KR100626768B1 - 기계화학적 평면화에 사용되는 과산소-함유 슬러리의안정화 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 한 구현예는 반도체 웨이퍼상에 재료의 층을 형성하는 단계, 및 연마용 패드 및 과산소를 포함하는 슬러리를 사용하여 재료의 층을 연마하는 단계를 포함하며, 이 때 슬러리는 추가로 슬러리중의 과산소의 분해를 지연시키는 안정화제를 포함하는 것인, 기계화학적 평면화 방법을 사용하여 평면화된 반도체 기판상에 일정 구조를 갖는 전기적 디바이스의 제조 방법이다. 바람직하게는, 안정화제는 피로인산, 폴리포스폰산, 폴리인산, 에틸렌디아민 테트라아세트산, 피로인산의 염, 폴리포스폰산의 염, 폴리인산의 염, 에틸렌디아민 테트라아세트산의 염 및 임의의 이들 배합물을 포함한다. 또한, 안정화제는 피로인산나트륨 10수화물, 피로인산나트륨 10수화물 및(또는) 8-히드록시퀴놀린을 포함할 수 있다. 슬러리중의 과산소의 분해는 슬러리에 포함된 전이금속에 의해 촉매반응되며, 슬러리의 pH에 의해 초래될 수 있다. 바람직하게는, 재료의 층은 텅스텐, 구리, 알루미늄, 유전물질 및 임의의 이들 배합물을 포함한다.
CMP 공정, 반도체 디바이스, 연마용 패드, 과산소-함유 슬러리, 안정화제.
Description
도 1은 산화제로서의 W2000 슬러리와 혼합된 과산화수소의 시간에 따른 분해를 나타내는 그래프.
도 2는 본 발명의 한 구현예의 안정화제와 W2000 슬러리중의 과산화수소의 농도를 나타내는 그래프.
도 3은 본 발명의 또다른 구현예의 안정화제와 W2000 슬러리중의 과산화수소의 농도를 나타내는 그래프.
도 4는 본 발명의 한 바람직한 구현예의 안정화제와 W2000 슬러리중의 과산화수소의 농도를 나타내는 그래프.
도 5는 본 발명의 또다른 바람직한 구현예의 안정화제와 W2000 슬러리중의 과산화수소의 농도를 나타내는 그래프.
본 발명은 반도체 디바이스 제조 및 공정, 및 특히 기계화학적 평면화 (planarization)에서 과산소-함유 슬러리를 안정화하는 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스 제조에서의 현재 두가지 흐름에는 평면 구조를 갖게 하는 것과 반도체 기판상의 구조물의 오염을 감소시키는 것이 포함된다. 이들 경향 모두를 달성하기 위해 기계화학적 연마(CMP)가 점점 더 빈번히 활용되고 있다. 대부분의 반도체 제조업자는 유전층을 평면화하며 몇몇 금속 구조물을 평면화하는데 CMP를 사용한다. CMP 공정에 사용되는 가장 통상적인 접근 방법은 함침(mounting) 패드를 통해 지지체(회전하거나 하지 않을 수 있음)에 반도체 웨이퍼를 부착하고, 연마용 패드(회전 또는 비회전하는 플래턴에 설치됨)와 접촉시켜 웨이퍼의 노출된 표면을 연마하는 것이다. 웨이퍼 표면 및 연마용 패드 사이의 기계적 마찰에 의해 웨이퍼 표면이 연마된다. 이 공정에서의 연마 및 이탈되는 임의의 입자의 제거를 돕기위하여, 일반적으로 웨이퍼 표면 및 연마용 패드 사이에 슬러리를 도입한다. 슬러리의 화학적 성분은 웨이퍼 표면과 반응하여 웨이퍼가 더욱 쉽게 연마될 수 있도록 하며, 과량의 슬러리는 이러한 연마 단계 동안 웨이퍼로 부터 이탈된 물질을 제거하여 운반할 수 있다.
오늘날, 반도체 산업에 사용된 대부분의 공정은 전도 또는 절연 물질층을 형성하고, 이어서 이 물질을 평면화(통상 CMP)하는 것을 포함한다. 예를 들어, 다른 구조물에 비해 매우 두꺼운 유전층은 통상 전체 웨이퍼상에 증착되어 있다. 하부의 토폴로지로 인하여, 이 층의 상부 표면의 높이가 매우 미량으로 달라진다. 이러한 상부 표면의 높이의 편차때문에 현재의 리소그래피 방법 및 장치를 사용하여 이 층에 패턴화되어 전도성 인터코넥트(interconnect)를 형성하는 비아(via) 홀/트렌치를 제조하기에 어렵다. 따라서, 이들 홀의 패턴화 전에 평면화 단계가 필요하 다. 통상, 이러한 단계는 CMP에 의하여 달성되어 유전층의 상부 표면을 비교적 평면화한다.
