JP2516270B2 - 材料の成長速度とエッチング速度の光学的監視 - Google Patents

材料の成長速度とエッチング速度の光学的監視

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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、多層半導体構造の製造工程中の光学的工程
監視に関し、更に詳しくは、多層集積回路構造の製造中
の層の成長速度と除去速度を光の干渉を利用して監視す
ることに関する。
（従来技術） 半導体集積回路の製造では、マスキング、エッチン
グ、堆積または成長による層の形成およびドーピングよ
りなる４つの基本的な製造ステップをこれ以外のステッ
プの間に反復的に適用する。現在、半導体素材の層の一
部または全部を除去するためのエッチングは、化学薬品
を使用するウエット・エッチングとイオン、プラズマま
たは反応的ドライ・ケミカルを使用するドライ・エッチ
ングによって行われている。ドライ・エッチングはごく
最近開発されたもので、特にシャープに形成した異方性
形状を必要とする場合に適している。しかし、高度の選
択性を有するドライ・エッチング材が所定の層を除去す
るために使用された場合でも、その下層にある物質の幾
つかがその工程でエッチングによって取り去られ、この
ことは、しばしば望ましくない。集積回路形状に特有の
大きさは、１ミクロン以下にまで小さくなり、かかる回
路の薄く除去した構造の特性のあるものは、わずかな過
剰エッチングや過剰成長に対してさえも非常に敏感にな
る。同様に、もししきい電圧やその他の回路パラメータ
がこれらのミクロン・サイズやサブ・ミクロン・サイズ
の回路形状の中である程度の信頼性をもって規定される
べきであれば、半導体物質の成長層の厚さは厳密に制御
されなければならない。従って、エッチングまたは成長
中の半導体物質の現在の層厚の正確な監視とかかる工程
の終了点の明確な識別は、半導体の製造にとって重要で
ある。
エッチング工程の終了点を検出するための１つのアプ
ローチでは、エッチングされた層の近傍にあるガスの組
成を監視し、エッチングされた材料またはその既知の化
合物が無くなったことまたはその濃度が実質的に減少し
たことをレーザ誘起螢光または類似のプロセスを使用し
て調べることが必要である。この工程の終了点は、層が
完全にエッチングされた場合に生じる。
エッチングの終了点を検出するもう１つのアプローチ
では、エッチングされた材料やその化合物に対する特性
輝線のような所定の波長を有するプラズマによって放射
された可視光線を監視すことが必要である。特性輝線の
強度が減少し、エッチングされた材料が無くなったかそ
の濃度が減少したこと、反応物の存在度の増加、または
監視されている層の下にある層が源である新しい反応物
の存在を示した場合、エッチングは終了する。
第３の終了点検出法は、レーザ干渉計を使用してエッ
チングまたは成長中の層の現在の深さを直接監視しょう
と試みることである。この方法には、深さを決定する場
合に若干の不明瞭さがあるが、その理由は、問題の材料
の幾つか異なる深さが同じ干渉信号を出す可能性がある
からであり、このことは、Ｍ・ポーンおよびＥ・ウルフ
著「光学原理」（Principles of Optics）、パーガモン
・プレス刊、第５版、1975年の62ページに述べられてい
る。
メイダン（Meydan et al.）に対する米国特許第4,61
8,262号は、レーザ干渉システムを使用したエッチング
工程の終了点の検出法とエッチングまたは成長の進行し
ている層の現在の深さの監視法を開示している。この工
程では、先ずレーザ・ビームを製造中のウェーハ上の罫
書線を横切って走査すること、この罫書線の近傍または
内部の適当な領域を位置決めすること、およびレーザが
ウェーハの表面上の当該領域に照射され、そこから反射
することが可能になった場合に発生する干渉信号を監視
することが必要である。メイダン他の発明は、干渉パタ
ーン内で反復して発生する極大値と極小値の干渉パター
ンを監視し、従ってレーザ・ビームは、半導体ウェーハ
