CN118019616A - 抛光垫 - Google Patents

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Abstract

一种抛光垫，其包含抛光层，该抛光层是聚氨酯组合物的成型体，其中，聚氨酯组合物含有：包含非脂环式二异氰酸酯单元作为有机二异氰酸酯单元的热塑性聚氨酯90～99.9质量％、和吸湿性高分子0.1～10质量％，成型体具有利用基于JIS K 7215的D型硬度计得到的60以上且小于75的硬度。

Description

抛光垫
技术领域
本发明涉及抛光垫，详细而言，涉及用于对半导体晶片、半导体器件、硅晶片、硬盘、玻璃基板、光学产品或各种金属等进行抛光的抛光垫。
背景技术
作为用于形成集成电路的基板而使用的半导体晶片的镜面加工、用于对半导体器件的绝缘膜、导电体膜的凹凸进行平坦化加工的抛光方法，已知有化学机械抛光(ChemicalMechanical Polishing，以下也称为“CMP”)。CMP是使用包含磨粒及反应液的抛光浆料(以下，也简称为浆料)通过抛光垫对半导体晶片等被抛光基板的表面进行抛光的方法。
在CMP中，抛光结果根据抛光垫的抛光层的特性而大幅变化。例如，柔软的抛光层可减少在被抛光面产生的作为抛光缺陷的擦痕的产生，另一方面，会降低对于被抛光面的局部平坦化性、抛光速度。另外，硬的抛光层可提高对于被抛光面的局部平坦化性，另一方面，会增加在被抛光面产生的擦痕。
出于减少被抛光面的擦痕的产生、提高被抛光面的平坦化性、或者提高抛光速度的目的，提出了各种抛光垫。
例如，下述专利文献1中公开了一种抛光垫，其具备使聚氧化乙烯等主链包含醚键的聚合物及环糊精等水溶性粒子分散于共轭二烯共聚物等高分子基体材料而成的抛光层。而且，专利文献1公开了这样的抛光垫能够获得高抛光速度，而且可以充分地抑制被抛光面的擦痕的产生，此外，能够提供被抛光面内的抛光速度的均匀性。
另外，下述专利文献2公开了一种化学机械抛光垫，其具有由组合物形成的抛光层，该组合物含有热塑性聚氨酯80质量份以上且99质量份以下、以及聚氧化乙烯等吸水率3％以上且3000％以下的高分子化合物1质量份以上且20质量份以下。专利文献2公开了这样的抛光垫通过使与浆料接触的水溶性粒子游离，从而形成空穴，并使浆料保持于形成的空穴中，保持高平坦化性，也减少擦痕的产生。
另外，下述专利文献3公开了一种抛光垫，其具有包含树脂及碳酸钙的粒子等第一粒子的抛光层，其中，第一粒子的平均粒径D50为1.0μm以上且小于5.0μm，第一粒子相对于抛光层整体的含量为6.0～18.0体积％，第一粒子的莫氏硬度小于被抛光基板的莫氏硬度。
然而，通常为了有助于将浆料均匀且充分地供给至被抛光基板的被抛光面，在用于CMP的抛光垫的抛光层的抛光面形成有同心圆状、放射状、格子状等槽、孔(以下，也将它们简单地统称为凹部)。这样的凹部也有助于防止成为擦痕的产生原因的抛光屑的排出、由抛光垫的吸附导致的晶片破损。
在抛光面形成了凹部的情况下，在用于将表面粗糙度最优化的修整中使用的修整器、被抛光基板会反复与抛光面接触，由此，在抛光层磨损时，有时会在凹部的角部产生毛刺。而且，在产生的毛刺堵塞了凹部的情况下，抛光浆料的供给性降低，有时抛光速度降低或抛光均匀性降低。另外，大的毛刺有时也会产生擦痕。
为了解决上述的问题，下述专利文献4公开了一种抛光垫，其具有包含热塑性聚氨酯(A)及除该热塑性聚氨酯(A)以外的聚合物(B)的抛光层，其中，热塑性聚氨酯(A)是使高分子二醇、有机二异氰酸酯及扩链剂进行反应而得到的，聚合物(B)是玻璃化转变温度为60～120℃的非晶性聚合物、且分散在热塑性聚氨酯(A)中，抛光层在-80～-50℃下的损耗角正切的最大值为8.00×10-2以下。而且，作为聚合物(B)，公开了具有来自于选自丙烯酸、丙烯酸酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸酯、丙烯腈、甲基丙烯腈及苯乙烯中的至少一种单体的结构单元的聚合物。专利文献4记载了根据这样的抛光垫，能够减少在凹部的角部产生的毛刺。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2007/089004号
专利文献2：日本特开2011-151373号公报
专利文献3：日本特开2019-155507号公报
专利文献4：日本特开2015-226940号公报
发明内容
发明所要解决的问题
专利文献1及专利文献2中公开的抛光垫难以兼具在凹部的角部产生的毛刺的减少、高抛光速度、高平坦化性、以及不易产生擦痕的低擦痕性。
另外，根据专利文献3中公开的抛光垫，由于第一粒子的粒径比较大，因此存在容易产生擦痕的隐患。
另外，在专利文献4所公开的抛光垫中，热塑性聚氨酯以外的聚合物(B)实质上以非相容的状态分散于作为基质的热塑性聚氨酯中。因此，如果不使聚合物(B)的含有比例较高，则无法充分地抑制毛刺的产生。另外，在提高了聚合物(B)的含有比例的情况下，以热塑性聚氨酯作为主体的抛光层的特性有时会降低。
另外，特别是在具有通过基于JIS K 7215的D型硬度计得到的60～75左右的中等程度的硬度的抛光层的抛光面形成了凹部的情况下，由于修整时的修整器、被抛光基板与凹部的角部长时间反复接触，因此容易在角部产生毛刺。而且，由于产生的毛刺逐渐堵塞凹部，因此有时浆料对抛光面的供给量会逐渐减少。其结果是存在如下问题：抛光速度、平坦化性容易逐渐降低，或者抛光均匀性容易降低，或者在被抛光面产生的擦痕容易增加。
本发明的目的在于提供在高抛光速度、低擦痕性及高平坦化性的平衡优异的具有中等程度的硬度的抛光层中不易在形成于抛光面的凹部的角部产生毛刺的抛光垫。
解决问题的方法
本发明的一个方面可得到一种抛光垫，其包含抛光层，上述抛光层为聚氨酯组合物的成型体，其中，聚氨酯组合物含有：包含非脂环式二异氰酸酯单元作为有机二异氰酸酯单元的热塑性聚氨酯90～99.9质量％、和吸湿率0.1％以上的吸湿性高分子0.1～10质量％。而且，成型体为具有60以上且小于75的D硬度的抛光垫，上述D硬度是通过基于JIS K7215的D型硬度计在负载保持时间5秒钟的条件下测得的。根据这样的抛光垫，可得到在高抛光速度、低擦痕性及高平坦化性的平衡优异的具有中等程度的硬度的抛光层中不易在形成于抛光面的凹部的角部产生毛刺的抛光垫。
热塑性聚氨酯优选包含在有机二异氰酸酯单元的总量中为90～100摩尔％的作为非脂环式二异氰酸酯单元的4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯单元。在这样的情况下，吸湿性高分子特别以良好的相容性分散于热塑性聚氨酯。