이외에, 비아 및(또는) 인터코넥트와 같은 전도성 상감 구조물을 형성하기 위하여, 전도성 물질(예를 들면, 텅스텐, 구리, 알루미늄 또는 다른 금속/금속의 조합물)의 블랭킷을 형성한 후, CMP를 활용할 수 있다. 예를 들어, 반응성 이온 에칭("RIE")과 반대로 CMP를 사용하면 더 깨끗하고 더 평면인 구조물을 생성한다. 통상, 금속화 설계는, 먼저 비아 및(또는) 인터코넥트를 위한 유전층에 구멍을 형성한 후, 비아 및(또는) 인터코넥트 구멍을 채우기 위하여 전면을 덮도록(또는 선택적으로) 전도성 물질을 형성하고 CMP를 사용하여 이루어진다. 이들 구멍을 적절히 채우기 위하여 바람직하게는 과량의 전도체가 웨이퍼 상에 증착된다. 이로써 구멍이외의 영역의 유전층 상에 전도성 물질 층이 형성된다. 이 과량의 물질을 제거하기 위해, CMP 공정이 수행된다.
몇몇 금속화 설계에서, 과량의 전도성 물질(또는 유전 물질)의 제거 성능은 CMP 공정에 산화제를 도입하여 제거될 물질의 일부분을 적어도 부분적으로 산화시킴으로써 향상될 수 있다. 이에 대한 이유는 몇몇 산화된 물질은 더 연질이 되어 물질 자체 보다 더 쉽게 제거되기 때문이다. 더욱이, 탑 층의 산화를 통해 대부분의 물질이 산화되는 것이 방지되어 평면화에 대한 조절이 가능해진다. 예를 들어, 텅스텐 산화물은 텅스텐보다 더 연질이 되어 더 쉽게 제거된다. 따라서, 몇몇 반도체 디바이스 제조업자는 텅스텐의 연마시 슬러리에 과산화수소 또는 다른 산화제를 첨가하여 텅스텐의 일부분(일반적으로 텅스텐 구조물의 피크)을 산화시켜서 이 들 부분이 더 쉽게 제거되도록 한다. 제거될 물질의 층의 연마에 과산화물을 사용하기 전에 이를 슬러리에 첨가하거나 또는 패드 상에 별도로 첨가할 수 있다. 그러나, 조절성의 증가 및 작업상의 단순성 때문에, 슬러리를 CMP 도구에 운반하기 전에, 약 1 내지 10 중량%의 비율로 과산화수소를 슬러리에 혼합하는 것이 바람직하다(참조. John P. Bare & Budge Johl, Evaluation of Manufacturing Handling Characteristic of Hydrogen Peroxide-Based Tungsten CMP Slurry, IEEE/CPMT International Electronics Manufacturing Technology Symposium, 164-171(1998)). 그러나, 이 방법에 문제점이 있다. 과산소-함유 슬러리는 가사 시간이 짧다. 산업계에서의 통상적인 관찰에 따르면, 과산화수소-함유 슬러리는 정적인 배쓰에서 하루당 약 0.1 중량%의 속도로 분해되며, 이것은 슬러리가 매일 점점더 효과적이지 못하다는 것을 의미한다. 도 1의 곡선(102)는 통상 상업적으로 이용가능한 텅스텐 연마 슬러리에서의 과산화수소의 분해를 나타낸다. 이러한 과산화수소의 분해 결과는 이 슬러리를 사용하는 CMP 공정의 제거 속도가 완전히 예측하지는 못하는 속도로 감소한다는 것을 나타낸다. 최종적으로, 제거 속도는 슬러리가 더이상 유용하지 않게 되어 폐기되어야 할 때까지 감소된다.
