具体实施方式

以下，参照附图对本公开的实施方式进行说明。应予说明，在本说明书的晶体学记载中，用[]表示个别取向，用＜＞表示集合取向，用()表示个别面，用{}表示集合面。晶体学上的指数为负通常在数字上加横杠来表示，但是在本说明书中通过在数字前加负符号来表示晶体学上的负指数。

图1是表示一个实施方式的氧化镓基板的制造方法的流程图。如图1所示，氧化镓基板的制造方法包括使用一次研磨浆料对氧化镓基板进行一次研磨(S1)。作为氧化镓基板，例如，可以使用预先将β－Ga₂O₃单晶用线锯等切片成板状、接着用磨削装置等磨削成规定的厚度的基板。氧化镓基板可以包含掺杂剂，也可以不包含。作为掺杂剂，可以使用例如Si、Sn、Al或In等。

氧化镓基板形成为圆盘状，在氧化镓基板的外周形成表示氧化镓晶体取向的切口等。也可以形成定向平面代替切口。氧化镓基板具有相互平行的第1主表面和第2主表面。第1主表面是用一次研磨浆料研磨的主表面。第1主表面例如为{001}面。{001}面是与＜001＞方向垂直的晶面，可以是(001)面和(00－1)面中任一个。

应予说明，第1主表面也可以是除{001}面以外的晶面。另外，第1主表面也可以相对于预先设定的晶面具有所谓的off角。off角提高在研磨后的第1主表面上形成的外延膜的晶体性。不仅第1主表面，第2主表面也可以用一次研磨浆料进行研磨。

一次研磨浆料包含二氧化锰(MnO₂)粒子和水。二氧化锰粒子为分散质，水为分散介质。二氧化锰详细情况在后面叙述，但是与作为一般研磨材料的金刚石和二氧化硅等相比，具有低莫氏硬度且具有高研磨速度。

尽管莫氏硬度低，但是研磨速度高，因此推断在研磨中发生二氧化锰与氧化镓的化学反应。推断通过该化学反应，构成氧化镓的氧与镓的结合变弱，氧化镓的研磨速度变高。

如上所述，与作为一般研磨材料的金刚石和二氧化硅等相比，二氧化锰具有低莫氏硬度且具有高研磨速度。因此，可以兼顾提高氧化镓基板的研磨速度和减少损伤。损伤例如为裂缝或划痕。由金刚石粒子形成的损伤深度为15μm左右，由二氧化锰粒子形成的损伤深度为2μm以下。

应予说明，作为氧化锰，除二氧化锰(MnO₂)之外，还可以举出一氧化锰(MnO)、三氧化二锰(Mn₂O₃)、四氧化三锰(Mn₃O₄)等，其中，二氧化锰(MnO₂)的研磨速度特别高。详细后述。

二氧化锰粒子在一次研磨浆料中所占的含量例如为0.01质量％～50质量％。如果上述含量为0.01质量％以上，则研磨速度高。上述含量优选为0.1质量％以上，更优选为0.5质量％以上。另外，如果上述含量为20％以下，则一次研磨浆料的材料成本低。上述含量优选为40质量％以下，更优选为20质量％以下。

应予说明，一次研磨浆料除二氧化锰粒子之外还可以包含其他材料的粒子。其他材料的粒子在不降低研磨速度的范围内且不增加损伤的范围内进行添加。作为其他材料的粒子，可以举出例如胶体二氧化硅粒子。

从研磨速度的观点出发，一次研磨浆料的pH不特别限定，但是从分散性的观点出发，优选为1～3或7～14。如果pH为1～3，则粒子的ζ电位为正值，其绝对值大，因此粒子彼此排斥，分散性变好。pH优选为1～2。另外，如果pH为7～14，则粒子的ζ电位为负值，其绝对值大，因此粒子彼此排斥，分散性变好。如果分散性好，则保管容易。pH优选为8～14。

一次研磨浆料可以包含用于调整其pH的pH调节剂。作为pH调节剂，例如，可以使用硝酸(HNO₃)或氢氧化钠(NaOH)等。pH调节剂还具有作为分散剂的作用。分散剂提高二氧化锰粒子的分散性。应予说明，一次研磨浆料也可以包含一般的分散剂。

二氧化锰粒子的用动态光散射法测定的粒径分布中的体积基准的累计分率50％的粒径D50为1nm～2000nm。动态光散射法是通过对一次研磨浆料照射激光并用光检测器观测其散射光从而测定粒径分布的方法。如果D50为1nm以上，则研磨速度高。D50优选为50nm以上。另外，如果D50为2000nm以下，则研磨后的第1主表面的表面粗糙度小，另外，损伤小。D50优选为1000nm以下。