またはチップの側部形状内における溝またはその他の急
激な変化のような光学的に劣化した構造上の特性が存在
しない半導体表面の領域にピントを合わせることが必要
である。
半導体本体のエッチング速度とエッチング深さの両方
を測定する干渉システムは、「自動測定半導体プロセス
・バラメータ」に対して付与された米国特許第4,660,97
9号でミュースィング（Muething）によって開示された
干渉計は半導体本体に光を照射し、反射光の強度を検出
する。この強度は、エッチング工程の期間中周期的に変
化する。カウンタ回路が周期的に変化する反射光の強度
に応答し、この強度の変化の周期数と現在の周波数を求
めて半導体本体内の現在のエッチング速度とエッチング
深さを計算する。
米国特許第4,680,084号でハイマン他（Heimann et a
l.）によって開示された（素子製造のための干渉による
方法と装置」では、エッチング中の本体活性表面から反
射した単色光の強度を監視することによってエッチング
深さを監視している。反射用に使用する光の波長は、半
導体本体の第１露出上層部が実質的にこの波長を透過さ
せ、エッチングされない半導体本体の下層部がこの波長
を透過させないように選択される。
従来技術の１つ以上のアプローチで、幾つか問題点が
明らかになっている。第１に、ウェーハの表面を走査す
ることが必要であり、これには特別の装置と、罫書線の
ような適当な測定位置を利用可能であるか否かを決める
基準を使用することが必要である。このことは、表面の
反射信号の複雑な分析を必要とし、全体の手順を完了す
るにはかなりの時間を消費する。第２に、同一のプロセ
スで厚い膜と薄い膜の両方を測定することは困難または
不可能であるが、その理由は、厚さ分析においてしばし
ば仮定が行われるからである。第３に、成長または除去
を監視するべき表面の罫書線や露出部分のような適当な
うスポットへのアクセスが保証されていないことであ
る。もし適当なスポットが見つからなければ、その特定
の成長や除去の工程を監視するため、別のアプローチを
求めて使用しなければならない。従って、製造工程の別
の段階を監視するために別の監視技能が必要となる。
必要なものは、エッチングまたは成長中の半導体また
はその他の材料の層の厚さの変化をそれによって決定さ
れた光学的パラメータの曖昧さに影響されない時間の関
数として決定し、罫書線を横切って光線を操作すること
や材料表面のその他の特性を必要としない光学的監視シ
ステムである。
（発明の概要） このニーズは、ある材料の層をエッチングするか成長
させる前に、その材料の層の上部にあるマスキング材料
内のアパチャを介して動作する光学的計測方法によって
満たされる。この方法は、光学的信号内で反復する極大
値と極小値またはその他の基準を反射表面に対する下層
材料の厚さの変化として識別する。この方法では、当該
層のエッチングや成長の期間中、時間の順序で監視され
ている材料の厚さの変化を明確に決定することが可能に
なる。
（実施例） 第１図を参照して、第２層13上に重なり、これと連続
するフォトレジストまたはその他のマスキング材料の層
11によって構成される半導体構造を検討するが、この第
２層13は、露出してマスキング材料によって覆われてい
ない場合には何時でもエッチングされるものである。第
２層13は、半導体基板のような第３層15の上に重なって
こど連続すると仮定するが、この半導体基板は第２層13
とは異なり、エッチングされるべきものではない。第１
図に示す半導体構造の特定の領域は、半導体構造の一部
である回路または他の動作素子の全ての部分から離れて
いることが望ましいが、これはまた半導体ウェーハの活
性素子の近くに設けてもよい。
所定の直径Ｄであることが望ましいアパチャ17は、第
２層13の上部表面を露出させるためマスキング材料の層
11中に設けられている。アパチャ17は、マスキング材料
17cの領域上に適当な波長で一般的にオプティカル・フ
ルエンス（optical fluence）＞0.1ワット／cm2のレー
ザ・ビームを照射することによって形成することがで
き、その結果、このマスキング材料の円筒が、除去（即