另外，聚氨酯组合物优选含有热塑性聚氨酯99～99.9质量％和吸湿性高分子0.1～1质量％。在这样的情况下，容易更高地保持D型硬度计硬度，容易保持更高的平坦化性。
另外，作为吸湿性高分子，例如可举出：聚环氧乙烷、聚环氧乙烷-环氧丙烷嵌段共聚物。
另外，吸湿性高分子的重均分子量优选为70000～4000000。在这样的情况下，与热塑性聚氨酯的相容性特别优异。
另外，成型体在50℃的水中进行了饱和溶胀时的饱和溶胀时断裂伸长率优选为250～400％。在这样的情况下，容易得到抛光速度更高的抛光垫。
另外，成型体在湿度48RH％、23℃下的干燥时断裂伸长率优选为150～250％。在这样的情况下，容易得到显示出更高的抛光速度的抛光垫。
另外，成型体的上述饱和溶胀时断裂伸长率S1与上述干燥时断裂伸长率S2之比S1/S2优选为1.0～2.0。在这样的情况下，容易得到显示出更高的抛光速度的抛光垫。
另外，将成型体的厚度0.5mm的片在50℃的水中进行了饱和溶胀时的波长550nm的激光透射率优选为60％以上。在这样的情况下，在对晶片等被抛光基板的被抛光面进行抛光时，容易采用用于确定抛光终点的光学检测方法。
另外，成型体的维氏硬度优选为5以上且小于21。在这样的情况下，容易得到低擦痕性更优异的抛光垫。
另外，成型体在50℃的水中进行了饱和溶胀时的储能模量优选为0.1～1.0GPa。在这样的情况下，易于得到容易保持更高的平坦化性的抛光层。
另外，成型体优选为无发泡成型体。在这样的情况下，抛光层的硬度容易变得更高，由此易于实现更高的平坦化性、更高的抛光速度。另外，由于不易产生浆料中的磨粒进入空穴内而形成的磨粒的凝聚体，因此，不易产生凝聚体刮擦晶片表面而产生的擦痕。
发明的效果
根据本发明，可以得到在高抛光速度、低擦痕性及高平坦化性的平衡优异的具有中等程度的硬度的抛光层中不易在形成于抛光面的凹部的角部产生毛刺的抛光垫。
附图说明
图1是用于对使用了实施方式的抛光垫10的CMP进行说明的说明图。
图2是在实施例的毛刺试验中拍摄的SEM照片。
符号说明
1 台板
2 浆料供给喷嘴
3 托板
4 修整器
5 被抛光基板
10 抛光垫
20 CMP装置
具体实施方式
以下，对抛光垫的一个实施方式详细地进行说明。
本实施方式的抛光垫包含抛光层，该抛光层为聚氨酯组合物的成型体。聚氨酯组合物含有包含非脂环式二异氰酸酯单元作为有机二异氰酸酯单元的热塑性聚氨酯(以下，也称为非脂环式热塑性聚氨酯)90～99.9质量％、和吸湿性高分子0.1～10质量％。而且，成型体具有硬度计D硬度60以上且小于75的D硬度，该硬度是通过基于JIS K 7215的D型硬度计在负载保持时间为5秒钟的条件下测得的。
非脂环式热塑性聚氨酯是使包含有机二异氰酸酯、高分子二醇及扩链剂的聚氨酯原料进行反应而得到的热塑性聚氨酯。而且，非脂环式热塑性聚氨酯是使用包含非脂环式二异氰酸酯的有机二异氰酸酯而得到的热塑性聚氨酯。作为非脂环式热塑性聚氨酯的有机二异氰酸酯单元的总量中所含的非脂环式二异氰酸酯单元的含有比例，优选为60～100摩尔％、进一步优选为90～100摩尔％、特别优选为95～100摩尔％、尤其优选为99～100摩尔％。在非脂环式二异氰酸酯单元的含有比例过低的情况下，存在非脂环式热塑性聚氨酯与吸湿性高分子的相容性降低的倾向。
通过使用这样的聚氨酯组合物的成型体作为抛光垫的抛光层，可得到具备抛光层的抛光垫，该抛光层是高抛光速度、低擦痕性及高平坦化性的平衡优异的具有中等程度的硬度的抛光层，并且不易在形成于抛光面的凹部的角部产生毛刺。
在这样的聚氨酯组合物的成型体中，非脂环式热塑性聚氨酯与吸湿性高分子的相容性增高，由此，成型体中的吸湿性高分子的分散性变高。详细而言，非脂环式热塑性聚氨酯的来自高分子二醇的软链段与吸湿性高分子容易相容。而且，作为成型体的抛光层在浆料含水时，成型体的表面的拉伸性适度提高。而且，通过使抛光层表面的拉伸性适度提高，在修整时，抛光面被修整器磨削而产生的起毛容易卡挂在修整器上，容易将毛刺削除。其结果是，容易抑制由毛刺导致的凹部的堵塞。另外，由于吸湿性高分子的高拉伸性，修整性也提高，此外，由于其亲水性，也容易减少擦痕的产生。
另一方面，非脂环式热塑性聚氨酯中所含的来自扩链剂的结晶性的硬链段与吸湿性高分子的相容性低。因此，容易保持结晶性硬的硬链段。其结果是，非脂环式热塑性聚氨酯的硬度不易降低。即，吸湿性高分子对于软链段的相容性高，对于硬链段的相容性低。
非脂环式热塑性聚氨酯中的软链段由于与吸湿性高分子的相容性高，因此抛光层的表面的拉伸性提高。由此，通过修整产生的抛光垫表面的起毛容易卡挂在修整器上，容易将毛刺削除，能够抑制由毛刺导致的凹部的堵塞。
非脂环式热塑性聚氨酯的制造所使用的非脂环式二异氰酸酯是指脂环式二异氰酸酯以外的二异氰酸酯，具体而言，是不具有脂肪族环式结构的芳香族二异氰酸酯或直链脂肪族二异氰酸酯。
芳香族二异氰酸酯是在分子结构内含有芳香环的二异氰酸酯化合物。作为其具体例，例如可举出：2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、间苯二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、间苯二亚甲基二异氰酸酯、对苯二亚甲基二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、4,4’-二异氰酸基联苯、3,3’-二甲基-4,4’-二异氰酸基联苯、3,3’-二甲基-4,4’-二异氰酸基二苯基甲烷、氯亚苯基-2,4-二异氰酸酯、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯等。
另外，直链脂肪族二异氰酸酯是在分子结构内不具有环结构而具有直链脂肪族的骨架的二异氰酸酯化合物。作为其具体例，例如可举出：亚乙基二异氰酸酯、四亚甲基二异氰酸酯、五亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、2,2,4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯、2,4,4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯、十二亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯、2,6-二异氰酸基甲基己酸酯、双(2-异氰酸基乙基)富马酸酯、双(2-异氰酸基乙基)碳酸酯、2-异氰酸基乙基-2,6-二异氰酸基己酸酯等。
对于非脂环式热塑性聚氨酯而言，例如，可使用包含60摩尔％以上、优选包含90摩尔％以上、进一步优选包含95摩尔％以上、特别优选包含99摩尔％以上、尤其优选包含100摩尔％的非脂环式二异氰酸酯的有机二异氰酸酯作为用作原料的有机二异氰酸酯而得到。
