WO2018066361A1 - 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 - Google Patents

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 Download PDF

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WO2018066361A1
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terahertz wave
sample
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孝典 落合
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パイオニア株式会社
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    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N21/3581—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light using far infrared light; using Terahertz radiation
    • G01N21/3586—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light using far infrared light; using Terahertz radiation by Terahertz time domain spectroscopy [THz-TDS]

Definitions

  • the present invention relates to an inspection apparatus, an inspection method, a computer program for causing a computer to execute such an inspection method, and a computer program for estimating the position of an interface between a plurality of layers constituting a sample using terahertz waves, for example.
  • the present invention relates to a technical field of a recording medium on which a computer program is recorded.
  • the terahertz wave inspection apparatus estimates (in other words, calculates or specifies) the characteristics of the sample in the following procedure.
  • pump light in other words, excitation light
  • ultrashort pulse laser light for example, femtosecond pulse laser light
  • the terahertz wave generating element generates a terahertz wave.
  • the terahertz wave generated by the terahertz wave generating element is irradiated to the sample.
  • the terahertz wave irradiated to the sample is another laser beam obtained by branching the ultrashort pulse laser beam as a reflected terahertz wave (or transmitted terahertz wave) from the sample, and is optically related to the pump beam.
  • the probe light in other words, excitation light
  • the terahertz wave detecting element detects the terahertz wave reflected or transmitted by the sample.
  • the terahertz wave inspection apparatus estimates the characteristics of the sample by analyzing the detected terahertz wave (that is, a terahertz wave in the time domain and a current signal).
  • the terahertz wave inspection apparatus when a laminate in which a plurality of layers are laminated is a sample, there is a film thickness of the layer.
  • An example of a terahertz wave inspection apparatus capable of estimating the film thickness is described in Patent Documents 1 and 2.
  • the terahertz wave inspection apparatus described in Patent Document 1 uses a pulse waveform (that is, a peak at which the amplitude is maximized) that appears in a detected terahertz wave (hereinafter referred to as “detected waveform”) in order to estimate the film thickness. ) Is detected.
  • This pulse waveform corresponds to a reflected wave of a terahertz wave from an interface of a certain layer (that is, an interface between a certain layer and another layer). For this reason, the terahertz wave described in Patent Document 1 estimates the thickness of a certain layer based on the time difference between a plurality of pulse waveforms.
  • the film thickness is estimated by comparing the reproduction result (that is, the reproduced pulse waveform) with the pulse waveform included in the actually detected detection waveform.
  • Both the terahertz wave inspection apparatuses described in Patent Documents 1 and 2 estimate the film thickness based on the pulse waveform included in the detection waveform.
  • the amplitude (in other words, the intensity) of the pulse waveform corresponding to the reflected wave from the interface of a certain layer may be reduced. That is, the pulse waveform may not appear clearly. In this case, the pulse waveform may be buried in noise, and as a result, the estimation accuracy of the film thickness is deteriorated.
  • the operation of estimating the film thickness of a certain layer is substantially This is equivalent to estimating the position of the interface of a certain layer.
  • the present invention provides an inspection apparatus, an inspection method, and a computer that can appropriately estimate the position of the interface of a plurality of layers based on terahertz waves from a sample in which a plurality of layers are stacked. It is an object of the present invention to provide a computer program to be executed and a recording medium on which such a computer program is recorded.
  • a first example of the inspection apparatus of the present invention includes an irradiation unit that irradiates a terahertz wave to a sample in which a plurality of layers are stacked, a detection unit that detects the terahertz wave from the sample and acquires a detection waveform; An estimation unit that estimates the positions of the interfaces of the plurality of layers by comparing a waveform portion included in the comparison target range of the detection waveform with a library indicating an estimation waveform of the terahertz wave from the sample; and An adjustment unit that adjusts the comparison target range.
  • a first example of the inspection method of the present invention includes an irradiation step of irradiating a sample in which a plurality of layers are stacked with a terahertz wave, a detection step of detecting the terahertz wave from the sample and acquiring a detection waveform, An estimation step for estimating the positions of the interfaces of the plurality of layers by comparing a waveform portion included in the comparison target range of the detection waveform with a library indicating an estimation waveform of the terahertz wave from the sample; An adjustment step of adjusting the comparison target range.
  • the first example of the computer program of the present invention causes a computer to execute the first example of the inspection method of the present invention described above.
  • the first example of the recording medium of the present invention is a recording medium on which the first example of the computer program of the present invention described above is recorded.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of the terahertz wave inspection apparatus according to the present embodiment.
  • 2A is a cross-sectional view of the sample showing the optical path of the terahertz wave irradiated to the sample and the optical path of the terahertz wave reflected by the sample
  • FIG. 2B is a waveform diagram showing the detection waveform.
  • FIG. 3 is a flowchart showing an example of the flow of the estimation operation for estimating the position of the interface performed by the terahertz wave inspection apparatus of the present embodiment.
  • FIG. 4 is a table showing a library showing correspondence between interface candidate positions and estimated waveforms.
  • FIG. 5B are waveform diagrams showing the operation of setting the comparison target range on the detected waveform and the estimated waveform, respectively.
  • 6A is a cross-sectional view showing a sample corresponding to a pipe through which a chemical solution flows, and FIG. 6B is obtained by irradiating the sample shown in FIG. 6A with terahertz waves. It is a detected waveform.
  • FIG. 7A is a cross-sectional view showing a sample corresponding to a pipe through which a chemical solution flows, and FIG. 6B is obtained by irradiating the sample shown in FIG. 7A with terahertz waves. It is a detected waveform.
  • FIG. 7A is a cross-sectional view showing a sample corresponding to a pipe through which a chemical solution flows
  • FIG. 6B is obtained by irradiating the sample shown in FIG. 7A with terahertz waves. It is a detected waveform.
  • FIG. 8A is a cross-sectional view showing a sample corresponding to a pipe through which a chemical solution flows, and FIG. 6B is acquired by irradiating the sample shown in FIG. 8A with terahertz waves. It is a detected waveform.