이러한 분해 현상은 여러 상이한 이유에 기인할 수 있다. 슬러리에 부딪치는 자외선, 승온 및 몇몇 슬러리에서의 높은 pH가 슬러리에 혼합된 과산화수소의 분해를 조절하는 주요 인자로서 산업계의 많은 사람들에 의해 인식되어 왔다. 그러나, 본 출원의 발명자들은 슬러리에서의 전이 금속의 존재가 슬러리중의 과산화물 분해의 지배적인 원인일 수 있다는 것을 발견하였다. 슬러리중의 전이 금속은 과산화수소의 분해를 급속히 촉매 반응시켜, 부산물로서 물 및 산소를 형성할 수 있다.
본 발명의 한 구현예는 반도체 웨이퍼상에 재료의 층을 형성하는 단계 및 연마용 패드 및 과산소를 포함하는 슬러리를 사용하여 재료의 층을 연마하는 단계를 포함하며, 이 때 슬러리는 추가로 슬러리중의 과산소의 분해를 지연시키는 안정화제를 포함하는 것인, 기계화학적 평면화 방법을 사용하여 평면화된 반도체 기판상에 일정 구조를 갖는 전기적 디바이스의 제조 방법이다. 바람직하게는, 안정화제는 피로인산, 폴리포스폰산, 폴리인산, 에틸렌디아민 테트라아세트산, 피로인산의 염, 폴리포스폰산의 염, 폴리인산의 염, 에틸렌디아민 테트라아세트산의 염 및 임의의 이들 배합물을 포함한다. 이외에, 안정화제는 피로인산나트륨 10수화물, 피로인산나트륨 10수화물 및(또는) 8-히드록시퀴놀린을 포함할 수 있다. 슬러리중의 과산소의 분해는 슬러리에 포함된 전이금속에 의해 촉매반응되며, 슬러리의 pH에 의해 초래될 수 있다. 바람직하게는, 재료의 층은 텅스텐, 구리, 알루미늄, 유전물질 및 임의의 이들 배합물을 포함한다.
본 발명의 또다른 구현예는 과산소-함유 물질 및 안정화제와 슬러리를 혼합하여 슬러리 혼합물을 생성하는 단계, 일정 기간 동안 슬러리 혼합물을 저장하는 단계, 슬러리 혼합물과 기계화학적 연마 기구를 사용하여 반도체 기판상에 위치된 층을 평면화하는 단계를 포함하며, 이 때 안정화제는 피로인산나트륨 10수화물, 피로인산, 폴리포스폰산, 폴리인산, 에틸렌디아민 테트라아세트산, 피로인산의 염, 폴리포스폰산의 염, 폴리인산의 염, 에틸렌디아민 테트라아세트산의 염, 8-히드록시퀴놀린 및 임의의 이들 배합물로 이루어진 군으로 부터 선택된 화학물질을 포함하는 것인, 반도체 기판상에 위치된 층의 기계화학적인 연마 방법이다. 바람직하게는, 안정화제는 또한 피로인산나트륨 10수화물을 포함한다.
하기 본 발명의 설명은 과산화수소를 활용하는 텅스텐 CMP 공정을 참고로 하여 설명되지만, 본 발명은 과산소-함유 슬러리가 사용되는 임의의 CMP 공정에 활용될 수 있다. 예를 들어, 텅스텐이외의 전도성 물질이 제거될 수 있다. 사실상, 제거된 물질은 전도성 재료 대신에 유전 재료일 수 있다. 또한, (1) 수성 또는 유기 매질에 전이 금속(Fe, Cu, Co, Mn, Ni 및 Cr과 같은 원소를 포함하나 이에 제한되지 않음)을 결합시키는 능력을 가지며, (2) 실질적으로 전이 금속 오염물이 없고, (3) 과산소 함유 슬러리 혼합물에 가용성이며, (4) CMP 공정에 의해 연마되는 층의 연마 속도를 지연시키지 않고, (5) CMP 슬러리에 사용되는 연마용 입자의 크기에 중대한 변화를 일으키지 않는 성질을 가지는 한 임의의 안정화제가 사용될 수 있다. 이들 예에는 피로인산, 폴리포스폰산, 폴리인산, 에틸렌디아민 테트라아세트산 (EDTA), 이들 산의 염, 이들 산과 이들 산의 염의 배합물, 및 히드록시퀴놀린이 포함된다. 또한, 슬러리는 전이 금속이 오염물질로서 존재하는 임의의 유형의 슬러리를 포함할 수 있다.
