際にテラヘルツ波ＴＨｚが試料Ｓから受ける影響が考慮されることなく基準波形ＢＷが生成される比較例では、このような基準波形ＢＷから生成される推定波形ＥＷ（図７（ａ）参照）は、試料Ｓにテラヘルツ波ＴＨｚを照射することで実際に取得される検出波形ＤＷ（図７（ｃ）参照）から大きく乖離する可能性がある。一方で、テラヘルツ波ＴＨｚが試料Ｓによって実際に反射される際にテラヘルツ波ＴＨｚが試料Ｓから受ける影響が考慮された上で基準波形ＢＷが生成される本実施例では、このような基準波形ＢＷから生成される推定波形ＥＷ（図７（ｂ）参照）が、試料Ｓにテラヘルツ波ＴＨｚを照射することで実際に取得される検出波形ＤＷ（図７（ｃ）参照）から大きく乖離することはない。つまり、テラヘルツ波検査装置１００によれば、比較例のテラヘルツ波検査装置と比較して、生成される推定波形ＥＷの精度（言い換えれば、実際の検出波形ＤＷに対する類似度ないしは忠実度）が向上する。このため、テラヘルツ波検査装置１００によれば、比較例のテラヘルツ波検査装置と比較して、推定波形ＥＷに基づく界面Ｂの位置の推定精度もまた向上する。従って、テラヘルツ波検査装置１００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。
尚、比較例のテラヘルツ波検査装置においても、試料Ｓの２次元形状又は３次元形状を考慮したシミュレーションモデルを用いてテラヘルツ波ＴＨｚの伝搬態様を２次元的に又は３次元的に推定すれば（つまり、上述した試料Ｓの表面Ｂ０での拡散反射等の影響をも考慮してテラヘルツ波ＴＨｚの伝搬態様を推定すれば）、推定波形ＥＷの精度の悪化自体は防止可能である。しかしながら、この場合には、シミュレーションモデルの構築に要する演算負荷が相対的に大きくなると共に、このようなシミュレーションモデルを用いてテラヘルツ波ＴＨｚの伝搬態様を推定するために要する演算負荷もまた相対的に大きくなる。しかるに、本実施例では、テラヘルツ波ＴＨｚの伝搬態様を推定するために要する演算負荷の増大を抑制しつつも推定波形ＥＷの精度の向上を図ることができるという点で大きなメリットがある。
（５）変形例
（５−１）第１変形例
上述した説明では、ライブラリ生成部１５２１は、検査対象となっている試料Ｓそのものにテラヘルツ波ＴＨｚを照射することで取得される検出波形ＤＷから、基準波形ＢＷを生成している。しかしながら、ライブラリ生成部１５２１は、検査対象となっている試料Ｓそのものではないものの当該試料Ｓと同一仕様のサンプル部材ＳＰ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から、基準波形ＢＷを生成してもよい。
具体的には、第１変形例では、ライブラリ１５２１ａがメモリ１５０ｂに格納されていないと判定される場合には（図３のステップＳ１０１：Ｎｏ）、試料Ｓに代えて、サンプル部材ＳＰがテラヘルツ検査装置１００にローディングされる。その後、サンプル部材ＳＰにパルス状のテラヘルツ波ＴＨｚが照射され、検出波形ＤＷが取得され、検出波形ＤＷの中から表面Ｂ０に対応するパルス波ＰＷ０が抽出され、抽出したパルス波ＰＷ０を反転することで得られる波形が基準波形ＢＷとして生成される（図３のステップＳ１０３）。その後、基準波形ＢＷを用いて推定波形ＥＷ（つまり、ライブラリ１５２１ａ）が生成される（図３のステップＳ１０４）。その後、サンプル部材ＳＰがテラヘルツ検査装置１００からアンローディングされると共に、試料Ｓがテラヘルツ検査装置１００にローディングされる。その後、試料Ｓの界面の位置が推定される（図３のステップＳ１１１からステップＳ１２３）。
試料Ｓの仕様とサンプル部材ＳＰの仕様が同一であるため、サンプル部材ＳＰの表面Ｂ０ｓｐに対するテラヘルツＴＨｚの振る舞い（言い換えれば、応答性ないしは反応）は、試料Ｓの表面Ｂ０に対するテラヘルツＴＨｚの振る舞いと同一になる。例えば、試料Ｓの仕様とサンプル部材ＳＰの仕様が同一である場合には、サンプル部材ＳＰの表面Ｂ０ｓｐの構造は、試料Ｓの表面Ｂ０の構造と同一になる。具体的には、例えば、図８（ａ）に示すように試料Ｓの表面が相対的に平坦でない構造を有する場合には、図８（ｂ）に示すようにサンプル部材ＳＰの表面もまた相対的に平坦でない構造を有する。このため、図８（ａ）の中段の波形図及び図８（ｂ）の中段の波形図に示すように、サンプル部材ＳＰに照射されたテラヘルツ波ＴＨｚの検出波形ＤＷは、試料Ｓに照射されたテラヘルツ波ＴＨｚの検出波形ＤＷから大きく乖離することはない。その結果、図８（ａ）の下段の波形図及び図８（ｂ）の下段の波形図に示すように、サンプル部材ＳＰに照射されたテラヘルツ波ＴＨｚの検出波形ＤＷから生成される基準波形ＢＷは、試料Ｓに照射されたテラヘルツ波ＴＨｚの検出波形ＤＷから生成される基準波形ＢＷから大きく乖離することはない。