ち焼失）されるか、光化学的にエッチングされるか、ま
たはそうでなければ第１層11から除去され、第２層13の
上部表面を露出する。光光学エッチングの場合、レーザ
・ビームのスポットが、エッチング・ガスを活性化して
アパチャ17で層11の材料を除去し、一方これを取り囲む
層11は、実質的にエッチング・ガスの影響を受けない。
レーザ波長λ2は、この波長の放射線が第２半導体材料
層によって大きく反射されるように選択され、その結
果、このアパチャの形成工程では、材料はこの第２層13
から全くまたは殆ど除去されない。レーザ波長λ2は高
い化学的選択性を有するように選択することができ、そ
の結果、波長λ2の放射線によって第１層11の材料の除
去、化学的エッチング、またはその他の除去を誘発すな
わち促進するが、第２層13の材料にはこれらを行わな
い。アパチャはこれら以外の手段によって設けることも
できる。
第２図に示すように、波長がλ1でオプティカル・フ
ルエンス＜0.2ワット／cm2の質問（interrogating）レ
ーザ（第１図に図示せず）または単色性の強い光源が、
アパチャ17を介して所定の入射角θ1で第２層13の露出
した上部表面に投射され、反射した干渉信号は反射角θ
1で層13の上部表面を離れた光線を受光するように位置
決めされた監視モジュール19によって監視される。アパ
チャ17はエッチング工程の開始以前に形成されなければ
ならないが、反射した干渉信号の監視は、第２層13に対
するエッチング工程の開始以前、これと同時、またはそ
の後に開始されてもよい。例えば、質問レーザはまた、
アパチャ17を内部に形成するために除去される第１層11
のマスキング材料の残りの厚さを監視するために使用し
てもよい。アパチャ17によって露出される第２層13の部
分は、露出された第２層13のエッチングが他の部分で行
われるのと略同じ速度でエッチングされる。アパチャ17
の直径Ｄは十分に大きいことが望ましく、その結果、光
線に対して選択された入射角がθ1の場合、第２材料層1
3に入射するこの光線の部分は、第１層と第２層との間
の界面および第２層と第３層との間の界面の各々におい
て数回の反射を行い、これらの反射した部分は反射角θ
1でアパチャ17内の第２層13の露出面から離脱する屈折
光とし現れる。このことによって、第２図で示すよう
に、干渉監視モジュール19がこれらの反射光及び屈折光
の幾つかの成分を受光し、高いSN比を与えることを保証
する。ここでは、またアパチャ17によって露出された層
13の上部表面が実質的に平坦であり、第２図に示す第２
層13と第３層15との間の界面が実質的に平坦であり、こ
れら２つの面は、相互に略平行であると仮定する。
質問レーザの波長λ1は、第２層12を構成する材料が
波長λ1の光を少なくとも部分的に透過させるように選
択することが望ましい。しかし、この考えは、第２層13
がアルミのような金属またはその他の不透明材料で構成
される場合にも使用することができる。
第２図を参照して、波長λ1の光線21を入射角θ1でア
パチャ17内の第２層13の露出表面13S上に入射する。こ
の光線21の一部は反射角θ1で第１成分21rで反射し、光
線21の第２成分21tは周知の方法により屈折角θ2で第２
材料層に伝達される。
伝達された成分21tの一部は、第３材料層15に伝達さ
れ、図示のように成分21ttを発生し、他の部分は、反射
成分21trとして反射され、この後者の反射成分の一部は
第１層と第２層との界面13Sに伝達されて成分21trtを発
生、この成分21trtは最初に反射した成分21rと平行な方
向でこの界面を離脱する。同様の方法で、別の反射成分
21trrt、21trrrrrt等が発生し、最初に反射した成分21r
と平行に界面13sを離脱する。これによって、合計干渉
反射強度信号Ｒが作られ、この信号は第２層13の厚さh2
の変化にともなって略周期的に変化すると共に、これは
光の波長λ1、第２層13の屈折率および第２層13におけ
る光線の屈折角θ2によって決まる。第２図に示す角度
θ1、θ2、およびθ3は、周知の方法でスネルの法則に
よって関係づけられている。