  • FIG. 9A is a waveform diagram showing the comparison target range in the comparative example on the detected waveform and the estimated waveform, and FIG. 9B shows a plurality of different degrees of similarity calculated at a certain timing in the comparative example. It is a graph shown with the average of the some similarity degree each calculated from the some detection waveform acquired at the timing.
  • FIG. 10A is a waveform diagram showing the comparison target range on the detected waveform and the estimated waveform in this embodiment, and FIG. 10B differs in the degree of similarity calculated at a certain timing in this embodiment. It is a graph shown with the average of the some similarity degree each calculated from the some detection waveform acquired at the some timing.
  • the inspection apparatus includes an irradiation unit that irradiates a sample in which a plurality of layers are stacked with a terahertz wave, a detection unit that detects the terahertz wave from the sample and acquires a detection waveform, and the detection waveform Among them, the waveform portion included in the comparison target range is compared with a library indicating the estimated waveform of the terahertz wave from the sample, thereby estimating an interface position of the plurality of layers, and the comparison target range.
  • the comparison target range is appropriately adjusted, so that the positions of the interfaces of the plurality of layers can be estimated appropriately.
  • the adjustment unit adjusts the comparison target range so that an interface pulse wave corresponding to the interface of the detection waveforms is included in the comparison target range.
  • the inspection apparatus appropriately estimates the positions of the interfaces of the plurality of layers by comparing the interface pulse wave included in the comparison target range between the detected waveform and the estimated waveform (that is, the library). can do.
  • the sample includes at least a first layer and a second layer that are sequentially stacked, The first layer is changed in order from a portion in contact with the second layer to be changed to a third layer different from the first and second layers, and the adjustment unit can detect the second layer during a predetermined period.
  • the comparison target range is adjusted so that the interface pulse wave corresponding to the interface of the layer is included in the comparison target range, and the predetermined period includes a first time before the first layer is altered and the first time It is at least a part of the period between the second time after the entire one layer has changed to the third layer.
  • the inspection apparatus can appropriately estimate the positions of the interfaces of the plurality of layers even when the sample that is changed into the third layer due to the alteration of the first layer is to be inspected.
  • the adjustment unit adjusts the comparison target range according to the detected waveform.
  • the adjustment unit can appropriately adjust the comparison target range so that the adjusted comparison target range becomes an appropriate comparison target range corresponding to the detected waveform.
  • the setting unit adjusts the comparison target range from a feature point of an interface pulse wave corresponding to the interface in the detection waveform.
  • the adjustment unit can appropriately adjust the comparison target range so that the adjusted comparison target range is an appropriate comparison target range corresponding to the feature point of the interface pulse wave.
  • the adjustment unit selects one waveform range from a plurality of waveform ranges, each of which may include at least a part of the detected waveform, and the selected one waveform range. Is set as the comparison target range to adjust the comparison target range.
  • the adjustment unit can appropriately adjust the comparison target range by selecting one waveform range.
  • the adjustment unit selects the one waveform range according to the detected waveform.
  • the adjustment unit can appropriately select one waveform range set as the comparison target range so that the adjusted comparison target range becomes an appropriate comparison target range corresponding to the detected waveform. it can.
  • the inspection method of the present embodiment includes an irradiation step of irradiating a sample in which a plurality of layers are stacked with a terahertz wave, a detection step of detecting the terahertz wave from the sample and acquiring a detection waveform, An estimation step for estimating the positions of the interfaces of the plurality of layers by comparing a waveform portion included in the comparison target range with a library indicating the estimated waveform of the terahertz wave from the sample, and the comparison target range. An adjusting step for adjusting.
  • the inspection apparatus of the present embodiment it is possible to preferably enjoy the same effects as the effects that the above-described inspection apparatus of the present embodiment can enjoy.
  • the inspection method of the present embodiment may adopt various aspects.
  • the computer program of the present embodiment causes a computer to execute the inspection method of the present embodiment described above.
  • the computer program of the present embodiment may adopt various aspects.
  • the recording medium of the present embodiment it is possible to suitably enjoy the same effects as those enjoyed by the above-described inspection apparatus of the present embodiment.
  • the recording medium of the present embodiment may adopt various aspects.
  • the recording medium is a computer-readable recording medium, for example.
  • the inspection apparatus of this embodiment includes an irradiation unit, a detection unit, an estimation unit, and an adjustment unit.
  • the inspection method of the present embodiment includes an irradiation process, a detection process, an estimation process, and an adjustment process.
  • the computer program of the present embodiment causes a computer to execute the inspection method of the present embodiment described above.
  • the computer program of this embodiment described above is recorded on the recording medium of this embodiment. Therefore, the position of the interface between the plurality of layers is appropriately estimated based on the terahertz wave from the sample in which the plurality of layers are stacked.
  • an inspection apparatus an inspection method, a computer program, and a recording medium
  • the description will be given below using an example in which an inspection apparatus, an inspection method, a computer program, and a recording medium are applied to a terahertz wave inspection apparatus.
  • the terahertz wave inspection apparatus estimates the position of the interface between the plurality of layers by detecting the terahertz wave irradiated on the sample in which the plurality of layers are stacked.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a terahertz wave inspection apparatus 100 according to the present embodiment.
  • the terahertz wave inspection apparatus 100 irradiates a sample S on which a plurality of layers L are stacked with a terahertz wave THz propagating along a direction intersecting the stacking direction of the plurality of layers L. Further, the terahertz wave inspection apparatus 100 detects the terahertz wave THz reflected by the sample S (that is, the terahertz wave THz irradiated on the sample S).
  • the terahertz region is a frequency region that combines light straightness and electromagnetic wave transparency.
  • the terahertz region is a frequency region in which various substances have unique absorption spectra. Therefore, the terahertz wave inspection apparatus 100 can estimate (in other words, measure) the characteristics of the sample S by analyzing the terahertz wave THz irradiated on the sample S.
  • the layers L1 to L3 are made of materials having different physical properties. At least one of the layers L1 to L3 may be made of a solid material. At least one of the layers L1 to L3 may be made of a liquid material. At least one of the layers L1 to L3 may be made of a gaseous material.
  • the terahertz wave inspection apparatus 100 estimates the positions of the interfaces B of the plurality of layers L constituting the sample S as the characteristics of the sample S.