このため、第１変形例においても、上述した実施例と同様に、このような基準波形ＢＷから生成される推定波形ＥＷは、試料Ｓに照射したテラヘルツ波ＴＨｚの検出波形ＤＷから大きく乖離する可能性が小さい。つまり、第１変形例においても、上述した実施例と同様に、生成される推定波形ＥＷの精度が向上する。このため、推定波形ＥＷに基づく界面Ｂの位置の推定精度もまた向上する。
このようにサンプル部材ＳＰに照射したテラヘルツ波ＴＨｚの検出波形ＤＷから生成される基準波形ＢＷを用いる場合であっても界面Ｂの位置の推定精度を向上させることができる理由は、サンプル部材ＳＰに照射されたテラヘルツ波ＴＨｚの検出波形ＤＷから生成される基準波形ＢＷにも、試料Ｓに照射されたテラヘルツ波ＴＨｚの検出波形ＤＷから生成される基準波形ＢＷと同様に、テラヘルツ波ＴＨｚが試料Ｓによって実際に反射される際にテラヘルツ波ＴＨｚが試料Ｓから受ける影響が実質的に加味されているからである。そうすると、「サンプル部材ＳＰと試料Ｓとが同一仕様となる」状態は、実質的には、サンプル部材ＳＰの表面Ｂ０ｓｐに対するテラヘルツＴＨｚの振る舞いと試料Ｓの表面Ｂ０に対するテラヘルツＴＨｚの振る舞いとは同一になる状態で等価であると言える。逆に言えば、「サンプル部材ＳＰと試料Ｓとが同一仕様となる」状態は、試料Ｓの仕様とサンプル部材ＳＰの仕様とが文字通り完全に同一になる状態に加えて、サンプル部材ＳＰの表面Ｂ０ｓｐに対するテラヘルツＴＨｚの振る舞いと試料Ｓの表面Ｂ０に対するテラヘルツＴＨｚの振る舞いとが実質的に同一であるとみなすことができる程度のわずかな仕様の違いが試料Ｓとサンプル部材ＳＰとの間に存在することが許容されている状態をも含む。
試料Ｓの構造、形状、材料、サイズ及びテラヘルツ波ＴＨｚに対する光学特性がサンプル部材ＳＰの構造、形状、材料、サイズ及びテラヘルツ波ＴＨｚに対する光学特性と夫々同一になる場合には、サンプル部材ＳＰの表面Ｂ０ｓｐに対するテラヘルツＴＨｚの振る舞いと試料Ｓの表面Ｂ０に対するテラヘルツＴＨｚの振る舞いとが同一となる（或いは、実質的に同一であるとみなすことができる）可能性が高い。このため、第１変形例における「仕様」は、構造、形状、材料、サイズ及びテラヘルツ波ＴＨｚに対する光学特性を含むことが好ましい。但し、サンプル部材ＳＰの表面Ｂ０ｓｐに対するテラヘルツＴＨｚの振る舞いと試料Ｓの表面Ｂ０に対するテラヘルツＴＨｚの振る舞いとが実質的に同一であるとみなすことができる程度の構造の違いが試料Ｓとサンプル部材ＳＰとの間に存在していてもよい（つまり、許容されている）ことは、既に上述した説明から明らかである。形状、材料、サイズ及びテラヘルツ波ＴＨｚについても同様のことが言える。
加えて、基準波形ＢＷは、サンプル部材ＳＰの表面Ｂ０ｓｐで反射されたテラヘルツ波ＴＨｚの検出波形ＤＷから生成される。このため、少なくともサンプル部材ＳＰの表面Ｂ０ｓｐの仕様と試料Ｓの表面Ｂ０の仕様とが同一になっていれば、サンプル部材ＳＰの表面Ｂ０ｓｐに対するテラヘルツＴＨｚの振る舞いと試料Ｓの表面Ｂ０に対するテラヘルツＴＨｚの振る舞いとが実質的に同一になる可能性が高い。このため、「サンプル部材ＳＰと試料Ｓとが同一仕様となる」状態は、少なくともサンプル部材ＳＰの表面Ｂ０ｓｐ（或いは、サンプル部材ＳＰの最外層）の仕様と試料Ｓの表面Ｂ０（或いは、試料Ｓの最外層）の仕様とが同一になる状態を意味していてもよい。但し、サンプル部材ＳＰの内部構造が検出波形ＤＷに何らかの影響を及ぼす可能性がゼロではないことから、「サンプル部材ＳＰと試料Ｓとが同一仕様となる」状態は、サンプル部材ＳＰの内部構造（特に、積層構造）と試料Ｓの内部構造とが同一になる状態を意味していることが好ましい。
（５−２）第２変形例
図９の上段の波形図に示すように、テラヘルツ波発生素子１００が発生するパルス状のテラヘルツ波ＴＨｚには、テラヘルツ波発生素子１００が本来発生するべき（つまり、意図的に発生するべき）メインパルスＭＰに加えて、テラヘルツ波発生素子１００が意図せず発生してしまう付随パルスＮＰが含まれる。付随パルスＮＰは、メインパルスＭＰよりも低周波のパルスとなる。このような付随パルスＮＰの一例として、テラヘルツ波発生素子１００の特性上ゼロにすることが困難なノイズパルスが含まれる。