第３図は、第２層13の厚さh2による反射強度信号Ｒの
変化を示す。もし厚さ２が成長や堆積によって時間の経
過と共に増加し、またはエッチングやこれ以外の除去に
よって時間の経過と共に減少すれば、信号Ｒは、時間に
よって決まるh2によって時間の経過と共に変化する。厚
さh2がある値、h2＝h2i,M（ｉ＝1,2・・・N1）を過ぎる
と、信号Ｒは点24で局所極大値Rmaxに達し、次に減少す
る。厚さh2がある値h2＝h2j,m（ｊ＝1,2・・・N2）を過
ぎると、第３図に示すように、信号Ｒは点26で局所極小
値Rminに達し、次に増加する。層厚の局所極大値の集合
｛h2j,M｝iは局所極値の集合を形成し、層厚の局所極小
値の集合{h2j,m}jは局所極値の別の集合を形成する。厚
さh2i,Mの２つの連続する値の間間隔は、略次式に示す
距離だけ間隔を置いている。
ここでsec〔Ｘ〕は、角度ｘの正割を示し、n1とn
2は、それぞれ空気や非常に低圧のガスのような周辺媒
体と第２材料層13との波長λ1における屈折率である。
厚さh2j,mの２つの連続した値の間隔は、略次式に示す
等しい距離だけ間隔を置いている。
もし厚さが{h2k,M}kの「極大の」集合の連続する２つ
の項、または厚さが{h2j,m}kの「極小」の集合の連続す
る２つの項が時刻ｔ＝tkとｔ＝tk+1（＞tk）で発生すれ
ば、この時間間隔tk＜ｔ＜tk+1のエッチングまたは成長
の平均速度は下記の式で与えられる。
ここでΔh2は上で求めた量Δh2,MまたはΔh2,mであ
る。したがって、厚さの極大値の集合や極小値の集合に
おけるｎ番目の連続した厚さに移動した場合の成長また
はエッチングされた材料の厚さの合計Ｈは下記の式で与
えられる。
ここでΔh0は、厚さの極大値や極小値の集合の中でそ
れぞれ大１の厚さh21,Mまたはh21,mに達するために除去
または成長される第２層13の厚さである。
エッチング工程の終了点は、h2＝０に相当し、ここで
は第２層13が全部エッチング剤によって消費されてしま
う。成長工程の終了点は、成長されるべき層の所望の厚
さh2によって決定される。エッチング工程は、希望に応
じて、いずれの所望エッチングの長さＨでも、または終
了点で終了または変更することができる。例えば、平均
エッチング速度Vkは、層15が露出された場合に層15内の
材料に対するより高い選択性を与えるため、層13の所定
の深さで変更してもよい。
反射性のパラメータＲは、時間の関数としてディスプ
レイ・モジュールのスクリーン上にグラフによって表示
することが可能であり、その結果、Ｒが極大または極小
の局所極値を達成した場合の時間のシーケンスは、この
表示から容易に識別することができる。ディスプレイ・
モジュールは、また第２層の厚さの平均変化速度Ｖを計
算し、等式（３）と（４）によって求めた数値ＶとＨを
表示することもできる。
エッチング速度、エッチング剤によってこれまでに消
費された合計の厚さまたは成長速度を測定する１実施例
の場合、第１図に示すように、アパチャ17が先ずマスキ
ング材料内に設けられる。所定の波長のレーザ・ビーム
またはその他の単色光線21が、次にアパチャ17によって
露出された第１材料層13の上面の小部分に照射され、こ
の光線の一連の反射像が、第２図に示すように発生され
る。干渉監視モジュール19が、次にこれらの反射像を受
光し、時間の関数として反射率パラメータＲの現在値を
示すクラフまたは数字による出力を与えるように位置決
めされる。極大または極小の厚さの集合の連続する２つ
の項に関連する第１層13の厚さの増分Δn2は、第３図に
示すように、等式（１）または（２）によって求められ
る。ti＜ｔ＜ti+1によって決まる１つの時間間隔内の平
均エッチング速度は、等式（３）によって与えられ、今
までに消費された第２層13の厚さの合計は、等式（４）
によって与えられる。反射率パラメータＲの値は、モジ
ュール19でグラフまたは数値によって表示されてもよ
い。
もしレーザ・ビーム21が第２図にアパチャ17を形成す
るために使用されるならば、上層のマスキング材料の除
去を容易に行うため、レザー・フルエンスは十分に高く
なければならず、一般的な除去を行うためには、少なく