各非脂环式二异氰酸酯可以单独使用，也可以组合2种以上使用。其中，从得到平坦化性特别优异的抛光垫的方面考虑，特别优选有机二异氰酸酯包含芳香族二异氰酸酯，进一步优选包含4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯及异佛尔酮二异氰酸酯，特别优选包含4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯100摩尔％。
需要说明的是，在不损害本发明效果的范围内，可以将脂环式二异氰酸酯与非脂环式二异氰酸酯组合使用。脂环式二异氰酸酯是含有脂肪族环式结构的二异氰酸酯化合物。作为其具体例，例如可举出：异丙叉双(4-环己基异氰酸酯)、环己基甲烷二异氰酸酯、甲基环己烷二异氰酸酯、4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯、环己撑二异氰酸酯、甲基环己撑二异氰酸酯、双(2-异氰酸基乙基)-4-环己烯等。在脂环式二异氰酸酯的含有比例过高的情况下，与吸湿性高分子的相容性降低，另外，存在平坦化性也容易降低的倾向。
高分子二醇是数均分子量为300以上的二醇，例如可举出聚醚二醇、聚酯二醇、聚碳酸酯二醇、或者将它们组合而成的高分子二醇等。
作为聚醚二醇的具体例，例如可举出：聚乙二醇、聚丙二醇、聚四亚甲基二醇、聚甲基四亚甲基二醇、聚氧丙二醇、甘油基质聚亚烷基醚二醇等。它们可以单独使用，也可以组合2种以上使用。其中，从与非脂环式热塑性聚氨酯的硬链段的相容性特别优异的方面考虑，优选为聚乙二醇及聚四亚甲基二醇。
聚酯二醇是指，通过使二羧酸或其酯、酸酐等成酯性衍生物与低分子二醇直接进行酯化反应或酯交换反应而制造的主链具有酯结构的高分子二醇。
作为二羧酸的具体例，例如可举出：草酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二酸、2-甲基琥珀酸、2-甲基己二酸、3-甲基己二酸、3-甲基戊二酸、2-甲基辛二酸、3,8-二甲基癸二酸、3,7-二甲基癸二酸等碳原子数2～12的脂肪族二羧酸；将通过甘油三酯的分馏而得到的不饱和脂肪酸进行二聚化所形成的碳原子数14～48的二聚化脂肪族二羧酸(二聚酸)及它们的氢化物(氢化二聚酸)；1,4-环己烷二羧酸等脂环族二羧酸；对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸等芳香族二羧酸等。它们可以单独使用，也可以组合2种以上使用。
作为低分子二醇的具体例，例如可举出：乙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、新戊二醇、1,5-戊二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、1,6-己二醇、1,7-庚二醇、1,8-辛二醇、2-甲基-1,8-辛二醇、1,9-壬二醇、1,10-癸二醇等脂肪族二醇；1,4-环己烷二甲醇等环己烷二甲醇、1,4-环己二醇等环己二醇等脂环式二醇；等。它们可以单独使用，也可以组合2种以上使用。其中，优选为碳原子数3～12、进一步优选为碳原子数4～9的低分子二醇。
另外，聚碳酸酯二醇是通过低分子二醇与碳酸二烷基酯、碳酸亚烷基酯、碳酸二芳基酯等碳酸酯化合物的反应而得到的。作为低分子二醇，可举出如上所述的低分子二醇。另外，作为碳酸二烷基酯的具体例，例如可举出：碳酸二甲酯、碳酸二乙酯。另外，作为碳酸亚烷基酯的具体例，例如可举出：碳酸亚乙酯。另外，作为碳酸二芳基酯的具体例，例如可举出碳酸二苯酯。
在高分子二醇中，从与来自非脂环式热塑性聚氨酯的扩链剂单元的硬链段的相容性特别优异的方面考虑，优选为聚乙二醇、聚四亚甲基二醇等聚醚二醇、聚(己二酸壬二醇酯)二醇、聚(己二酸2-甲基-1,8-辛二醇酯)二醇、聚(己二酸2-甲基-1,8-辛二醇-共聚-壬二醇酯)二醇、聚(己二酸甲基戊二醇酯)二醇等聚酯二醇，特别优选为包含碳原子数6～12的低分子二醇单元的聚酯二醇。
高分子二醇的数均分子量为300以上，从能够将与非脂环式热塑性聚氨酯的硬链段的相容性保持为高水平、并由此能够特别不易在被抛光面产生擦痕的方面考虑，优选为超过300且为2000以下、进一步优选为350～2000、特别优选为500～1500、尤其优选为600～1000。需要说明的是，高分子二醇的数均分子量是基于依据JIS K1557测得的羟值而计算出的数均分子量。
作为扩链剂，可以使用往以来用于聚氨酯的制造的扩链剂，该扩链剂是分子中具有2个以上能够与异氰酸酯基进行反应的活性氢原子的分子量300以下的化合物。
作为扩链剂的具体例，例如可举出：乙二醇、二乙二醇、丙二醇、2,2-二乙基-1,3-丙二醇、1,2-、1,3-、2,3-或1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、新戊二醇、1,6-己二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、1,4-双(β-羟基乙氧基)苯、1,4-环己二醇、双-(β-羟乙基)对苯二甲酸酯、1,9-壬二醇、间或对二甲苯二醇等二醇类；乙二胺、三亚甲基二胺、四亚甲基二胺、六亚甲基二胺、七亚甲基二胺、八亚甲基二胺、九亚甲基二胺、十亚甲基二胺、十一亚甲基二胺、十二亚甲基二胺、2,2,4-三甲基六亚甲基二胺、2,4,4-三甲基六亚甲基二胺、3-甲基五亚甲基二胺、1,2-环己二胺、1,3-环己二胺、1,4-环己二胺、1,2-二氨基丙烷、1,3-二氨基丙烷、肼、二甲苯二胺、异佛尔酮二胺、哌嗪、邻、间或对苯二胺、甲苯二胺、二甲苯二胺、己二酸二酰肼、间苯二甲酸二酰肼、4,4’-二氨基二苯基甲烷、4,4’-二氨基二苯基醚、4,4’-双(4-氨基苯氧基)联苯、4,4’-双(3-氨基苯氧基)联苯、1,4’-双(4-氨基苯氧基)苯、1,3’-双(4-氨基苯氧基)苯、1,3-双(3-氨基苯氧基)苯、3,4’-二氨基二苯基醚、4,4’-二氨基二苯砜、3,4-二氨基二苯砜、3,3’-二氨基二苯砜、4,4’-亚甲基-双(2-氯苯胺)、3,3’-二甲基-4,4’-二氨基联苯、4,4’-二氨基二苯基硫醚、2,6’-二氨基甲苯、2,4-二氨基氯苯、1,2-二氨基蒽醌、1,4-二氨基蒽醌、3,3’-二氨基二苯甲酮、3,4-二氨基二苯甲酮、4,4’-二氨基二苯甲酮、4,4’-二氨基联苄、R(+)-2,2’-二氨基-1,1’-联萘、S(+)-2,2’-二氨基-1,1’-联萘、1,3-双(4-氨基苯氧基)C3-10烷烃、1,4-双(4-氨基苯氧基)C3-10烷烃、1,5-双(4-氨基苯氧基)C3-10烷烃等1,n-双(4-氨基苯氧基)C3-10烷烃(n为3～10)、1,2-双[2-(4-氨基苯氧基)乙氧基]己烷、9,9-双(4-氨基苯基)芴、4,4’-二氨基苯甲酰苯胺等二胺类等。它们可以单独使用，也可以组合2种以上使用。