このようにテラヘルツ波ＴＨｚにメインパルスＭＰ及び付随パルスＮＰが含まれる場合には、図９の中段の波形図に示すように、検出波形ＤＷには、表面Ｂ０に対応するパルス波ＰＷ０として、表面Ｂ０からのメインパルスＭＰの反射波に相当するパルス波ＰＷ０（ＭＰ）と、表面Ｂ０からの付随パルスＮＰの反射波に相当するパルス波ＰＷ０（ＮＰ）とが現れる。このような検出波形ＤＷから基準波形ＢＷを生成する場合には、ライブラリ生成部１５２１は、図９の中段の波形図に示すように、検出波形ＤＷの中から、パルス波ＰＷ０（ＭＰ）及びパルス波ＰＷ０（ＮＰ）の双方を含むパルス波ＰＷ０を抽出してもよい。その後、ライブラリ生成部１５２１は、図９の下段の波形図に示すように、抽出したパルス波ＰＷ０を反転することで得られる波形を、基準波形ＢＷとして生成してもよい。
その結果、第２変形例では、ライブラリ生成部１５２１は、テラヘルツ波発生素子１００が実際に発生している付随パルスＮＰによる影響をも考慮した基準波形ＢＷを生成することができる。このため、このような基準波形ＢＷから生成される推定波形ＥＷの精度がより一層向上する。このため、推定波形ＥＷに基づく界面Ｂの位置の推定精度もまたより一層向上する。
但し、検出波形ＤＷにパルス波ＰＷ０（ＭＰ）及びパルス波ＰＷ０（ＮＰ）が現れる場合であっても、ライブラリ生成部１５２１は、検出波形ＤＷの中から、パルス波ＰＷ０（ＮＰ）を除外してパルス波ＰＷ０（ＭＰ）を抽出してもよい。この場合であっても、検査対象となっている試料Ｓそのものに照射されたテラヘルツ波ＴＨｚの検出波形ＤＷから基準波形ＢＷが生成されることに変わりはない以上、比較例と比較して、推定波形ＥＷの精度及び界面Ｂの位置の推定精度が向上することに変わりはない。
尚、試料Ｓの表面Ｂ０と表面Ｂ０の次に現れる界面Ｂ１との間の距離が相対的に小さい場合には、付随パルスＮＰに対応するパルス波ＰＷ０（ＮＰ）が表面Ｂ０以外の他の界面Ｂに対応するパルス波ＰＷに埋もれてしまう可能性がある。このため、検出波形ＤＷの中からパルス波ＰＷ０（ＭＰ）及びパルス波ＰＷ０（ＮＰ）の双方を抽出する場合には、表面Ｂ０と界面Ｂ１との間の距離が、付随パルスＮＰに対応するパルス波ＰＷ０（ＮＰ）が表面Ｂ０以外の他の界面Ｂに対応するパルス波ＰＷに埋もれない程度に大きい試料Ｓ（或いは、サンプル部材ＳＰ）が用いられることが好ましい。
（５−３）第３変形例
上述した説明では、位置推定部１５２２は、検出波形ＤＷと推定波形ＥＷとのマッチングを行うことで、界面Ｂ１の位置を推定している。しかしながら、位置推定部１５２２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ことで、界面Ｂ１及びＢ２の位置を推定してもよい。この場合、位置推定部１５２２は、検出波形ＤＷと推定波形ＥＷとのマッチングを行う前に、比較対象範囲ＷＲを設定する。
位置推定部１５２２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、位置推定部１５２２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、位置推定部１５２２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、位置推定部１５２２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。
位置推定部１５２２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の位置を推定したい場合には、位置推定部１５２２は、図１０（ａ）に示すように、界面Ｂ１に対応するパルス波ＰＷ１を少なくとも含む比較対象範囲ＷＲを設定する。
但し、位置推定部１５２２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を設定してもよい。この場合、位置推定部１５２２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。例えば、テラヘルツ波検査装置１００が界面Ｂ１の位置を推定したい場合には、位置推定部１５２２は、図１０（ｂ）に示すように、界面Ｂ１に対応するパルス波ＰＷ１を含まない一方で、界面Ｂ１よりも表面Ｂ０から遠い界面Ｂ２に対応するパルス波ＰＷ２を少なくとも含む比較対象範囲ＷＲを設定してもよい。