とも0.1ワット／cm2のフルエンスが通常使用される。こ
のレーザ・ビームは、ArやXeまたはKrのようなエクシマ
・レーザによって発生されてもよく、またはこのレーザ
・ビームは、ArCl、XeCl、ArF、KrFまたはその他の類似
の化合物のようなガスを用いた稀ガス・ハロゲン・レー
ザによって発生されてもよい。これらのレーザの各々
は、紫外線領域または低可視領域（波長λ＜4000オング
ストローム）内でレーザ放射線を発生する。HeNeまたは
ダイオーバ・レーザのような可視または近赤外波長を発
生するレーザもまたここで使用することができる。
アパチャ17を形成するために使用するレーザ・ビーム
21は、第４図に示すように、光ファイバー・ケーブルま
たはその他の手段によってマスキング材料上の目標点に
照射される。波長λ2のエキシマ・レーザ・ビームがエ
キシマ・レーザ放射光源23によって発生され、このビー
ムは第１材料層13の意図したアパチャ17に隣接する領域
に対して１本以上の光ファイバー・ケーブルで搬送さ
れ、ピント用光学系27がピントを合わせると共にレーザ
・ビームを照射して第１層13内にアパチャ17を形成す
る。ファイバー25に対してレーザ放射線を制御した状態
で放射するため、リチウム・ニオブ酸塩のような材料を
含むＱスィッチをエキシマ・レーザ光源内またはこれに
隣接して接地してもよい。レーザ放射光源29は、波長λ
1の質問放射ビーム21を発生し、このビームは監視中の
ウェーハを内蔵するチャンバー33のウインド31を通って
エキシマ・レーザ・ビームによって形成されたアパチャ
17内に照射される。このチャンバー33には、ガスを除去
して選択したレベルの真空を発生させるためのガス出口
35と、チャンバー33の中に選択したガスを導入するため
のガス入口37とを設けてもよい。別の光ファイバー26
a、26b、および26cを使用して光源23で発生するエキシ
マ・レーザ放射線を他のチャンバーに搬送してもよい。
または、従来の鏡とその他の光学的成分によって波長
λ2のレーザ・ビームをマスキング材料上の目標点に照
射し、これにピントを合わせてもよい。第１図に示すア
パチャ17を形成するため、このレーザ・ビームまたはそ
の他の光線21には、100ないし10,000Hzの適当な速度の
パルスとしてもよい。アパチャ17を内部に形成するマス
キング材料は、ポジティブまたはネガティブ・フォトレ
ジスト、酸化シリコン、ポリシリコンおよびAl、Ag、A
u、ＷおよびTiののような金属またはケイ化物の層を含
む。
この干渉技術は、また半導体材料の露出層上における
成長速度または堆積速度の測定に使用することもでき
る。更に、この技術は、半導体材料に限らず、ある波長
の光を実質的に透過させることができれば、いずれの材
料の厚さの変化の測定に使用することもできる。
レーザ・ビーム21の波長は、除去や他のアパチャの形
成工程が化学的に選択可能であり、マスキング材料内だ
けで発生し、下層の半導体材料内では発生しないように
しばしば選択することができる。多くのマスキング材料
は、紫外線の波長で電磁放射線に対して高い吸収性を有
する。もし、下層材料が「ウインド」すなわち材料によ
る光の吸収が比較的小さい紫外線波長の限定された範囲
を有していれば、その限定領域で１つの波長を有するレ
ーザ・ビーム21を使用することによって、選択性が高ま
る。このような状態で、厚さ検出装置は、アパチャの形
成期間中停止される。
１つの光源を第１材料層11内のアパチャ17の形成と、
第２層13の厚さの変化を干渉によって測定するための監
視用ビームに使用することができる。このことは、アパ
チャの形成と厚さの監視の両方に機能することのできる
１つの波長λ3を選択することによって達成することが
できる。これは、また放射線出力を２つの異なった波長
λ1とλ2との間で切り替えることのできる１つの光源を
設けることによって達成することができる。２つの異な
った波長の光を交互に発生することのできる光源の一例
は、米国特許第4,510,605号でジョージ他（Gerorge et
al.）の開示する２元周波数光学キャビティであり、こ