  • the interface B is a surface that defines the boundary of a certain layer L.
  • the interface B is a surface that intersects the irradiation direction of the terahertz wave THz.
  • the interface B there are an interface B0, an interface B1, an interface B2, and an interface B3.
  • the layer L1 is in contact with the outside of the sample S via the interface B0. That is, the interface B0 defines the boundary between the layer L1 and the outside of the sample S.
  • the interface B0 is also the surface of the sample S
  • the interface B0 is hereinafter referred to as the surface B0.
  • the layer L1 is in contact with the layer L2 through the interface B1. That is, the interface B1 defines the boundary between the layer L1 and the layer L2.
  • the layer L2 is in contact with the layer L3 through the interface B2. That is, the interface B2 defines the layer L2 and the layer L3.
  • the layer L3 is in contact with the outside of the sample S via the interface B3. That is, the interface B3 defines the boundary between the layer L3 and the outside of the sample S. Since the interface B3 is also the back surface of the sample S, the interface B3 is hereinafter referred to as a back surface B3.
  • the terahertz wave inspection apparatus 100 indirectly detects the waveform of the terahertz wave THz by employing a pump-probe method based on time delay scanning.
  • a pump-probe method based on time delay scanning.
  • the terahertz wave inspection apparatus 100 includes a pulse laser apparatus 101, a terahertz wave generating element 110 that is a specific example of an “irradiation unit”, a beam splitter 161, a reflecting mirror 162, and a reflecting mirror 163.
  • a half mirror 164 an optical delay mechanism 120, a terahertz wave detection element 130, which is a specific example of a “detection unit”, a bias voltage generation unit 141, an IV (current-voltage) conversion unit 142, And a control unit 150.
  • the pulse laser device 101 generates sub-picosecond order or femtosecond order pulse laser light LB having a light intensity corresponding to the drive current input to the pulse laser device 101.
  • the pulse laser beam LB generated by the pulse laser device 101 is incident on the beam splitter 161 via a light guide (not shown) (for example, an optical fiber).
  • the beam splitter 161 branches the pulsed laser light LB into pump light LB1 and probe light LB2.
  • the pump light LB1 is incident on the terahertz wave generating element 110 through a light guide path (not shown).
  • the probe light LB2 enters the optical delay mechanism 120 via a light guide path and a reflecting mirror 162 (not shown). Thereafter, the probe light LB2 emitted from the optical delay mechanism 120 is incident on the terahertz wave detection element 130 via the reflecting mirror 163 and a light guide path (not shown).
  • the terahertz wave generating element 110 emits a terahertz wave THz.
  • the terahertz wave generating element 110 includes a pair of electrode layers facing each other through a gap.
  • a bias voltage generated by the bias voltage generation unit 141 is applied to the gap via a pair of electrode layers.
  • an effective bias voltage for example, a bias voltage other than 0 V
  • the pump light LB1 is also applied to the photoconductive layer formed below the gap. Is irradiated. In this case, carriers are generated in the photoconductive layer irradiated with the pump light LB1 by light excitation by the pump light LB1.
  • the terahertz wave generating element 110 generates a pulse-shaped current signal in the order of subpicoseconds or in the order of femtoseconds corresponding to the generated carrier.
  • the generated current signal flows through the pair of electrode layers.
  • the terahertz wave generating element 110 emits the terahertz wave THz resulting from the pulsed current signal.
  • the terahertz wave THz emitted from the terahertz wave generating element 110 passes through the half mirror 164.
  • the terahertz wave THz transmitted through the half mirror 164 is applied to the sample S (particularly, the surface B0 of the layer L1).
  • the terahertz wave THz applied to the sample S is reflected by the sample S (in particular, the front surface B0, the interface B1, the interface B2, and the back surface B3).
  • the terahertz wave THz reflected by the sample S is reflected by the half mirror 164.
  • the terahertz wave THz reflected by the half mirror 164 enters the terahertz wave detection element 130.
  • the terahertz wave detecting element 130 detects the terahertz wave THz incident on the terahertz wave detecting element 130.
  • the terahertz wave detection element 130 includes a pair of electrode layers facing each other with a gap interposed therebetween.
  • the probe light LB2 is irradiated to the gap
  • the probe light LB2 is also irradiated to the photoconductive layer formed below the gap.
  • carriers are generated in the photoconductive layer irradiated with the probe light LB2 by light excitation by the probe light LB2.
  • a current signal corresponding to the carrier flows through the pair of electrode layers included in the terahertz wave detection element 130.
  • the signal intensity of the current signal flowing through the pair of electrode layers changes according to the light intensity of the terahertz wave THz.
  • a current signal whose signal intensity changes according to the light intensity of the terahertz wave THz is output to the IV conversion unit 142 via the pair of electrode layers.
  • the optical delay mechanism 120 adjusts the difference (that is, the optical path length difference) between the optical path length of the pump light LB1 and the optical path length of the probe light LB2. Specifically, the optical delay mechanism 120 adjusts the optical path length difference by adjusting the optical path length of the probe light LB2.
  • the timing at which the pump light LB1 enters the terahertz wave generation element 110 (or the timing at which the terahertz wave generation element 110 emits the terahertz wave THz) and the probe light LB2 at the terahertz wave detection element 130
  • the time difference from the timing at which the light enters (or the timing at which the terahertz wave detecting element 130 detects the terahertz wave THz) is adjusted.
  • the terahertz wave inspection apparatus 100 indirectly detects the waveform of the terahertz wave THz by adjusting the time difference.
  • the timing at which the probe light LB2 enters the terahertz wave detection element 130 is delayed by 1 picosecond.
  • the timing at which the terahertz wave detecting element 130 detects the terahertz wave THz is delayed by 1 picosecond.
  • the timing at which the terahertz wave detecting element 130 detects the terahertz wave THz is gradually shifted.
  • the terahertz wave detection element 130 can indirectly detect the waveform of the terahertz wave THz. That is, the lock-in detection unit 151 described later can detect the waveform of the terahertz wave THz based on the detection result of the terahertz wave detection element 130.