位置推定部１５２２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、位置推定部１５２２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、位置推定部１５２２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、位置推定部１５２２は、パルス波ＰＷが明瞭でないと判定してもよい。位置推定部１５２２は、明瞭でないと判定されたパルス波ＰＷを含まない比較対象範囲ＷＲを設定してもよい。
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、位置推定部１５２２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を適宜調整してもよい。
このような第３変形例によれば、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。
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を設定可能である。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を設定可能である。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。
但し、位置推定部１５２２は、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を設定してもよい。
（５−４）その他の変形例
上述した説明では、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。しかしながら、テラヘルツ波検査装置１００は、試料Ｓを透過したテラヘルツ波ＴＨｚを検出してもよい。この場合、基準波形ＢＷは、試料Ｓ又はサンプル部材ＳＰを透過したテラヘルツ波ＴＨｚの検出結果に基づいて生成される。
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Ｓ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。
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、ライブラリ生成装置、ライブラリ生成方法、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。
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 ライブラリ生成部
１５２１ａ ライブラリ
１５２２ 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 層
Ｂ、Ｂ０、Ｂ１、Ｂ２ 界面
ＤＷ 検出波形
ＥＷ 推定波形
ＢＷ 基準波形
ＰＷ０、ＰＷ１、ＰＷ２ パルス波

Claims (20)

  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、
    前記検出波形と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に基づいて、前記複数の層の界面の位置を推定する推定部と
    を備え、
    前記ライブラリは、前記試料又は前記試料と同一仕様のサンプル部材に前記テラヘルツ波を照射することで取得される前記検出波形であるサンプル波形に基づいて生成される検査装置。
  2. 前記ライブラリは、前記サンプル波形のうち前記試料又は前記サンプル部材の表面に対応する第１パルス波形に基づいて生成される
    請求項１に記載の検査装置。
  3. 前記ライブラリは、前記第１パルス波に基づいて設定される基準パルス波を用いたシミュレーションによって生成される
    請求項２に記載の検査装置。
  4. 前記ライブラリは、前記第１パルス波を反転することで得られる基準パルス波を用いたシミュレーションによって生成される