하기 도면은 텅스텐-함유 층을 연마하는데 사용되는, 캐보트 코포레이션에 의해 개발된 슬러리("W2000"로서 언급됨)중의 과산화수소의 농도를 나타낸다. 도 1에서, 곡선(102)는 W2000 슬러리중에 혼입된 불안정한 과산화수소의 분해를 나타낸다. 도 1에서 나타낸 것처럼, 과산화수소가 W2000 슬러리에 혼입된 지 9일후 과산화수소의 농도는 처음 혼합되었을 때의 농도의 약 60%이다.
도 2 및 3은 EDTA, EDTA의 염, 포스폰산 및 히드록시퀴놀린과 같은 다양한 킬레이트 시약이 필요한 안정화를 필수적으로 제공하는 것만은 아니라는 것을 나타낸다. 사실상, 실험되는 킬레이트 시약 각각은 과산화수소의 분해를 향상시켰다. 그러나, 이들 하나 이상의 킬레이트 시약(단독 또는 서로 다른 화학물질과의 배합)은 상이한 양으로 사용되고, 정제되어 전이 금속과 같은 임의의 오염물질이 제거되고, 상이한 슬러리와 함께 사용되거나 또는 또다른 화학 물질(자체로서 안정화제일 수도 있고 아닐 수도 있음)과 배합된다면, 적합한 안정화를 제공할 수 있다. 당업계의 숙련자는 임의의 과도한 실험없이도 본 발명의 교시에 따라 그러한 혼합물 또는 양을 알 수 있을 것이다.
도 4는 과산화수소의 처음 농도가 바람직하게는 W2000 슬러리와 과산화수소의 배합물의 약 2 중량%인 본 발명의 한 바람직한 구현예의 안정화 도식(플롯(402)로서 나타나 있음)을 나타낸다. 이 구현예에서, 안정화제는 바람직하게는 슬러리 혼합물 2000 g 당 피로인산나트륨 약 2 g이며, 사용된 특정 텅스텐 CMP 공정의 동역학에 따라 수소 농도의 하한치는 약 1.5%이다. 피로인산나트륨의 양을 달리하여 더 우수한 안정화를 제공할 수 있다. 상이한 슬러리가 사용된다면, 안정화제(또는 심지어 상이한 안정화제)의 양이 더 많거나 또는 더 적은 것이 바람직할 수 있다.
도 5는 과산화수소의 처음 농도가 바람직하게는 W2000 슬러리와 과산화수소 의 배합물의 약 4 중량%인 본 발명의 또다른 바람직한 구현예의 여러 안정화 도식를 나타낸다. 이 구현예에서, 안정화제는 바람직하게는 슬러리 1000 g 당 피로인산나트륨 약 0.25 내지 3 g(더욱 바람직하게는 약 0.25 내지 1 g이고, 가장 바람직하게는 약 0.5 g임)이며, 사용된 특정 텅스텐 CMP 공정의 동역학에 따라 수소의 농도의 하한치는 약 3.8%이다. 피로인산나트륨의 양을 달리하여 더 우수한 안정화를 제공할 수 있다. 상이한 슬러리가 사용된다면, 안정화제(또는 심지어 상이한 안정화제)의 양은 더 많거나 또는 더 적은 것이 바람직할 수 있다.
본 발명의 특정 실시 양태가 본원에 설명되어 있지만, 본 발명의 범위를 제한하지는 않는다. 본 발명의 많은 구현예가 본 명세서의 방법적인 관점에서 당업계의 숙련자에게 명백하다. 본 발명의 범위는 오직 첨부된 청구의 범위에 의해서만 제한된다.
본 발명에 따라, 반도체 디바이스 제조 및 공정, 및 특히 기계화학적 평면화에서 과산소-함유 슬러리를 안정화할 수 있다.
Claims (10)
- 반도체 웨이퍼상에 재료의 층을 형성하는 단계, 및연마용 패드 및 과산소를 포함하는 슬러리를 사용하여 재료의 층을 연마하는 단계를 포함하며, 이 때 슬러리는 추가로 슬러리중의 과산소의 분해를 지연시키는 안정화제를 포함하는 것인, 기계화학적 평면화 방법을 사용하여 평면화된 반도체 기판상에 일정 구조를 갖는 전기적 디바이스를 제조하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 안정화제가 피로인산, 폴리포스폰산, 폴리인산, 에틸렌디아민 테트라아세트산, 피로인산의 염, 폴리포스폰산의 염, 폴리인산의 염, 에틸렌디아민 테트라아세트산의 염 및 임의의 이들 배합물로 이루어지는 군으로 부터 선택된 화학물질인 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 안정화제가 피로인산나트륨 10수화물인 방법.