在扩链剂中，从与来自高分子二醇单元的软链段的相容性优异的方面考虑，特别优选为1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、新戊二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、1,9-壬二醇及1,4-环己烷二甲醇。
扩链剂的分子量为300以下，从硬链段与软链段的相容性优异的方面考虑，特别优选为60～300。
如上所述，非脂环式热塑性聚氨酯是使聚氨酯原料进行反应而得到的，所述聚氨酯原料包含含有非脂环式二异氰酸酯的有机二异氰酸酯、高分子二醇、以及扩链剂。非脂环式热塑性聚氨酯的制造可以没有特别限定地使用利用了进行氨基甲酸酯化反应的预聚物法或一步法等公知的聚氨酯的合成方法。从连续生产性优异的方面考虑，特别优选为在实质上不存在溶剂的条件下使聚氨酯原料进行熔融聚合的方法，尤其是优选为使用多螺杆混炼挤出机使聚氨酯原料进行连续熔融聚合的方法。
聚氨酯原料中的高分子二醇、有机二异氰酸酯及扩链剂的配合比例可适当调整，优选以有机二异氰酸酯中所含的异氰酸酯基相对于高分子二醇及扩链剂中所含的活性氢原子1摩尔成为0.95～1.30摩尔、进一步优选成为0.96～1.10摩尔、特别优选成为0.97～1.05摩尔的方式配合各成分。
另外，作为聚氨酯原料中的高分子二醇、有机二异氰酸酯及扩链剂的质量比(高分子二醇的质量∶有机二异氰酸酯及扩链剂的合计质量)，优选为10∶90～50∶50、进一步优选为15∶85～40∶60、特别优选为20∶80～30∶70。
作为非脂环式热塑性聚氨酯的来自异氰酸酯基的氮原子的含有比例，从容易得到具有高抛光速度、低擦痕性及高平坦化性的平衡优异的中等程度的硬度的抛光层的方面考虑，优选为4.5～7.5质量％、进一步优选为5.0～7.3质量％、特别优选为5.3～7.0质量％。
作为这样得到的非脂环式热塑性聚氨酯，使如下所述的高分子二醇、有机二异氰酸酯及扩链剂进行反应而得到的热塑性聚氨酯由于透光性优异，因此从容易在CMP中采用光学检测抛光量的方法的方面考虑是优选的，所述高分子二醇为聚乙二醇、聚四亚甲基二醇、聚(己二酸壬二醇酯)二醇、聚(己二酸2-甲基-1,8-辛二醇酯)二醇、聚(己二酸2-甲基-1,8-辛二醇-共聚-壬二醇酯)二醇及聚(己二酸甲基戊二醇酯)二醇等，所述有机二异氰酸酯包含4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、2,4-甲苯二异氰酸酯及2,6-甲苯二异氰酸酯等非脂环式二异氰酸酯，所述扩链剂为选自1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、新戊二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇及1,4-环己烷二甲醇等中的至少一种。
作为非脂环式热塑性聚氨酯的重均分子量，从与吸湿性高分子的相容性特别优异的方面考虑，优选为80000～200000、进一步优选为120000～180000。需要说明的是，重均分子量是通过凝胶渗透色谱法测得的经聚苯乙烯换算的重均分子量。
需要说明的是，在不损害本发明效果的范围内，本实施方式的聚氨酯组合物中可以含有在有机二异氰酸酯单元中不含非脂环式二异氰酸酯的热塑性聚氨酯(以下，也称为脂环式热塑性聚氨酯)。在含有脂环式热塑性聚氨酯的情况下，作为聚氨酯组合物中的脂环式热塑性聚氨酯的含有比例，优选为0～9.9质量％、进一步优选为0～5质量％。
本实施方式的聚氨酯组合物包含吸湿性高分子。吸湿性高分子发挥抑制在作为聚氨酯组合物的成型体的抛光层的凹部产生的毛刺、并且提高修整性的作用。
吸湿性高分子定义为吸湿率为0.1％以上的高分子，优选为具有0.1～5.0％、进一步优选具有0.1～3.0％、特别优选具有0.5～3.0％、尤其优选具有0.7～2.5％的吸湿率的高分子。需要说明的是，吸湿性高分子的吸湿率可通过以下方式计算：将混合的吸湿性高分子的5.0g粒子薄薄地铺展于玻璃制的盘中，在50℃的热风干燥机内放置48小时，使其干燥后，在23℃、50％RH的恒温恒湿条件下放置24小时，基于此时的质量的变化来计算。具体而言，测定即将进行在23℃、50％RH的恒温恒湿条件下的处理之前的重量(W1)和在上述23℃、50％RH的恒温恒湿条件下的处理之后的重量(W2)，通过下述的计算式而求出。
吸湿率(％)＝{(W2-W1)/W1}×100
作为这样的吸湿性高分子，可举出具有聚甲醛结构、聚环氧乙烷结构、聚环氧丙烷结构、聚四氢呋喃(poly(tetramethylene oxide))结构、聚环氧丁烷结构等聚环氧烷结构的高分子。
作为这样的吸湿性高分子的具体例，例如可举出：聚环氧乙烷(PEO)、聚环氧丙烷(PPO)、PEO-PPO嵌段共聚物、聚酯类热塑性弹性体(TPEE)、聚甲醛烷基醚、聚环氧乙烷烷基醚、聚环氧乙烷烷基苯基醚、聚环氧乙烷甾醇醚、聚环氧乙烷羊毛脂衍生物、聚环氧乙烷-聚环氧丙烷共聚物、聚环氧乙烷-聚丙烯烷基醚等醚型的吸湿性高分子；聚环氧乙烷甘油脂肪酸酯、聚环氧乙烷山梨糖醇酐肪酸酯、聚环氧乙烷山梨糖醇脂肪酸酯、聚环氧乙烷脂肪酸烷醇酰胺硫酸盐聚乙二醇脂肪酸酯、乙二醇脂肪酸酯等醚酯型的吸湿性高分子；等。
作为吸湿性高分子的重均分子量，从与非脂环式热塑性聚氨酯的相容性特别优异的方面考虑，优选为5000～10000000、进一步优选为10000～10000000、更进一步优选为30000～7000000、特别优选为50000～7000000、尤其优选为70000～4000000。需要说明的是，吸湿性高分子的重均分子量是通过凝胶渗透色谱法(聚苯乙烯换算)测得的值。
吸湿性高分子与非脂环式热塑性聚氨酯的亲水性的软链段的相容性高。另一方面，与非脂环式热塑性聚氨酯的硬链段的相容性低。
聚氨酯组合物中的非脂环式热塑性聚氨酯的含有比例为90～99.9质量，优选为95～99.5质量、进一步优选为95～99.0质量％。在非脂环式热塑性聚氨酯的含有比例小于90质量％的情况下，抛光垫的平坦化性及抛光速度降低。另外，在非脂环式热塑性聚氨酯的含有比例超过99.9质量％的情况下，吸湿性高分子的含有比例小于0.1质量％，充分抑制在凹部产生的毛刺的效果降低。
另外，聚氨酯组合物中的吸湿性高分子的含有比例为0.1～10质量％、优选为0.5～10质量％、进一步优选为0.5～5质量％。在吸湿性高分子的含有比例小于0.1质量％的情况下，抑制在凹部产生的毛刺的效果降低。另外，在吸湿性高分子的含有比例超过10质量％的情况下，抛光垫的平坦化性及抛光速度降低。