  • the current signal output from the terahertz wave detection element 130 is converted into a voltage signal by the IV conversion unit 142.
  • the control unit 150 performs a control operation for controlling the entire operation of the terahertz wave inspection apparatus 100.
  • the control unit 150 includes a CPU (Central Processing Unit) 150a and a memory 150b.
  • a computer program for causing the control unit 150 to perform a control operation is recorded in the memory 150b.
  • the computer program is executed by the CPU 150a, a logical processing block for performing a control operation is formed in the CPU 150a.
  • the computer program may not be recorded in the memory. In this case, the CPU 150a may execute a computer program downloaded via a network.
  • the control unit 150 performs an estimation operation for estimating the characteristics of the sample S based on the detection result of the terahertz wave detection element 130 (that is, the voltage signal output from the IV conversion unit 142).
  • the control unit 150 includes a lock-in detection unit 151, which is a specific example of “detection unit”, and a signal processing unit 152 as logical processing blocks formed inside the CPU 150a. ing.
  • the lock-in detection unit 151 performs synchronous detection on the voltage signal output from the IV conversion unit 142 using the bias voltage generated by the bias voltage generation unit 141 as a reference signal. As a result, the lock-in detection unit 151 detects a sample value of the terahertz wave THz. Thereafter, the same operation is repeated while appropriately adjusting the difference between the optical path length of the pump light LB1 and the optical path length of the probe light LB2 (that is, the optical path length difference).
  • the waveform (time waveform) of the terahertz wave THz detected by the detection element 130 can be detected.
  • the lock-in detection unit 151 outputs a detection waveform DW that is a waveform of the terahertz wave THz detected by the terahertz wave detection element 130 (that is, a waveform signal indicating the detection waveform DW) to the signal processing unit 152. That is, the lock-in detection unit 151 removes a noise component having a frequency different from that of the reference signal from the voltage signal output from the IV conversion unit 142. That is, the lock-in detection unit 151 performs relative detection using the voltage signal output from the IV conversion unit 142 and the reference signal, and thereby detects the detection waveform DW with relatively high sensitivity. Highly accurate detection.
  • a DC voltage may be applied to the terahertz wave generation element 110 as a bias voltage.
  • the detected waveform DW will be described with reference to FIGS. 2 (a) to 2 (b).
  • the terahertz wave THz is applied to the surface B0 of the sample S.
  • a part of the terahertz wave THz irradiated on the surface B0 is reflected by the surface B0.
  • the terahertz wave THz reflected by the surface B0 propagates from the sample S to the terahertz wave detecting element 130.
  • a part of the terahertz wave THz irradiated on the surface B0 passes through the surface B0 without being reflected by the surface B0.
  • the terahertz wave THz that has passed through the surface B0 passes through the inside of the sample S.
  • a part of the terahertz wave THz that has passed through the surface B0 is reflected by the interface B1, and another part of the terahertz wave THz that has passed through the surface B0 passes through the interface B1.
  • a part of the terahertz wave THz that has passed through the interface B1 is reflected by the interface B2, and another part of the terahertz wave THz that has passed through the interface B1 passes through the interface B2.
  • Part of the terahertz wave THz that has passed through the interface B2 is reflected by the back surface B3.
  • the terahertz wave THz reflected by the interface B1 the terahertz wave THz reflected by the interface B2
  • the terahertz wave THz reflected by the back surface B3 also propagate from the sample S to the terahertz wave detecting element 130. .
  • the detected waveform DW includes a pulse wave PW0 corresponding to the terahertz wave THz reflected by the surface B0 and a pulse wave PW1 corresponding to the terahertz wave THz reflected by the interface B1. Then, a pulse wave PW2 corresponding to the terahertz wave THz reflected by the interface B2 and a pulse wave PW3 corresponding to the terahertz wave THz reflected by the back surface B3 appear.
  • the signal processing unit 152 estimates the characteristics of the sample S based on the detection waveform DW output from the lock-in detection unit 151. For example, the signal processing unit 152 acquires the frequency spectrum of the terahertz wave THz using terahertz time domain spectroscopy, and estimates the characteristics of the sample S based on the frequency spectrum.
  • the signal processing unit 152 performs an estimation operation for estimating the position of the interface B based on the detected waveform DW as an example of the control operation.
  • the signal processing unit 152 as a logical processing block formed inside the CPU 150a, is a range adjustment unit 1521 which is a specific example of the “adjustment unit”, a library construction unit 1522, “ A position estimation unit 1523 that is a specific example of the “estimation unit”. Note that specific examples of the operations of the range adjustment unit 1521, the library construction unit 1522, and the position estimation unit 1523 will be described in detail later and will not be described here.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of a flow of an estimation operation for estimating the position of the interface B performed by the terahertz wave inspection apparatus 100.
  • an estimation operation for estimating the positions of the interface B1 and the interface B2 will be described as an example of the estimation operation for estimating the position of the interface B.
  • the terahertz wave inspection apparatus 100 is in the same manner as the estimation operation for estimating the positions of the interface B1 and the interface B2, and is different from the interface B1 and the interface B2 (for example, at least one of the front surface B0 and the back surface B3). ) Estimation position may be performed.
  • the library construction unit 1522 is configured such that the library 1522a referred to for estimating the positions of the interface B1 and the interface B2 is a memory 150b (or other arbitrary recording medium) provided in the control unit 150. ) Is stored (step S101). Specifically, the library construction unit 1522 determines whether the library 1522a constructed in the past by the library construction unit 1522 is stored in the memory 150b.
  • the library 1522a stores a waveform of the terahertz wave THz that is estimated to be detected by the terahertz wave detection element 130 when the sample S is irradiated with the terahertz wave THz (that is, an estimation result of the detection waveform DW).
  • the terahertz wave THz waveform included in the library 1522a is referred to as an “estimated waveform EW”.
  • the library 1522a stores the estimated waveform EW in association with candidate positions of the interface B1 and the interface B2 that can be assumed in the sample S.
  • the library 1522a has a waveform of the terahertz wave THz estimated to be detected by the terahertz wave detecting element 130 when the sample S existing at the candidate position where the interface B1 and the interface B2 are irradiated with the terahertz wave THz (that is, , A plurality of estimated waveforms DW) are stored for each of a plurality of candidate positions.