    請求項２又は３に記載の検査装置。
  5. 前記第１パルス波は、前記テラヘルツ波のメインパルスに対応し、
    前記ライブラリは、前記第１パルス波形と、前記サンプル波形のうち前記テラヘルツ波のメインパルスに付随して前記テラヘルツ波に含まれる付随パルスに対応する第２パルス波形とに基づいて生成される
    請求項２から４のいずれか一項に記載の検査装置。
  6. 前記付随パルスは、前記メインパルスよりも低周波である
    請求項５に記載の検査装置。
  7. 前記付随パルスは、ノイズパルスを含む
    請求項５又は６に記載の検査装置。
  8. 前記ライブラリは、前記第１及び第２パルス波に基づいて設定される基準パルス波を用いたシミュレーションによって生成される
    請求項５から７のいずれか一項に記載の検査装置。
  9. 前記ライブラリは、前記第１及び第２パルス波を反転することで得られる基準パルス波を用いたシミュレーションによって生成される
    請求項５から８のいずれか一項に記載の検査装置。
  10. 前記第１パルス波形は、前記サンプル波形のうち前記試料又は前記サンプル部材の表面で反射された前記テラヘルツ波に相当するパルス波形を含む
    請求項２から９のいずれか一項に記載の検査装置。
  11. 前記第１パルス波形は、前記サンプル波形のうち前記試料又は前記サンプル部材の表面での反射の影響を受けたパルス波形を含む
    請求項２から１０のいずれか一項に記載の検査装置。
  12. 前記ライブラリを生成する生成部を更に備える
    請求項１から１１のいずれか一項に記載の検査装置。
  13. 前記照射部は、前記試料又は前記サンプル部材に前記テラヘルツ波を照射し、
    前記検出部は、前記試料又は前記サンプル部材からの前記テラヘルツ波を検出して前記サンプル波形を取得し、
    前記生成部は、前記検出部から前記サンプル波形に関する波形情報を取得し、前記波形情報を用いて前記ライブラリを生成する
    請求項１２に記載の検査装置。
  14. 前記推定部は、前記複数の層の第１界面よりも前記試料の表面から遠い前記複数の層の第２界面に対応して前記検出波形に現れる界面パルス波形と前記ライブラリとに基づいて、前記第１界面の位置を推定する
    請求項１から１３のいずれか一項に記載の検査装置。
  15. 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、
    前記検出波形と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に基づいて、前記複数の層の界面の位置を推定する推定工程と
    を備え、
    前記ライブラリは、前記試料又は前記試料と同一仕様のサンプル部材に前記テラヘルツ波を照射することで取得される前記検出波形であるサンプル波形に基づいて生成される検査方法。
  16. テラヘルツ波が照射された試料又は前記試料と同一仕様のサンプル部材からの前記テラヘルツ波の検出波形に関する波形情報を取得する取得部と、
    前記波形情報に基づいて、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を生成する生成部と
    を備えるライブラリ生成装置。
  17. テラヘルツ波が照射された試料又は前記試料と同一仕様のサンプル部材からの前記テラヘルツ波の検出波形に関する波形情報を取得する取得工程と、
    前記波形情報に基づいて、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を生成する生成工程と
    を備えるライブラリ生成方法。
  18. コンピュータに請求項１５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。
  19. コンピュータに請求項１７に記載のライブラリ生成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。
  20. 請求項１８又は１９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。
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