在不损害本发明效果的范围内，本实施方式的聚氨酯组合物可以根据需要而含有交联剂、填充剂、交联促进剂、交联助剂、软化剂、增稠剂、防老化剂、加工助剂、密合性赋予剂、无机填充剂、有机填料、晶体成核剂、耐热稳定剂、耐候稳定剂、抗静电剂、着色剂、润滑剂、阻燃剂、阻燃助剂(氧化锑等)、防起霜剂、脱模剂、增粘剂、抗氧剂、导电剂等添加剂。需要说明的是，本实施方式的聚氨酯组合物的成型体优选为无发泡成型体，因此，优选不含发泡剂。
聚氨酯组合物可通过对包含非脂环式热塑性聚氨酯、吸湿性高分子及根据需要配合的其它热塑性聚氨酯、添加剂的配混物进行熔融混炼而制备。更详细而言，可通过亨舍尔搅拌机、带式混合器、V型搅拌机、转鼓等将非脂环式热塑性聚氨酯、吸湿性高分子、以及根据需要配合的其它热塑性聚氨酯、添加剂均匀地混合，由此制备的配混物通过单螺杆或多螺杆混炼挤出机、辊、班伯里混合机、Labo-Plastomill(注册商标)、Brabender等进行熔融混炼而制备。进行熔融混炼时的温度和混炼时间根据非脂环式热塑性聚氨酯的种类、成分、比例、熔融/混炼机的种类等而适当选择。作为一例，熔融温度优选为200～300℃的范围。
将聚氨酯组合物成型为抛光层用的成型体。成型方法没有特别限定，可举出使用T模头将熔融混合物进行挤出成型或注塑成型的方法。从容易得到厚度均匀的抛光层用的成型体的方面考虑，特别优选为使用了T模头的挤出成型。由此，可得到抛光层用的成型体。
从下述方面考虑，优选抛光层用的成型体为无发泡成型体：由于硬度增高，因此能够发挥特别优异的平坦化性的方面；由于表面没有气孔，不会发生抛光屑的堆积，因此可减少擦痕的产生的方面；以及抛光层的磨损速度小，能够长时间使用的方面。
成型体的硬度计D硬度为60以上且小于75、优选为65以上且小于75，该硬度计D硬度是通过基于JIS K 7215的D型硬度计在负载保持时间5秒钟的条件下测得的。通过具有这样的中等程度的硬度，可得到高抛光速度、低擦痕性及高平坦化性的平衡优异的抛光层。在硬度计D硬度小于60的情况下，抛光层变得过软，抛光速度、平坦化性降低。另外，在硬度计D硬度为75以上的情况下，变得容易产生擦痕，或者容易在凹部的角部产生毛刺。
另外，从擦痕的产生变得特别少的方面考虑，优选成型体的维氏硬度为5以上且小于21。这里，维氏硬度定义为通过基于JIS Z 2244的维氏压头测得的硬度。另外，在维氏硬度过高的情况下，具有容易产生毛刺的倾向。
另外，在成型体的拉伸性、特别是吸收了浆料时的拉伸性高的情况下，抛光面的修整性提高，并且在修整时容易将在被修整器粗糙化的抛光面产生的起毛去除，由此，存在不易残留毛刺的倾向。为了如此地使毛刺更容易地被去除，作为成型体在50℃的水中进行了饱和溶胀时的饱和溶胀时断裂伸长率S1，优选为250～400％、进一步优选为250～350％、特别优选为250～330％。另外，作为成型体在湿度48RH％、23℃下的干燥时断裂伸长率S2，优选为130～250％、进一步优选为150～250％。另外，从容易得到抛光速度更高的抛光垫的方面考虑，优选饱和溶胀时断裂伸长率S1与干燥时断裂伸长率S2之比S1/S2为1.0～2.0。
另外，从容易采用利用一边对晶片等被抛光基板的被抛光面进行抛光一边确定抛光终点的光学方法的检查方法的方面考虑，优选成型体在50℃的水中进行了饱和溶胀时厚度0.5mm的片对于550nm的激光波长的激光透射率为60％以上。
另外，从容易保持更高的平坦化性的方面考虑，成型体在50℃的水中进行了饱和溶胀时的储能模量优选为0.1～1.0GPa、进一步优选为0.1～0.5GPa、特别优选为0.1～0.4GPa。在50℃的水中进行了饱和溶胀时的储能模量过低的情况下，抛光层变得柔软，存在平坦化性容易降低、抛光速度容易降低的倾向。另外，在50℃的水中进行了饱和溶胀时的储能模量过高的情况下，有时难以将凹部的角部产生的毛刺去除。
另外，成型体与水的接触角优选为80度以下、进一步优选为78度以下、特别优选为75度以下，成型体与水的接触角优选为50度以上、更进一步优选为60度以上。在接触角过高的情况下，存在容易在被抛光面产生擦痕的倾向。
接下来，对包含这样的抛光层用的成型体作为抛光层的抛光垫进行说明。本实施方式的抛光垫包含通过从抛光层用的成型体中切出圆形等的部分而形成的抛光层。
通过切削、切片、磨光、冲裁加工等对如上所述地得到的抛光层用的成型体调整尺寸、形状、厚度等，从而制造抛光层。
另外，为了向抛光面均匀且充分地供给浆料，优选在抛光层的抛光面形成用于保持如上所述的浆料的槽、孔这样的凹部。这样的凹部还有助于排出成为擦痕的产生的原因的抛光屑、防止由抛光垫的吸附导致的晶片破损。
用于保持浆料的槽的形状没有特别限定，可以采用用于在现有的抛光垫中形成的抛光面保持浆料的同心圆状、螺旋状、格子状、放射状的槽、将它们中的2种以上组合而成的槽、或者由多个孔形成的槽或凹部，没有特别限定。其中，从抛光速度等抛光特性优异的方面考虑，优选为同心圆状或螺旋状的槽。
用于保持浆料的槽的槽间距、槽宽度及槽深度没有特别限定，从充分地确保浆料的保持性的方面考虑，例如槽间距优选为1.5～20.0mm、进一步优选为2.5～15.0mm，槽宽度优选为0.1～5.0mm、进一步优选为0.3～3.5mm，槽深度优选为0.1～1.7mm、进一步优选为0.3～1.5mm。
抛光层的厚度没有特别限定，例如优选为0.8～3.0mm、进一步优选为1.0～2.5mm、特别优选为1.2～2.0mm。
抛光垫是包含作为如上所述的抛光层用的成型体的抛光层的抛光垫，可以为仅由抛光层构成的单层型抛光垫，也可以是在抛光层的背面进一步层叠有缓冲层等的多层型抛光垫。作为缓冲层，在为具有比抛光层的硬度低的硬度的层的情况下，从能够在保持平坦化性的同时提高抛光均匀性的方面考虑是优选的。
作为用作缓冲层的原材料的具体例，可举出使聚氨酯浸渗于无纺布而得到的复合体(例如，“Suba400”(Nitta Haas公司制)；天然橡胶、丁腈橡胶、聚丁二烯橡胶、有机硅橡胶等橡胶；聚酯类热塑性弹性体、聚酰胺类热塑性弹性体、氟类热塑性弹性体等热塑性弹性体；发泡塑料；聚氨酯等。其中，从容易获得作为缓冲层的优选的柔软性的方面考虑，特别优选为具有发泡结构的聚氨酯。
以上说明的本实施方式的抛光垫可优选用于CMP。接下来，对使用了本实施方式的抛光垫10的CMP的一个实施方式进行说明。
在CMP中，例如，可使用如图1所示的具备圆形的台板1、用于供给浆料6的浆料供给喷嘴2、托板3、以及修整器4的CMP装置20。通过双面粘合片等将抛光垫10粘贴于台板1的表面。另外，托板3支撑被抛光基板5。