  • the library 1522a includes (i) an estimated waveform EW corresponding to the sample S in which the interface B1 exists at the candidate position P11 and the interface B2 exists at the candidate position P21, and (ii) the interface B1 Estimated waveform EW corresponding to sample S present at candidate position P11 and interface B2 at candidate position P22, (iii) Sample S with interface B1 present at candidate position P11 and interface B2 present at candidate position P23 Corresponding estimated waveform EW, (iv) Estimated waveform EW corresponding to sample S where interface B1 is present at candidate position P12 and interface B2 is present at candidate position P21, (v) Interface B1 is present at candidate position P12 The estimated waveform EW corresponding to the sample S where the interface B2 is present at the candidate position P22, (vi) the interface B1 is present at the candidate position P12 and the interface B2 is present at the candidate position P23 Estimated waveform EW corresponding to sample S, (vii) Estimate
  • the library 1522a substantially estimates that the terahertz wave detection element 130 will detect when the sample S having a certain thickness in each of the layer L1 and the layer L2 is irradiated with the terahertz wave THz. It can also be said that a plurality of waveforms of the wave THz (that is, the estimated waveform DW) are stored for each of a plurality of film thickness candidates.
  • step S101 when it is determined in step S101 that the library 1522a is stored in the memory 150b (step S101: Yes), the library constructing unit 1522 does not construct a new library 1522a. Therefore, the control unit 150 estimates the positions of the interface B1 and the interface B2 using the existing library 1522a stored in the memory 150b.
  • step S101 if it is determined that the library 1522a is not stored in the memory 150b (step S101: No), the library construction unit 1522 newly constructs the library 1522a (step S102).
  • step S104 the library construction unit 1522 first determines whether or not to construct the library 1522a using the previously acquired reference waveform BW (step S102).
  • the reference waveform BW is a waveform of the terahertz wave THz detected by the terahertz wave detection element 130 when the sample S (or an arbitrary object different from the sample S) is irradiated with the terahertz wave THz. This is a waveform of a terahertz wave THz which is a reference in construction.
  • step S102 when it is determined not to construct the library 1522a using the previously acquired reference waveform BW (step 102: No), the library construction unit 1522 newly acquires the reference waveform BW.
  • Step S102 Specifically, under the control of the library construction unit 1522, the sample S (or any object different from the sample S) is irradiated with the terahertz wave THz. As a result, a detection waveform DW is acquired. At least a part of the detected waveform DW (for example, a pulse wave PW0 corresponding to the surface B0) is used as the reference waveform BW.
  • step S102 determines whether the library 1522a is constructed using the previously acquired reference waveform BW (step 102: Yes). If it is determined in step S102 that the library 1522a is constructed using the previously acquired reference waveform BW (step 102: Yes), the library construction unit 1522 newly creates the reference waveform BW. Don't get.
  • the library construction unit 1522 constructs the library 1522a using the reference waveform BW (step S104). Specifically, the library constructing unit 1522 first has physical property values of the layers L1 to L3 (for example, dielectric constant, magnetic permeability, attenuation rate, conductivity, etc.) on the simulation model that simulates the sample S. Is set to an actual measurement value obtained by actually measuring the physical property values of the layers L1 to L3 in advance. Thereafter, the library construction unit 1522 calculates the estimated waveform EW while changing the positions of the interface B1 and the interface B2 on the simulation model. Note that the library construction unit 1522a may adopt an existing method for simulating the waveform of an electromagnetic wave as a method of calculating the estimated waveform EW. As an example of an existing method, there is an FDTD (Finite Difference Time Domain) method or an ADE-FDTD (Auxiliary Differential FDTD) method.
  • FDTD Finite Difference Time Domain
  • ADE-FDTD Advanced Differential FDTD
  • the terahertz wave generating element 110 emits the terahertz wave THz toward the surface B0 of the sample S (step S111).
  • the terahertz wave detection element 130 detects the terahertz wave THz reflected by the sample S (step S112). That is, the signal processing unit 152 acquires the detection waveform DW (step S112).
  • the position estimation unit 1523 performs matching between the waveform portion included in the comparison target range WR in the detected waveform DW and the waveform portion included in the comparison target range WR in the estimated waveform EW (that is, both are matched). By comparing, the positions of the interfaces B1 and B2 are estimated (from step S121 to step S123).
  • the range adjustment unit 1521 sets the comparison target range WR (step S121). At this time, the range adjustment unit 1521 sets a comparison target range WR suitable for the detected waveform DW acquired in step S112. That is, the range adjustment unit 1521 is based on the detection waveform DW instead of always setting the same comparison target range WR regardless of the detection waveform DW including any pulse wave PW in step S112. The comparison target range WR that changes as appropriate is set. Therefore, it can be said that the range adjustment unit 1521 substantially sets the comparison target range WR appropriately adjusted according to the detected waveform DW. The detection waveform DW changes according to the state of the sample S. For this reason, it can be said that the range adjustment unit 1521 substantially sets the comparison target range WR appropriately adjusted according to the state of the sample S.
  • the range adjustment unit 1521 sets the comparison target range WR including the pulse wave PW corresponding to the terahertz wave THz reflected by the certain interface B when the terahertz wave inspection apparatus 100 wants to estimate the position of the interface B. . Therefore, when the terahertz wave inspection apparatus 100 wants to estimate the positions of the interfaces B1 and B2, the range adjustment unit 1521 corresponds to the pulse wave PW1 and the interface B2 corresponding to the interface B1, as shown in FIG. A comparison target range WR including both of the pulse waves PW2 to be set is set.
  • the range adjustment unit 1521 corresponds to the terahertz wave THz reflected by the certain interface B even when the terahertz wave inspection apparatus 100 wants to estimate the position of the interface B.
  • a comparison target range WR that does not include the pulse wave PW is set.
  • the range adjustment unit 1521 corresponds to the terahertz wave THz reflected by the certain interface B even when the terahertz wave inspection apparatus 100 wants to estimate the position of the interface B.