- 제2항에 있어서, 상기 안정화제가 추가로 피로인산나트륨 10수화물을 포함하는 것인 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 안정화제가 8-히드록시퀴놀린을 포함하는 것인 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 슬러리중의 과산소의 분해가 슬러리중의 포함된 전이 금속에 의해 촉매 반응되는 것인 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 슬러리중의 과산소의 분해가 슬러리의 pH에 의해 영향을 받는 것인 방법.
- 제1항에 있어서, 재료의 층이 텅스텐, 구리, 알루미늄, 유전재료 및 임의의 이들 배합물로 이루어진 군으로 부터 선택된 재료를 포함하는 것인 방법.
- 과산소-함유 물질 및 안정화제와 슬러리를 혼합하여 슬러리 혼합물을 생성하는 단계,일정 기간 동안 상기 슬러리 혼합물을 저장하는 단계,상기 슬러리 혼합물과 기계화학적 연마 기구를 사용하여 반도체 기판상에 위치된 층을 평면화하는 단계를 포함하며, 이 때 안정화제는 피로인산나트륨 10수화물, 피로인산, 폴리포스폰산, 폴리인산, 에틸렌디아민 테트라아세트산, 피로인산의 염, 폴리포스폰산의 염, 폴리인산의 염, 에틸렌디아민 테트라아세트산의 염, 8-히드록시퀴놀린 및 임의의 이들 배합물로 이루어진 군으로 부터 선택된 화학물질을 포함하는 것인, 반도체 기판상에 위치된 층의 기계화학적인 연마 방법.
- 제9항에 있어서, 상기 안정화제가 추가로 피로인산나트륨 10수화물을 포함하 는 것인 방법.
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| KR100557600B1 (ko) * | 2001-06-29 | 2006-03-10 | 주식회사 하이닉스반도체 | 나이트라이드 cmp용 슬러리 |
| US6953389B2 (en) * | 2001-08-09 | 2005-10-11 | Cheil Industries, Inc. | Metal CMP slurry compositions that favor mechanical removal of oxides with reduced susceptibility to micro-scratching |
| US6828226B1 (en) * | 2002-01-09 | 2004-12-07 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Limited | Removal of SiON residue after CMP |
| KR100498816B1 (ko) * | 2002-10-18 | 2005-07-01 | 주식회사 동진쎄미켐 | 분산 안정성이 우수한 텅스텐 금속막 연마용 화학-기계적연마 슬러리 조성물 |
| WO2004072332A1 (ja) * | 2003-02-12 | 2004-08-26 | Ebara Corporation | 研磨液、研磨方法及び研磨装置 |
| IL155554A0 (en) * | 2003-04-24 | 2003-11-23 | J G Systems Inc | Chemical-mechanical polishing composition and process |
| IL156094A0 (en) * | 2003-05-25 | 2003-12-23 | J G Systems Inc | Fixed abrasive cmp pad with built-in additives |
| US20050022456A1 (en) * | 2003-07-30 | 2005-02-03 | Babu S. V. | Polishing slurry and method for chemical-mechanical polishing of copper |
| US7186653B2 (en) * | 2003-07-30 | 2007-03-06 | Climax Engineered Materials, Llc | Polishing slurries and methods for chemical mechanical polishing |
| US20050211952A1 (en) * | 2004-03-29 | 2005-09-29 | Timothy Mace | Compositions and methods for chemical mechanical planarization of tungsten and titanium |
| US7253111B2 (en) * | 2004-04-21 | 2007-08-07 | Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holding, Inc. | Barrier polishing solution |
| KR100497413B1 (ko) * | 2004-11-26 | 2005-06-23 | 에이스하이텍 주식회사 | 텅스텐-화학적 기계적 연마에 유용한 슬러리 및 그 제조방법 |
| JP2008536302A (ja) | 2005-03-25 | 2008-09-04 | デュポン エアー プロダクツ ナノマテリアルズ リミテッド ライアビリティ カンパニー | 金属イオン酸化剤を含む、化学的、機械的研磨組成物において使用するジヒドロキシエノール化合物 |
| US20070068901A1 (en) * | 2005-09-29 | 2007-03-29 | Wang Yuchun | Composition and method for enhancing pot life of hydrogen peroxide-containing CMP slurries |
| US8974655B2 (en) * | 2008-03-24 | 2015-03-10 | Micron Technology, Inc. | Methods of planarization and electro-chemical mechanical polishing processes |
| CN104513627B (zh) * | 2014-12-22 | 2017-04-05 | 深圳市力合材料有限公司 | 一种集成电路铜cmp组合物及其制备方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4051056A (en) * | 1974-09-09 | 1977-09-27 | The Procter & Gamble Company | Abrasive scouring compositions |
| US4240919A (en) * | 1978-11-29 | 1980-12-23 | S. C. Johnson & Son, Inc. | Thixotropic abrasive liquid scouring composition |