在CMP装置20中，台板1通过图中省略的电动机沿着例如箭头所示的方向旋转。另外，托板3一边将被抛光基板5的被抛光面压接于抛光垫10的抛光面一边通过图中省略的电动机沿着例如箭头所示的方向旋转。修整器4沿着例如箭头所示的方向旋转。
使用抛光垫时，在被抛光基板的抛光之前进行修整，或者一边进行抛光一边进行修整，所述修整用于细致地使抛光垫的抛光面粗糙而形成适于抛光的粗糙度。具体而言，一边使水流过固定于台板1而旋转的抛光垫10的表面，一边按压CMP用的修整器4，进行抛光垫10的表面的修整。作为修整器，例如，可以使用通过镍电镀等将金刚石粒子固定于托板表面的金刚石修整器。
作为修整器的种类，优选为金刚石型号#60～200，可以根据抛光层的树脂组成、抛光条件而适当选择。另外，作为修整器负载，取决于修整器的直径，在直径150mm以下的情况下优选为5～50N，在直径150～250mm的情况下优选为10～250N，在直径250mm以上的情况下优选为50～300N左右。另外，作为旋转速度，修整器和台板分别优选为10～200rpm，为了防止旋转同步，优选使修整器与台板的转速不同。
另外，本实施方式的抛光垫的修整性也优异，因此，通过修整，抛光面充分地变得粗糙，而且修整的时间也缩短。在这样的本实施方式的抛光垫中，从毛刺的产生量和通过修整器去除的毛刺的量容易变得均衡、容易抑制毛刺生长的方面考虑，优选形成算术表面粗糙度Ra为3.0～8.0μm、进一步为4.2～8.0μm这样的粗糙的抛光层的抛光面。另外，在本实施方式的抛光垫中，优选具有10点平均高度(Rz)为20～50μm、进一步为25～45μm的抛光层的抛光面。
然后，在修整完成后，开始被抛光基板的被抛光面的抛光，或者一边进行修整一边开始被抛光基板的被抛光面的抛光。在抛光中，从浆料供给喷嘴2向旋转的抛光垫的表面供给浆料6。浆料例如含有：水、油等液态介质；二氧化硅、氧化铝、氧化铈、氧化锆、碳化硅等抛光剂；碱、酸、表面活性剂、氧化剂、还原剂、螯合剂等。另外，在进行CMP时，可以根据需要而与浆料一起组合使用润滑油、冷却剂等。然后，将固定于托板而旋转的被抛光基板按压至浆料遍布整个抛光面的抛光垫。然后，继续进行抛光，直至获得给定的平坦度、抛光量。通过调整抛光时施加的按压力、台板的旋转与托板的相对运动的速度，从而影响完成品质。
抛光条件没有特别限定，为了高效地进行抛光，优选平台和被抛光基板各自的旋转速度为300rpm以下的低速旋转。另外，从在抛光后不会产生伤痕的观点考虑，为了压接于抛光垫的抛光面而对被抛光基板施加的压力优选设为150kPa以下。另外，优选在进行抛光的期间，以使浆料遍布整个抛光面的方式向抛光垫连续或不连续地供给浆料。
然后，对抛光结束后的被抛光基板充分地进行清洗后，使用旋转干燥器等将附着于被抛光基板的水滴去除并进行干燥。由此，被抛光面成为平滑的面。
这样的本实施方式的CMP可优选用于各种半导体器件、MEMS(Micro ElectroMechanical Systems，微机电***)等的制造工艺中的抛光。作为抛光对象的例子，例如可举出：硅、碳化硅、氮化镓、砷化镓、氧化锌、蓝宝石、锗、金刚石等半导体基板；形成于具有给定布线的布线板的硅氧化膜、硅氮化膜、low-k膜等绝缘膜、铜、铝、钨等布线材料；玻璃、水晶、光学基板、硬盘等。本实施方式的抛光垫可以特别优选用于对形成在半导体基板上的绝缘膜、布线材料进行抛光的用途。
实施例
以下，通过实施例对本发明更具体地进行说明。本发明的范围并不受这些实施例的任何限定。
首先，将本实施例中使用的吸湿性高分子总结示于以下。
＜吸湿性高分子＞
·重均分子量5000的聚环氧乙烷(PEO5000)；吸湿率0.4％(0.1～3.0％的范围)
·重均分子量30000的聚环氧乙烷(PEO30000)；吸湿率0.7％(0.1～3.0％的范围)
·重均分子量100000的聚环氧乙烷(PEO100000)；吸湿率0.5％
·重均分子量1000000的聚环氧乙烷(PEO1000000)；吸湿率1.6％(0.1～3.0％的范围)
·重均分子量7000000的聚环氧乙烷(PEO7000000)；吸湿率2.5％(0.1～3.0％的范围)
·重均分子量100000的聚环氧乙烷-环氧丙烷(PEO-PPO100000)；吸湿率0.7％(0.1～3.0％的范围)
·重均分子量1000000的聚环氧乙烷-环氧丙烷(PEO-PPO1000000)；吸湿率1.3％(0.1～3.0％的范围)
·重均分子量7000000聚环氧乙烷-环氧丙烷(PEO-PPO7000000)；吸湿率2.1％(0.1～3.0％的范围)
·聚酯类热塑性弹性体(TPEE)；吸湿率1.2％(0.1～3.0％的范围)
＜丙烯腈-苯乙烯共聚物＞
·丙烯腈-苯乙烯共聚物；吸湿率0.08％
需要说明的是，如下所述地测定了高分子的吸湿率。
将各高分子的5.0g的粒子薄薄地铺展于玻璃制的盘中，在50℃的热风干燥机内放置48小时，使其干燥。然后，在23℃、50％RH的恒温恒湿条件下放置24小时。然后，测定即将进行23℃、50％RH的恒温恒湿条件下的处理之前的重量(W1)和上述23℃、50％RH的恒温恒湿条件下的处理之后的重量(W2)，通过下述的计算式求出。
吸湿率(％)＝{(W2-W1)/W1}×100
另外，将本实施例中使用的聚氨酯的制造例示于以下。
[制造例1]
将数均分子量850的聚四亚甲基二醇[简称：PTMG]、数均分子量600的聚乙二醇[简称：PEG]、1,4-丁二醇[简称：BD]、1,5-戊二醇[简称：MPD]、以及4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯[简称：MDI]按照PTMG∶PEG∶BD∶MPD∶MDI的质量比成为16.0∶7.5∶10.5∶0.73∶58.1的比例进行配合，制备了配混物。
然后，通过定量泵将配混物连续地供给至以同轴旋转的双螺杆挤出机，将熔融的配混物以线料状连续地挤出至水中后，用造粒机切碎而颗粒化。通过如此地使聚氨酯原料进行连续熔融聚合，从而制造了非脂环式热塑性聚氨酯I。非脂环式热塑性聚氨酯I包含在有机二异氰酸酯单元的总量中为100摩尔％的作为非脂环式二异氰酸酯单元的MDI。非脂环式热塑性聚氨酯I的重均分子量为120000，来自异氰酸酯基的氮原子的含量为6.5质量％。然后，在70℃下对得到的颗粒进行了20小时的除湿干燥。
[制造例2]
将数均分子量850的聚四亚甲基二醇[简称：PTMG]、数均分子量600的聚乙二醇[简称：PEG]、1,4-丁二醇[简称：BD]、以及4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯[简称：MDI]按照PTMG∶PEG∶BD∶MDI的质量比成为16.2∶7.6∶18.1∶58.1的比例进行配合，制备了配混物。除了使用了该配混物以外，与制造例1同样地将聚氨酯原料进行连续熔融聚合，由此制造了非脂环式热塑性聚氨酯II。非脂环式热塑性聚氨酯II包含在有机二异氰酸酯单元的总量中为100摩尔％的作为非脂环式二异氰酸酯单元的MDI。非脂环式热塑性聚氨酯II的重均分子量为120000，来自异氰酸酯基的氮原子的含量为6.5质量％。然后，在70℃下对得到的颗粒进行了20小时的除湿干燥。