れは参考としてここに含まれている。２つ以上の波長の
放射線を交互に発生する装置の他の例は、スギヤマ他に
付与された米国特許第4,573,465号、シラサキ他に付与
された米国特許第4,637,027号、ハーター（Harter et a
l.）に付与された米国特許第4,660,205号、タカハシ他
に付与された米国特許第4,747,110号、およびロード（R
ohde et al.）に付与された米国特許第4,751,706号に開
示され、これらはまた参考としてここに含まれている。
１つの光源によって２つの間隔を有する波長で光を発生
するには、多くの技術を使用することが可能である。従
って、ここで論じたアパチャの形成と厚さの監視の工程
を駆動するため、１つの光源を２つの波長の間で多重化
することができる。
不透明であるか、または波長λ1の放射線を略100パー
セント反射する第２層13をまたここで使用することがで
きる。干渉信号Ｒの実質的な変化は検出されないが、そ
の理由は、全ての入射する放射線が第１層と第２層との
界面13Sで完全に反射されるか、第２層13に完全に吸収
されるかのいずれかであるためである。しかし、界面13
Sからの反射性信号Ｒは、第２層13が完全に消費され、
第３層15が露出されるので、エッチング工程の最後で大
きく変化する。この反射信号の変化は、第２層のエッチ
ング工程の終了点を決定するのに使用することができ
る。
波長λ2の放射線は、エッチングまたは成長の工程を
動作させるかまたは保持するのに十分な照射された放射
光子の形態の別の熱エネルギーを加えることによって、
第２層13の露出界面13Sにおけるエッチング作用や成長
作用を促進するのにまた使用することができる。例え
ば、もしエッチングされるべき酸化物が、例えば、4.9e
Vの解離エネルギーを持つと、λ＝2490オングストロー
ム（光子エネルギー＝4.98eV）の波長の放射線を発生す
るKrFレーザは、エッチング動作を促進するのに適して
いる。エキシマ・レーザと稀ガス・ハロゲン・レザー
は、少なくとも最高7.2eVの光子エネルギーを発生させ
て照射するのに役立ち、その結果、大部分の半導体と半
導体酸化物のエッチングは、かかるレザーを使用して促
進させることができる。
もし、マスキング材料と下層半導体材料の組合わせが
化学的に選択可能なアパチャ形成のための波長の選択を
許さなければ、厚さ検出装置を使用してマスキング材料
の厚さを監視してもよいが、これは上で開示した技術に
よって除去するマスキング材料の残りの層11の厚さの変
化を検出するために可視または赤外波長を有する他のレ
ーザまたは光源を使用し、上記材料がレーザ・ビーム21
によって除去されたり等するからである。または、除去
される材料の化学的組成は、除去工程が進行するにした
がって、分光その他の手法でリアル・タイムに分析する
ことができ、マスキング材料を特徴的に示す除去生成物
の量が急激に減少すると、除去工程が終了し、半導体層
のエッチングまたは新しい層の成長を開始することがで
きる。
第１表は、下層の厚さの変化を監視するために本発明
を使用することのできる種々のマスキング材料と下層材
料のリストである。第１表に示す特定の材料のリスト
は、他の材料の使用を排除することを意図するものでは
ない。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明による監視するべき半導体材料層の上
層であるマスク材料内のアパチャの形成を示す概略図で
ある。 第２図は、本発明による干渉法の使用を示す概略図であ
る。 第３図は、本発明で受信し処理される時間の関数として
表される干渉信号を示すグラフである。これは、干渉信
号の数対の対応する値を示す。 第４図は、本発明によるアパチャを形成するため目標点
に光線を照射する１つの手段を示す概略図である。 11……フォトレジスト層 13……第２層 15……第３層 17……アパチャ 19……監視モジュール 23……エキシマ・レーザ放射光源 25……光ファイバー 26a、26b、26c……光ファイバー 27……ピント用光学系 29……レーザ放射光源 31……ウインド 33……チャンバ 35……ガス出口 37……ガス入口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/31 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｅ

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】第１材料と異なる材料の第２層上に形成さ
    れ、波長λ1で光を少なくとも部分的に透過させる第１
    材料の第１平坦薄層の厚さの変化率を測定する方法であ
    って、第１層は第２層と上部第３材料層との間に位置す
    ると共に第２層と上部第３材料層の各々と界面を有し、
    第１層の厚さを時間の経過とともに増加しあるいは減少
    させようとする上記の方法に於いて、上記の方法は： 第１層の一部を露出するように第３材料層を介してアパ
    チャを設けるステップ； アパチャを介して波長λ1の成分を有する光線を所定の
    入射角で照射し、上記の光を第１層と第３層との界面で
    反射させ透過させるステップ；および 時間列の各々で光線の反射率の測定を実行して最初の時
    間と上記の時間系列の少なくとも１つとの間における第
    １層の厚さの変化を測定するステップ；によって構成さ
    れることを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】処理層と処理層上に位置するマスク層を有
    する多層半導体ウェーハであって、マスク層に開口領域
    を設け、処理層が該開口領域を介して処理層を処理する
    ことのできるところの上記の多層半導体ウェーハに関し
    処理層の処理を監視する方法に於いて、 マスク層の非開口領域を介して監視用アパチャを形成す
    るステップ；および 上記の監視用アパチャを介して処理層の厚さを監視する
    ステップ；によって構成されることを特徴とする方法。
  3. 【請求項３】処理層と該処理層上に位置するマスク層を
    有する多層半導体ウェーハであって、マスク層に開口領
    域を設けこれを介して上記処理層を処理することのでき
    る上記の多層半導体ウェーハの処理層の監視装置におい
    て： マスク層の非開口領域を介して監視用アパチャを形成
    し、処理層を露出する手段：および 上記の監視用アパチャを介して処理層を監視する光反射
    手段； によって構成されることを特徴とする処理層の監視装
    置。
  4. 【請求項４】第１材料と異なる材料の第２層上に形成さ
    れ、所定の波長λ1で屈折率n2を有すると共に波長λ1で
    光を少なくとも部分的に透過させる第１材料の第１平坦
    薄層の厚さの変化率を測定する方法であって、第１層は
    第２層と上部第３材料層との間に位置すると共に第２層
    と上部第３材料層の各々と界面を有し、第１層の厚さを
    時間の経過と共に減少または増加させることを意図する
    上記の方法に於いて、上記の方法は： 上記の第２平坦層、第１平坦層、および第３平坦層を上
    部に有する平坦な基板を設けるステップ； 第１層の一部が露出するように第３材料層を介してアパ
    チャを形成するステップ； 波長λ1の成分を有する光線をアパチャに照射して所定
    の入射角λ1で露出した第１層を照明し、その結果、光
    線の一部が露出した第１層の表面および第１層と第２層
    との界面で反射するステップ； t1＜t2＜・・・＜tNで反射性が局所極値を達成する連続
    した時間系列▲｛tI｝n i=1▼の各々で光線の反射率Ｒの
    干渉強度測定を実行するステップ；および 干渉強度測定を使用して時間間隔ti＜ｔ＜ti=1（ｉ＝1,
    2,・・・Ｎ−１）に於ける第１層の厚さの平均変化速度
    Viを求めると共にこの時間間隔の長さti=1−tiを求める
    ステップ；によって構成されることを特徴とする方法。
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