本发明人推测：在氧化镓基板的研磨中，氧化镓与二氧化锰彼此发生化学反应，研磨高速进行。

氧化镓基板的制造方法包括在一次研磨(S1)之后用清洗液清洗氧化镓基板(S2)。清洗液冲洗附着在氧化镓基板上的二氧化锰粒子。因此，一次研磨(S1)中使用的二氧化锰粒子不残留，因此可以用后述的二次研磨(S3)除去一次研磨(S1)中产生的划痕等。

清洗液例如包含抗坏血酸和异抗坏血酸中的至少一个且具有6以下的pH。该清洗液可以溶解二氧化锰粒子，可以通过化学反应来除去二氧化锰粒子。

应予说明，清洗液也可以包含硫酸(H₂SO₄)和盐酸(HCl)中的至少一个且包含过氧化氢(H₂O₂)。该清洗液也可以溶解二氧化锰粒子，可以通过化学反应来除去二氧化锰粒子。

氧化镓基板的制造方法包括使用二次研磨浆料对氧化镓基板进行研磨(S3)。二次研磨浆料的粒子的D50小于一次研磨浆料的粒子的D50。二次研磨浆料的粒子的材料可以与一次研磨浆料的粒子的材料相同，也可以不同。在后者的情况下，例如，可以使用胶体二氧化硅。

实施例

以下，对实施例和比较例进行说明。下述例1～例18中，例1～例9为实施例，例10～例18为比较例。

[例1]

在例1中，用单面研磨装置对β－Ga₂O₃单晶基板的(001)面进行研磨。单面研磨装置使用Nano Factor Co.,Ltd.制的商品名NF－300。单面研磨装置的旋转底盘的直径为300mm。粘贴于该旋转底盘的研磨垫使用株式会社FILWEL制的商品名N0571。研磨压力设定为113g/cm²，旋转底盘的转速设定为40rpm。这些研磨条件是在例1～例18中共同的研磨条件。

另外，在例1中，使用包含MnO₂粒子1质量％、包含水99质量％的浆料作为研磨浆料。MnO₂粒子使用株式会社高纯度化学研究所制的商品名MNO02PB。研磨浆料的pH为6.7，MnO₂粒子的D50为1.6μm。MnO₂粒子的D50用动态光散射法来测定。动态光散射法是通过对研磨浆料照射激光并用光检测器观测其散射光从而测定粒径分布的方法。基于研磨前后的板厚差和研磨时间，求出研磨速度，结果是研磨速度为11.7μm/小时。

[例2]

在例2中，将MnO₂粒子在研磨浆料中所占的含量增加到2质量％，将水的含量减少到98质量％，除此之外，以与例1相同的条件对β－Ga₂O₃单晶基板的(001)面进行研磨。研磨浆料的pH为6.5，MnO₂粒子的D50为1.6μm，研磨速度为16.8μm/小时。

[例3]

在例3中，将MnO₂粒子在研磨浆料中所占的含量增加到5质量％，将水的含量减少到95质量％，除此之外，以与例1相同的条件对β－Ga₂O₃单晶基板的(001)面进行研磨。研磨浆料的pH为6.5，MnO₂粒子的D50为1.6μm，研磨速度为12.3μm/小时。

[例4]

在例4中，将MnO₂粒子在研磨浆料中所占的含量增加到10质量％，将水的含量减少到90质量％，除此之外，以与例1相同的条件对β－Ga₂O₃单晶基板的(001)面进行研磨。研磨浆料的pH为6.0，MnO₂粒子的D50为1.6μm，研磨速度为15.1μm/小时。

[例5]

在例5中，将MnO₂粒子在研磨浆料中所占的含量增加到20质量％，将水的含量减少到80质量％，除此之外，以与例1相同的条件对β－Ga₂O₃单晶基板的(001)面进行研磨。研磨浆料的pH为5.6，MnO₂粒子的D50为1.6μm，研磨速度为8.5μm/小时。

[例6]

在例6中，将MnO₂粒子在研磨浆料中所占的含量增加到5质量％，添加NaOH作为pH调节剂，将剩余用水构成，除此之外，以与例1相同的条件对β－Ga₂O₃单晶基板的(001)面进行研磨。研磨浆料的pH为10.2，MnO₂粒子的D50为0.2μm，研磨速度为9.9μm/小时。

[例7]