[制造例3]
将数均分子量850的聚四亚甲基二醇[简称：PTMG]、数均分子量600的聚乙二醇[简称：PEG]、1,4-丁二醇[简称：BD]、1,5-戊二醇[简称：MPD]、以及六亚甲基二异氰酸酯[简称：HDI]按照PTMG∶PEG∶BD∶MPD∶HDI的质量比成为7.9∶3.7∶28.2∶1.9∶58.1的比例进行配合，制备了配混物。除了使用了该配混物以外，与制造例1同样地将聚氨酯原料进行连续熔融聚合，由此制造了脂环式热塑性聚氨酯III。非脂环式热塑性聚氨酯III包含在有机二异氰酸酯单元的总量中为100摩尔％的作为非脂环式二异氰酸酯单元的HDI。脂环式热塑性聚氨酯III的重均分子量为120000，来自异氰酸酯基的氮原子的含量为6.5质量％。然后，在70℃下对得到的颗粒进行了20小时的除湿干燥。
[制造例4]
将数均分子量850的聚四亚甲基二醇[简称：PTMG]、数均分子量600的聚乙二醇[简称：PEG]、1,4-丁二醇[简称：BD]、1,5-戊二醇[简称：MPD]、以及异佛尔酮二异氰酸酯[简称：IPDI]按照PTMG∶PEG∶BD∶MPD∶IPDI的质量比成为13.9∶6.5∶20.0∶1.4∶58.1的比例进行配合，制备了配混物。除了使用了该配混物以外，与制造例1同样地将聚氨酯原料进行连续熔融聚合，由此制造了脂环式热塑性聚氨酯IV。脂环式热塑性聚氨酯IV包含在有机二异氰酸酯单元的总量中为100摩尔％的作为脂环式二异氰酸酯单元的IPDI。脂环式热塑性聚氨酯IV的重均分子量为120000，来自异氰酸酯基的氮原子的含量为6.5质量％。然后，在70℃下对得到的颗粒进行了20小时的除湿干燥。
[制造例5]
将数均分子量850的聚四亚甲基二醇[简称：PTMG]、数均分子量600的聚乙二醇[简称：PEG]、1,4-丁二醇[简称：BD]、以及环己烷甲基异氰酸酯[简称：CHI]按照PTMG∶PEG∶BD∶CHI的质量比成为19.5∶9.2∶16.4∶54.9的比例进行配合，制备了配混物。除了使用了该配混物以外，与制造例1同样地将聚氨酯原料进行连续熔融聚合，由此制造了脂环式热塑性聚氨酯V。脂环式热塑性聚氨酯V包含在有机二异氰酸酯单元的总量中为100摩尔％的作为脂环式二异氰酸酯单元的CHI。脂环式热塑性聚氨酯V的重均分子量为120000，来自异氰酸酯基的氮原子的含量为6.5质量％。然后，在70℃下对得到的颗粒进行了20小时的除湿干燥。需要说明的是，作为环己烷甲基异氰酸酯，使用了1,3-Bis(isocyanatomethyl)cyclohexane(1,3-双(异氰酸酯基甲基)环己烷，三井化学株式会社Takenate 600注册商标)。
[实施例1]
将非脂环式热塑性聚氨酯I加入小型捏合机，在温度240℃、螺杆转速100rpm、混炼时间1分钟的条件下进行了熔融混炼。然后，以成为非脂环式热塑性聚氨酯I∶PEO100000＝99.5∶0.5的质量比的方式将PEO100000添加于小型捏合机，进一步在温度240℃、螺杆转速60rpm、混炼时间2分钟的条件下进行了熔融混炼。进一步，在温度240℃、螺杆转速100rpm、混炼时间4分钟的条件下进行了熔融混炼。
然后，将得到的熔融混合物在减压干燥机内在70℃下放置16小时以上，进行了干燥。然后，将干燥后的熔融混合物用金属板夹住，并用热压成型机(株式会社神森工业所台式试验压机(test-press))夹住，将熔融混合物在加热温度230℃下以2分钟的条件进行了熔融后，以表压40kg/cm2进行加压并放置1分钟。然后，将它们在室温下冷却后，将被热压成型机及金属板夹住的厚度2.0mm的成型体取出。
然后，在110℃下对得到的厚度2.0mm的成型体进行了3小时热处理后，进行切削加工，从而切出30mm×50mm的矩形的试验片。然后，通过对该试验片进行切削加工，从而形成了同心圆状的条状槽(宽度1.0mm、深度1.0mm、槽间隔6.5mm)。然后，在厚度2.0mm的圆形的相同非脂环式热塑性聚氨酯I的成型体上形成容纳该试验片的凹部，将试验片嵌入该凹部，由此得到了评价用的无发泡的抛光层。然后，如下所述地进行了评价。
[成型体的硬度计D硬度]
使用基于JIS K 7215的D型硬度计(株式会社岛津制作所制造的HARDNESS-TESTER)，在负载保持时间5秒钟的条件下测定了厚度2.0mm的成型体的D型硬度计的硬度。
[成型体的维氏硬度]
使用基于JIS Z2244的维氏硬度计(AKASHI公司制HARDNESS-TESTER MVK-E2)测定了厚度2.0mm的成型体的维氏硬度。
[成型体的干燥时断裂伸长率及在50℃的水中进行了饱和溶胀时的饱和溶胀时断裂伸长率]
制造了厚度0.3mm的成型体来代替厚度2.0mm的成型体。然后，由厚度0.3mm的成型体冲裁出2号型试验片(JIS K7113)。然后，将2号型试验片在湿度48RH％、23℃的条件下进行了48小时的状态调整。然后，实施使用精密万能试验机(株式会社岛津制作所制造的Autograph AG5000)进行了状态调整后的2号型试验片的拉伸试验，测定了断裂伸长率。拉伸试验的条件在卡盘间距离40mm、拉伸速度500mm/分、湿度48RH％、23℃下进行。对5片2号型试验片的断裂伸长率进行测定，将其平均值作为干燥时断裂伸长率S2(％)。另一方面，通过在50℃的温水中浸渍2天，从而使2号型试验片在50℃的水中进行了饱和溶胀。然后，对于饱和溶胀后的2号型试验片也在同样的条件下测定断裂伸长率，求出了在50℃的水中进行了饱和溶胀时的饱和溶胀时断裂伸长率S1。
[在50℃的水中进行了饱和溶胀时的成型体的储能模量E’]
除了以表压50kg/cm2进行加压并放置1分钟来代替制造以表压40kg/cm2进行加压并放置1分钟而得到的厚度2.0mm的成型体以外，同样地制造了厚度0.3mm的成型体。然后，在110℃下对厚度0.3mm的成型体进行了3小时的热处理后，利用30mm×5mm的矩形的模具对试验片进行冲裁，由此冲裁出30mm×5mm的储能模量评价用的试验片。然后，通过在50℃的温水中浸渍2天，从而使储能模量评价用的试验片在50℃的水中进行了饱和溶胀。然后，使用动态粘弹性测定装置[DVE Rheospectoler(商品名、RHEOLOGY公司制)]，在-100～180℃的测定范围、频率11.0Hz条件下测定70℃下的动态粘弹性模量，由此求出了在50℃的水中进行了饱和溶胀时的成型体的储能模量E’。对2片试验片的储能模量E’进行测定，将其平均值作为储能模量E’(GPa)。