  • a comparison target range WR including a pulse wave PW corresponding to the terahertz wave THz reflected by another interface B far from the surface B0 of the sample S than the certain interface B is set. Also good.
  • the range adjustment unit 1521 determines whether or not to set the comparison target range WR including the pulse wave PW corresponding to the interface B whose position is to be estimated based on the determination result of whether or not the pulse wave PW is clear. May be. For example, when the pulse wave PW is clear, the range adjustment unit 1521 determines to set a comparison target range including the clear pulse wave PW. For example, if the pulse wave PW is not clear, the range adjustment unit 1521 determines to set a comparison target range that does not include the unclear pulse wave PW.
  • FIG. 5B shows an example of a detection waveform DW in which the pulse wave PW1 is not clear and the pulse wave PW2 is clear. In this case, as shown in FIG. 5B, even if the terahertz wave inspection apparatus 100 wants to estimate the positions of the interfaces B1 and B2, the range adjustment unit 1521 does not include the pulse wave PW1 and the pulse wave PW2.
  • a comparison target range WR including is set.
  • the range adjustment unit 1521 may determine whether or not the pulse wave PW is clear in order to determine whether or not the pulse wave PW is included in the comparison target range WR. In order to determine whether or not the pulse wave PW is clear, the range adjustment unit 1521 has, for example, the amplitude of the pulse wave PW (particularly, the amplitude normalized by the average value of the amplitudes of the detected waveform DW) as a predetermined amplitude. You may determine whether it is smaller. In order to determine whether or not the pulse wave PW is clear, the range adjustment unit 1521 has, for example, the intensity of the pulse wave PW (particularly, the amplitude normalized by the average value of the intensity of the detected waveform DW) as a predetermined intensity.
  • the range adjustment unit 1521 may determine that the pulse wave PW is not clear. Good.
  • the range adjustment unit 1521 may set a comparison target range WR including a certain pulse wave PW based on the certain pulse wave PW. Specifically, as illustrated in FIG. 5B, the range adjustment unit 1521 has the comparison target range WR including a certain pulse wave PW (in the example illustrated in FIG. 5B, the pulse wave PW2). You may set based on the feature point P of the pulse wave PW. For example, the range adjustment unit 1521 compares a predetermined width ⁇ W as a comparison target range WR including a certain pulse wave PW with a feature point P of the pulse wave PW2 as a starting point (for example, with the feature point P as a start point, an end point, or a center). The target range WR may be set.
  • the characteristic points P are, for example, the point where the amplitude of the pulse wave PW (in other words, the signal level of the voltage signal, the same applies in the following paragraph), the point where the amplitude of the pulse wave PW becomes minimum, and the amplitude of the pulse wave PW. May be at least one of points that cross the zero level or the reference level.
  • the range adjustment unit 1521 can set the comparison target range WR suitable for the detection waveform DW by adjusting the predetermined width ⁇ W according to the detection waveform DW.
  • the range adjusting unit 1521 may set the comparison target range WR including a certain pulse wave PW based on the relationship between the certain pulse wave PW and another pulse wave PW. Specifically, as shown in FIG. 5B, the range adjustment unit 1521 has the comparison target range WR including a certain pulse wave PW (in the example shown in FIG. 5B, the pulse wave PW2). Starting from a time T at which a predetermined time ⁇ t has elapsed from another pulse PW different from the pulse wave PW (in the example shown in FIG. 5B, the pulse wave PW0) (for example, the feature point P is the start point, the end point, or the center) ) A comparison target range WR having a predetermined width ⁇ W may be set. In this case, the range adjustment unit 1521 can set the comparison target range WR suitable for the detection waveform DW by adjusting the predetermined time ⁇ t according to the detection waveform DW.
  • the position of the pulse wave PW to be included in the comparison target range WR on the detection waveform DW may vary every time the detection waveform DW is acquired.
  • the range adjustment unit 1521 appropriately adjusts the comparison target range WR so that the pulse wave PW whose position may change is appropriately included in the comparison target range WR.
  • the comparison target range WR may be adjusted by adjusting the predetermined width ⁇ W described above, may be adjusted by adjusting the predetermined time ⁇ t described above, or may be adjusted by other methods.
  • Such adjustment of the comparison target range WR according to the detected waveform DW is particularly effective when “a layer L in the sample S is altered and changed to another layer L”.
  • a layer L in the sample S is altered and changed to another layer L.
  • FIGS. 6A to 8B an example of the adjustment operation of the comparison target range WR performed when a certain layer L of the sample S is changed into another layer L will be described. .
  • the state of the first layer L1 is changed to a third layer having characteristics different from those of the first and second layers L.
  • FIG. 6A is a cross-sectional view of a sample Sa corresponding to a pipe through which a chemical solution flows, along a direction intersecting the pipe.
  • the 1st layer L which changes in quality under the influence of the 2nd layer L is piping layer L1a.
  • the 2nd layer L which affects the 1st layer L is the chemical
  • the boundary between the piping layer L1a and the chemical liquid layer L2a is defined by the interface B1a.
  • FIG. 6A shows a sample Sa in which the piping layer L1a is not affected by the influence of the chemical liquid layer L2a.
  • the detected waveform DW acquired in this case includes a pulse wave PW1a corresponding to the interface B1a, as shown in FIG. 6B.
  • the chemical solution from the chemical solution layer L2a penetrates into the pipe layer L1a from the portion in contact with the chemical solution layer L2a.
  • the piping layer L1a into which the chemical solution has not penetrated is referred to as the “non-penetrating layer L3a” as it is and the chemical solution has penetrated.
  • the pipe layer L1a is referred to as “permeation layer L4a”.
  • the boundary between the permeation layer L3a and the piping layer L1a is defined by the interface B2a newly generated by the permeation of the chemical solution. Further, along with the penetration of the chemical solution, the interface B1a defines the boundary between the chemical solution layer L2a and the penetration layer L3a. Therefore, the detection waveform DW obtained by irradiating the sample Sa shown in FIG. 7A with the terahertz wave THz is not only the pulse wave PW1a corresponding to the interface B1a as shown in FIG.
  • a pulse wave PW2a corresponding to B2a is also included.