在例7中，将MnO₂粒子在研磨浆料中所占的含量增加到5质量％，添加NaOH作为pH调节剂，将剩余用水构成，除此之外，以与例1相同的条件对β－Ga₂O₃单晶基板的(001)面进行研磨。研磨浆料的pH为7.7，MnO₂粒子的D50为0.2μm，研磨速度为12.4μm/小时。

[例8]

在例8中，将MnO₂粒子在研磨浆料中所占的含量增加到5质量％，添加HNO₃作为pH调节剂，将剩余用水构成，除此之外，以与例1相同的条件对β－Ga₂O₃单晶基板的(001)面进行研磨。研磨浆料的pH为4.7，MnO₂粒子的D50为3.3μm，研磨速度为8.3μm/小时。

[例9]

在例9中，将MnO₂粒子在研磨浆料中所占的含量增加到5质量％，添加HNO₃作为pH调节剂，将剩余用水构成，除此之外，以与例1相同的条件对β－Ga₂O₃单晶基板的(001)面进行研磨。研磨浆料的pH为2.2，MnO₂粒子的D50为0.4μm，研磨速度为7.2μm/小时。

[例10]

在例10中，使用包含金刚石粒子1质量％、包含水99质量％的浆料作为研磨浆料，除此之外，以与例1相同的条件对β－Ga₂O₃单晶基板的(001)面进行研磨。金刚石粒子使用Tomei Diamond Co.,Ltd.制的商品名MD500。研磨浆料的pH为6.0，金刚石粒子的D50为0.5μm，研磨速度为5.4μm/小时。

[例11]

在例11中，使用包含SiO₂粒子10质量％、包含水90质量％的浆料作为研磨浆料，除此之外，以与例1相同的条件对β－Ga₂O₃单晶基板的(001)面进行研磨。SiO₂粒子使用FUJIMIINCORPORATED制的商品名COMPOL80。研磨浆料的pH为10.0，SiO₂粒子的D50为0.1μm，研磨速度为0.4μm/小时。

[例12]

在例12中，使用包含Mn₂O₃粒子10质量％、包含水90质量％的浆料作为研磨浆料，除此之外，以与例1相同的条件对β－Ga₂O₃单晶基板的(001)面进行研磨。Mn₂O₃粒子使用株式会社高纯度化学研究所制的商品名MNO04PB。研磨浆料的pH为7.0，研磨速度为1.0μm/小时。

[例13]

在例13中，使用包含Mn₃O₄粒子10质量％、包含水90质量％的浆料作为研磨浆料，除此之外，以与例1相同的条件对β－Ga₂O₃单晶基板的(001)面进行研磨。Mn₃O₄粒子使用株式会社高纯度化学研究所制的商品名MNO05PB。研磨浆料的pH为6.2，研磨速度为0.4μm/小时。

[例14]

在例14中，使用包含MnO粒子10质量％、包含水90质量％的浆料作为研磨浆料，除此之外，以与例1相同的条件对β－Ga₂O₃单晶基板的(001)面进行研磨。MnO粒子使用株式会社高纯度化学研究所制的商品名MNO01PB。研磨浆料的pH为7.0，研磨速度为2.1μm/小时。

[例15]

在例15中，使用包含TiO₂粒子10质量％、包含水90质量％的浆料作为研磨浆料，除此之外，以与例1相同的条件对β－Ga₂O₃单晶基板的(001)面进行研磨。TiO₂粒子使用株式会社高纯度化学研究所制的商品名TIO21PB。研磨浆料的pH为6.0，TiO₂粒子的D50为0.6μm，研磨速度为0.8μm/小时。

[例16]

在例16中，使用包含ZrO₂粒子10质量％、包含水90质量％的浆料作为研磨浆料，除此之外，以与例1相同的条件对β－Ga₂O₃单晶基板的(001)面进行研磨。ZrO₂粒子使用株式会社高纯度化学研究所制的商品名ZRO02PB。研磨浆料的pH为4.2，ZrO₂粒子的D50为1.7μm，研磨速度为0.6μm/小时。

[例17]

在例17中，使用包含Fe₂O₃粒子10质量％、包含水90质量％的浆料作为研磨浆料，除此之外，以与例1相同的条件对β－Ga₂O₃单晶基板的(001)面进行研磨。Fe₂O₃粒子使用株式会社高纯度化学研究所制的商品名FEO10PB。研磨浆料的pH为5.5，研磨速度为0.7μm/小时。

[例18]