[在50℃的水中进行了饱和溶胀时的成型体的光透射率]
制造了厚度0.5mm的成型体来代替厚度2.0mm的成型体。然后，在110℃下对厚度0.5mm的成型体进行了3小时的热处理后，进行切削加工，由此切出30mm×50mm的矩形。然后，通过在50℃的温水中浸渍2天，从而使试验片在50℃的水中进行了饱和溶胀后，将表面的水滴去除。然后，使用紫外可见分光光度计(株式会社岛津制作所制造的“UV-2450”)在下述的条件下测定了成型体的试验片的波长550nm的光透射率。
·光源：激光波长(550nm)
·WI灯：50W
·检测头输出头间距离：10cm
·试验片的测定位置：检测头与输出头的中间位置
[与水的接触角]
除了变更为厚度0.2mm(200μm)以外，与在断裂伸长率的测定中的制作的方法同样地得到了压制成型片。然后，将压制成型片在20℃及65％RH的条件下放置3天后，使用协和界面化学株式会社制DropMaster500测定了该片的接触角。将结果示于下述表中。
[抛光特性评价]
将评价用的抛光层设置于CMP装置(株式会社荏原制作所制FREX300)的台板。然后，使用金刚石型号#100的金刚石修整器(株式会社旭金刚石)，一边使浆料(Klebosol(注册商标)DuPont公司)以200mL/分的速度流动，一边在修整器转速100rpm、转盘转速70rpm、修整器负载40N的条件下对被抛光基板的表面进行了抛光。作为被抛光基板，使用了在硅基板上层叠有3000nm的TEOS膜(tetra ethoxy silane膜，四乙氧基硅烷膜)的“SEMATECH764(SKW Associates公司制)”。在上述的条件下进行CMP，作为平坦化性的指标，对于宽度250μm(50％密度)的图案连续的部分，使用精密高低差计(Bruker公司制Dektak XTL)测定了凸部与凹部的差值(以下，也称为残留高低差)。需要说明的是，在残留高低差为30nm以下、进一步为25nm以下的情况下，判定为具有高平坦化性。另外，同样地，对残留有凸部的膜变成小于100nm为止的抛光时间进行测定，从而对抛光速度进行了评价。需要说明的是，在抛光时间为180sec以下、进一步为170sec以下、特别为160sec以下的情况下，判定为具有高抛光速度。
然后，使用晶片缺陷检查装置(KLA-Tencor公司制SP-3)，对抛光后的被抛光基板的整个表面中大于0.207μm的擦痕的个数进行了计数。需要说明的是，在擦痕小于40个、进一步小于30个、特别是小于25个的情况下，判定为抑制了擦痕的产生。
[毛刺评价(槽堵塞的评价)]
将评价用的抛光层设置于CMP装置(株式会社荏原制作所制FREX300)的台板。然后，使用金刚石型号#100的金刚石修整器(株式会社旭金刚石)，一边使蒸馏水以200mL/分的速度流动，一边在修整器转速100rpm、转盘转速70rpm、修整器负载40N的条件下对抛光垫的表面进行了2小时的修整。
然后，通过扫描电子显微镜(SEM)对抛光结束后的评价用的抛光层的槽拍摄照片，观察槽是否被毛刺堵塞。需要说明的是，将槽被超过50μm的毛刺堵塞的情况评价为“有”毛刺，在不存在超过50μm的毛刺且槽未被堵塞的情况评价为“无”毛刺。
将评价结果示于下述表1。另外，将在毛刺评价中拍摄的SEM照片示于图2。
[实施例2～12、比较例1～8]
将聚氨酯组合物的种类变更为如表1或表2所示的组成，除此以外，与实施例1同样地对成型体或抛光层的特性进行了评价。将结果示于表1或下述的表2。需要说明的是，在比较例7中，使用了吸湿率0.08％的丙烯腈-苯乙烯共聚物。
[表2]
如上述表所示，对于实施例1～12的抛光垫而言，在毛刺试验中未产生毛刺，作为凹部的槽未被堵塞。另外，残留高低差也小，平坦化性也优异。另外，抛光时间也短，获得了高抛光速度。此外，擦痕的产生也少。由此，本发明的抛光垫能够兼顾高抛光速度、高平坦化性、以及产生的擦痕的减少、修整性的提高。另一方面，对于断裂伸长率小的比较例1～8的抛光垫而言，在毛刺试验中产生了毛刺，槽被堵塞。

Claims (12)

1.一种抛光垫，其包含抛光层，所述抛光层为聚氨酯组合物的成型体，其中，
所述聚氨酯组合物含有：
包含非脂环式二异氰酸酯单元作为有机二异氰酸酯单元的热塑性聚氨酯90～99.9质量％、和
吸湿率0.1％以上的吸湿性高分子0.1～10质量％，
所述成型体具有60以上且小于75的D硬度，所述D硬度是通过基于JIS K 7215的D型硬度计在负载保持时间5秒钟的条件下测得的。
2.根据权利要求1所述的抛光垫，其中，
所述热塑性聚氨酯包含在所述有机二异氰酸酯单元的总量中为90～100摩尔％的作为所述非脂环式二异氰酸酯单元的4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯单元。
3.根据权利要求1或2所述的抛光垫，其中，
所述聚氨酯组合物含有所述热塑性聚氨酯99～99.9质量％和所述吸湿性高分子0.1～1质量％。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的抛光垫，其中，
所述吸湿性高分子包含选自聚环氧乙烷及聚环氧乙烷-环氧丙烷嵌段共聚物中的至少1种。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的抛光垫，其中，
所述吸湿性高分子的重均分子量为70000～4000000。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的抛光垫，其中，
所述成型体在50℃的水中进行了饱和溶胀时的饱和溶胀时断裂伸长率为250～400％。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的抛光垫，其中，
所述成型体在湿度48RH％、23℃下的干燥时断裂伸长率为150～250％。
8.根据权利要求7所述的抛光垫，其中，
所述成型体的所述饱和溶胀时断裂伸长率S1与所述干燥时断裂伸长率S2之比S1/S2为1.0～2.0。
9.根据权利要求1～8任一项所述的抛光垫，其中，
所述成型体的厚度0.5mm的片在50℃的水中进行了饱和溶胀时的波长550nm的激光透射率为60％以上。
10.根据权利要求1～9任一项所述的抛光垫，其中，
所述成型体的维氏硬度为5以上且小于21。
11.根据权利要求1～10任一项所述的抛光垫，其中，
所述成型体在50℃的水中进行了饱和溶胀时的储能模量为0.1～1.0GPa。
12.根据权利要求1～11任一项所述的抛光垫，其中，
所述成型体为无发泡成型体。
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