  • the ratio of the size of the osmotic layer L3a to the size of the pipe layer L1a before the chemical solution begins to permeate corresponds to the degree of penetration indicating the degree of penetration of the chemical solution into the pipe layer L1a.
  • the permeability of the sample Sa shown in FIG. 7A is N (where 1 ⁇ N ⁇ 100)%. Further, the permeability of the sample Sa shown in FIG. 6 (a) is 0%.
  • the detection waveform DW acquired by irradiating the sample Sa shown in FIG. 8A with the terahertz wave THz also includes a pulse wave PW1a corresponding to the interface B1a as shown in FIG. 8B.
  • the terahertz wave inspection apparatus 100 estimates the position of the interface B2a, thereby indicating how much the chemical solution has permeated the pipe layer L1a (that is, how much the pipe layer L1a has deteriorated). Can be inspected. For this reason, the range adjustment unit 1521 sets the comparison target range WR including the pulse wave PW2a corresponding to the interface B2a. However, as can be seen from FIG. 7B, the pulse wave PW2a is likely not clear.
  • the interface B2a is an interface between the osmotic layer L3a and the non-penetrable layer L4a, but the osmotic layer L3a and the non-penetrable layer L4a form the same piping layer L1 in the first place. This is because the reflectance with respect to THz is relatively small.
  • the range adjustment unit 1521 does not include the pulse wave PW2a corresponding to the interface B2a, but includes the comparison target range WR including the pulse wave PW1a corresponding to the interface B1a (that is, farther from the surface B0a) than the interface B2a.
  • the pulse width of the pulse wave PW1a depends on the position of the interface B2a (that is, the chemical solution is applied to the pipe layer L1a). Fluctuates) (depending on the degree of penetration that indicates how much penetrated). Specifically, the pulse width of the pulse wave PW1a increases as the penetration degree increases.
  • the temporal delay amount of the pulse wave PW1a with respect to the pulse wave PW0a corresponding to the surface B0a varies depending on the position (that is, the penetration degree) of the interface B2a. Specifically, the delay amount of the pulse wave PW1a increases as the penetration degree increases. Therefore, the range adjustment unit 1521 appropriately adjusts the comparison target range WR so that the pulse wave PW1a whose pulse width and delay amount may be appropriately included in the comparison target range WR. As a result, the terahertz wave inspection apparatus 100 can appropriately estimate the position of the interface B even in the case where “a layer L in the sample S is changed into another layer L”.
  • the position estimation unit 1523 includes the detection waveform DW included in the comparison target range WR set in step S121 and the estimated waveform EW included in the comparison target range WR set in step S121. Are matched (step S122). Specifically, the position estimation unit 1523 calculates the similarity R between the detected waveform DW and the estimated waveform EW.
  • the similarity R is an index indicating how much the detected waveform DW and the estimated waveform EW are present. Therefore, the similarity R is an index that increases as the detected waveform DW and the estimated waveform EW are similar. That is, the similarity R is substantially equivalent to the correlation coefficient between the detected waveform DW and the estimated waveform EW.
  • the position estimation unit 1523 may calculate the similarity R using an existing calculation method for calculating the similarity between two signal waveforms.
  • the following formula 1 and formula 2 are given as existing calculation methods.
  • “u d (t)” indicates the amplitude of the detected waveform DW at time t (where time t is the time belonging to the comparison target range WR)
  • “u e (T) ” represents the amplitude of the estimated waveform EW at time t
  • “ ⁇ d ” represents the average amplitude (so-called DC component) of the detected waveform DW
  • “ ⁇ e ” represents the estimated waveform EW.
  • the average value of amplitude (so-called DC component) is shown.
  • the position estimation unit 1523 repeats the calculation operation of the similarity R as described above for a plurality of estimated waveforms EW (or a part thereof) stored in the library 1522a. As a result, a plurality of similarities R corresponding to the plurality of estimated waveforms EW are calculated.
  • the position estimation unit 1523 estimates the positions of the interface B1 and the interface B2 based on the plurality of similarities R calculated in step S122 (step S123). Specifically, the position estimation unit 1523 specifies the estimated waveform EW corresponding to the largest similarity R among the plurality of similarities R. The position estimation unit 1523 estimates the positions of the interface B1 and the interface B2 associated with the specified estimated waveform EW as actual positions of the interface B1 and the interface B2.
  • the terahertz wave inspection apparatus 100 appropriately sets the positions of the interface B1 and the interface B2 (that is, the position of the interface B in the sample S). Can be estimated.
  • the terahertz wave inspection apparatus 100 can set a comparative range WR that can be adjusted as appropriate. That is, the terahertz wave inspection apparatus 100 can adjust the comparison target range WR according to the detection waveform DW. For this reason, the terahertz wave inspection apparatus 100 can estimate the position of the interface B with higher accuracy than the terahertz wave inspection apparatus 100 of the comparative example in which the comparison target range WR cannot be adjusted.
  • the terahertz wave inspection apparatus 100 wants to estimate the position of a certain interface B (for example, the interface B1), the pulse wave PW (for example, the pulse wave PW1) corresponding to the one interface B. ) Is not clear, a comparison target range WR that does not include the one unclear pulse wave PW is set. In this case, when the terahertz wave inspection apparatus 100 wants to estimate the position of the one interface B although the one pulse wave PW corresponding to the one interface B is not clear, the terahertz wave inspection apparatus 100 corresponds to the one interface B.
  • FIG. 9A shows a comparison target range WR designated by the terahertz wave inspection apparatus of the comparative example.
  • the terahertz wave inspection apparatus of the comparative example sets a comparison target range WR including both the pulse wave PW1 corresponding to the interface B1 and the pulse wave PW2 corresponding to the interface B2 in order to estimate the positions of the interface B1 and the interface B2. . That is, the terahertz wave inspection apparatus of the comparative example cannot adjust the comparison target range WR just because the pulse wave PW1 is not clear, and is a default (in other words, fixed) that includes both the pulse waves PW1 and PW2.
  • E) Set the comparison target range WR.