| GB8310081D0 (en) * | 1983-04-14 | 1983-05-18 | Interox Chemicals Ltd | Peroxygen compounds |
| US4550074A (en) * | 1983-05-06 | 1985-10-29 | At&T Bell Laboratories | Sensitizing bath for chalcogenide resists |
| GB8522046D0 (en) * | 1985-09-05 | 1985-10-09 | Interox Chemicals Ltd | Stabilisation |
| US5039515A (en) * | 1990-11-21 | 1991-08-13 | Korf Patricia K | Mouth cleansing preparation |
| EP0496605B1 (en) | 1991-01-24 | 2001-08-01 | Wako Pure Chemical Industries Ltd | Surface treating solutions for semiconductors |
| JP3075290B2 (ja) | 1991-02-28 | 2000-08-14 | 三菱瓦斯化学株式会社 | 半導体基板の洗浄液 |
| US5209816A (en) | 1992-06-04 | 1993-05-11 | Micron Technology, Inc. | Method of chemical mechanical polishing aluminum containing metal layers and slurry for chemical mechanical polishing |
| JPH0717702A (ja) * | 1993-05-06 | 1995-01-20 | Mitsubishi Gas Chem Co Inc | 過酸化水素の製造法 |
| US5648448A (en) * | 1995-06-06 | 1997-07-15 | Hitachi Chemical Company, Ltd. | Method of preparation of polyquinolines |
| US6046110A (en) * | 1995-06-08 | 2000-04-04 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Copper-based metal polishing solution and method for manufacturing a semiconductor device |
| BR9611653A (pt) * | 1995-11-27 | 1999-02-23 | Unilever Nv | Composição detergente enzimática |
| US5993686A (en) * | 1996-06-06 | 1999-11-30 | Cabot Corporation | Fluoride additive containing chemical mechanical polishing slurry and method for use of same |
| ATE312895T1 (de) * | 1996-07-25 | 2005-12-15 | Dupont Air Prod Nanomaterials | Zusammensetzung und verfahren zum chemisch- mechanischen polieren |
| JP3507628B2 (ja) * | 1996-08-06 | 2004-03-15 | 昭和電工株式会社 | 化学的機械研磨用研磨組成物 |
| US5783489A (en) * | 1996-09-24 | 1998-07-21 | Cabot Corporation | Multi-oxidizer slurry for chemical mechanical polishing |
| US6039891A (en) * | 1996-09-24 | 2000-03-21 | Cabot Corporation | Multi-oxidizer precursor for chemical mechanical polishing |
| US6068787A (en) * | 1996-11-26 | 2000-05-30 | Cabot Corporation | Composition and slurry useful for metal CMP |
| US5958288A (en) * | 1996-11-26 | 1999-09-28 | Cabot Corporation | Composition and slurry useful for metal CMP |
| SG54606A1 (en) * | 1996-12-05 | 1998-11-16 | Fujimi Inc | Polishing composition |
| US6309560B1 (en) * | 1996-12-09 | 2001-10-30 | Cabot Microelectronics Corporation | Chemical mechanical polishing slurry useful for copper substrates |
| US6126853A (en) * | 1996-12-09 | 2000-10-03 | Cabot Microelectronics Corporation | Chemical mechanical polishing slurry useful for copper substrates |
| US5922091A (en) * | 1997-05-16 | 1999-07-13 | National Science Council Of Republic Of China | Chemical mechanical polishing slurry for metallic thin film |
| US6001269A (en) * | 1997-05-20 | 1999-12-14 | Rodel, Inc. | Method for polishing a composite comprising an insulator, a metal, and titanium |
| US6083419A (en) * | 1997-07-28 | 2000-07-04 | Cabot Corporation | Polishing composition including an inhibitor of tungsten etching |
| US6063306A (en) * | 1998-06-26 | 2000-05-16 | Cabot Corporation | Chemical mechanical polishing slurry useful for copper/tantalum substrate |
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