  • the waveform of the pulse wave PW1 may vary each time the detection waveform DW is acquired due to a change in relative magnitude relationship with noise. Therefore, when the pulse wave PW1 is not clear, the similarity R calculated based on not only the clear pulse wave PW2 but also the unclear pulse wave PW1 may vary greatly every time the detection waveform DW is acquired. . Due to such variation in the similarity R, as shown in FIG. 9B, the similarity R calculated from the detected waveform DW acquired at a certain timing is acquired a plurality of times at different timings. May greatly deviate from the average of a plurality of similarities R calculated from the detected waveform DW.
  • At least one position of the interface B1 and the interface B2 estimated by the variation of the detection waveform DW acquired from the same sample S is the interface B1 and the interface.
  • the comparison target range WR can be adjusted. Therefore, when the pulse wave PW1 is not clear, the terahertz wave inspection apparatus 100 uses the pulse wave PW1 instead of the default (in other words, fixed) comparison target range WR including both the pulse waves PW1 and PW2.
  • the comparison target range WR including the pulse wave PW2 can be set. That is, the similarity R is not calculated based on the unclear pulse wave PW1. In this case, as shown in FIG. 10B, the variation in the similarity R is relatively small.
  • the similarity R calculated from the detected waveform DW acquired at a certain timing greatly deviates from the average of the plurality of similarities R calculated from the plurality of detected waveforms DW acquired a plurality of times at different timings.
  • the possibility is small.
  • the estimated position of at least one of the interface B1 and the interface B2 is the interface B1.
  • the possibility of deviating greatly from the actual position of at least one of the interfaces B2 is small.
  • the terahertz wave inspection apparatus 200 can appropriately estimate the positions of the interface B1 and the interface B2.
  • the range adjustment unit 1521 determines that the pulse wave PW whose position can be changed is appropriate for the comparison target range WR.
  • the comparison target range WR is appropriately adjusted in accordance with the pulse wave PW1 whose position has changed.
  • the range adjustment unit 1521 assumes that the pulse wave PW exists not only in the range where the pulse wave PW may exist (that is, not only the position where the pulse wave PW exists at the present time but also the position change).
  • a comparison target range WR including all the positions) that is, a relatively large comparison target range WR may be set. In this case, even if the range adjustment unit 1521 does not adjust the comparison target range WR one by one when the position of the pulse wave PW changes, the pulse wave PW whose position changes is included in the comparison target range WR. .
  • the range adjustment unit 1521 may set a comparison target range WR that includes all of the pulse waves PW1a that appear in the detection waveform DW while the permeability varies from 0% to 100%.
  • the range adjustment unit 1521 may set the comparison target range WR that includes all of the pulse waves PW1a that appear in the detection waveform DW while the permeability varies from the first value greater than 0% to 100%.
  • the range adjustment unit 1521 may set a comparison target range WR that includes all of the pulse waves PW1a that appear in the detection waveform DW while the permeability varies from 0% to a second value smaller than 100%.
  • the range adjustment unit 1521 sets a comparison target range WR that includes all of the pulse waves PW1a that appear in the detection waveform DW while the permeability varies from a first value that is greater than 0% to a second value that is less than 100%. May be.
  • the range adjustment unit 1521 may select one candidate from a plurality of candidates each indicating a different comparison target range WR. In other words, the range adjustment unit 1521 selects one candidate from among a plurality of candidates, so that the comparison target range WR that is actually used by the position estimation unit 1523 to match the detection waveform DW and the estimated waveform EW is selected. You may adjust substantially. In this case, for example, the range adjustment unit 1521 may select one candidate suitable for the acquired detected waveform DW from a plurality of candidates. For example, the range adjustment unit 1521 includes a pulse wave PW that appears in the acquired detection waveform DW (particularly, a pulse wave PW to be matched to identify the position of a certain interface B) from among a plurality of candidates. One candidate indicating the range WR may be selected.
  • the terahertz wave inspection apparatus 100 estimates the characteristics of the sample S in which the three layers L (that is, the layers L1 to L3) are stacked. However, the terahertz wave inspection apparatus 100 may estimate the characteristics of the sample S in which four or more layers L are stacked. Alternatively, the terahertz wave inspection apparatus 100 may estimate the characteristics of the sample S2 in which the two layers L are stacked. That is, the terahertz wave inspection apparatus 100 may estimate the position of the interface B of two or four or more layers L constituting the sample S.
  • the terahertz wave inspection apparatus 100 detects the terahertz wave THz reflected by the sample S, but may detect the terahertz wave THz transmitted through the sample S.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately changed without departing from the spirit or idea of the invention that can be read from the claims and the entire specification, and an inspection apparatus with such a change, An inspection method, a computer program, and a recording medium are also included in the technical scope of the present invention.
  • SYMBOLS 100 Terahertz wave inspection apparatus 101 Pulse laser apparatus 110 Terahertz wave generation element 120 Optical delay mechanism 130 Terahertz wave detection element 141 Bias voltage generation part 142 IV conversion part 150 Control part 150a CPU 150b Memory 151 Lock-in detection unit 152 Signal processing unit 1521 Range adjustment unit 1522 Library construction unit 1522a Library 1523 Position estimation unit 161 Beam splitter 162, 163 Reflection mirror 164 Half mirror LB1 Pump light LB2 Probe light THz Terahertz wave S Sample L, L1 , L2, L3, L11, L12, L13, L14 Layers B, B1, B2, B11, B12, B13 Interface B0, B10 Front surface B3, B14 Back surface DW Detected waveform EW Estimated waveform BW Reference waveform PW0, PW1, PW2, PW3 Pulse wave

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Abstract

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。

Description

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
　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。
　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及び２に記載されている。
　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。
　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。
特開２０１２－２２５７１８号公報 特開２０１４－１２２８７５号公報
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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（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（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（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（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（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（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。
　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。
　（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。
　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。
　＜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。
　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。
　＜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。
　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。
　＜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。
　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。
　＜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。
　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。
　＜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。
　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。
　＜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。
　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。
　（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。
　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。
　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。
　（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。
　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。
　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。
　＜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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　（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。
　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。
　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、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。
　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。
　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。
　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、「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。
　（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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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）。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　「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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　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。
　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。
　（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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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

Claims (10)

  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
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