在例18中，使用包含ZnO粒子10质量％、包含水90质量％的浆料作为研磨浆料，除此之外，以与例1相同的条件对β－Ga₂O₃单晶基板的(001)面进行研磨。ZnO粒子使用株式会社高纯度化学研究所制的商品名ZNO06PB。研磨浆料的pH为7.0，研磨速度为0.1μm/小时。

[例1～例18的结果的分析]

对于例1～例18的研磨条件和研磨结果，示于表1。在表1中“粒子材料”一栏的“D”表示金刚石。

[表1]

表1所记载的“损伤深度”用下述方法来测定。首先，用光学显微镜观察所研磨的(001)面，记录由研磨产生的裂缝和划痕的位置。接着，交替重复用胶体二氧化硅将(001)面再研磨0.2μm左右以及用光学显微镜确认所记录的位置有无裂缝和划痕，直到在记录的位置处裂缝和划痕消失。测定直到在记录的位置处裂缝和划痕消失为止的累积研磨量作为损伤深度。从表1可知，由金刚石粒子形成的损伤深度为15μm左右，与此相对，由二氧化锰粒子形成的损伤深度为2μm以下。

图2是表示例4和例10～例18的粒子材料与研磨速度的关系的图。从表1可知，例4和例10～例18在不使用pH调节剂这一点上共同，在粒子材料的种类上不同。在例4和例10～例18中不使用pH调节剂，因此pH不同主要是因为粒子材料的不同。另外，从表1可知，例4和例11～例18在将粒子含量设定为10质量％这一点上也共同。

从图2可知，与作为一般研磨材料的金刚石和SiO₂相比，MnO₂的研磨速度高。另外，与MnO、Mn₂O₃、Mn₃O₄相比，MnO₂的研磨速度也高。进而，与除锰以外的过渡金属的氧化物(TiO₂、ZrO₂、Fe₂O₃、ZnO)相比，MnO₂的研磨速度也高。

将粒子材料、研磨速度和莫氏硬度的关系示于表2和图3。表2和图3表示例4、例10～例11和例15～例18的粒子材料、研磨速度和莫氏硬度的关系。

[表2]

从表2和图3可知，与作为一般研磨材料的金刚石和SiO₂相比，MnO₂尽管莫氏硬度低，但是研磨速度高。另外，与除锰以外的过渡金属的氧化物(TiO₂、ZrO₂、Fe₂O₃、ZnO)相比，MnO₂尽管莫氏硬度低，但是研磨速度也高。

尽管莫氏硬度低，但是研磨速度高，因此推断在研磨中发生MnO₂与Ga₂O₃的化学反应。推断通过该化学反应，构成Ga₂O₃的氧与镓的结合变弱，Ga₂O₃的研磨速度变高。

应予说明，推断与MnO₂相比，MnO、Mn₂O₃和Mn₃O₄的研磨速度低，因此不发生粒子与Ga₂O₃的化学反应，或者其反应速度显著慢。

图4是表示例1～例5的粒子含量与研磨速度的关系的图。从表1可知，例1～例5在粒子材料为MnO₂这一点、不使用pH调节剂这一点上共同，在粒子含量的大小上不同。在例1～例5中不使用pH调节剂，因此pH不同主要是因为粒子含量的不同。

从图4可知，例1～例5中的MnO₂粒子的含量为0.01质量％～50质量％，因此研磨速度为6.0μm/小时以上。应予说明，使用金刚石粒代替MnO₂粒子的例10的研磨速度为5.4μm。

图5是表示例3和例6～例9的pH与研磨速度的关系的图。从表1可知，例3和例6～例9在粒子材料为MnO₂这一点和粒子含量为5质量％这一点上共同，在有无添加pH调节剂和添加量上不同。在例3和例6～例9中使用相同商品的MnO₂，因此D50不同主要是因为pH的不同。详细后述。

从图5可知，在例3和例6～例9中，根据有无添加pH调节剂和添加量的不同而pH不同，但是研磨速度均为6.0μm/小时以上。应予说明，使用金刚石粒子代替MnO₂粒子的例10的研磨速度为5.4μm。

[例19～例23]

在例19～例23中，改变有无添加pH调节剂和添加量，制备包含MnO₂粒子5质量％的研磨浆料。例19～例23的研磨浆料在使用株式会社高纯度化学研究所制的商品名MNO02PB作为MnO₂粒子这一点和粒子含量为5质量％这一点上共同，在有无添加pH调节剂和添加量上不同。

将pH、ζ电位和粒径分布的关系示于表3、图6和图7。表3表示例19～例23的pH、ζ电位和粒径分布的关系。

[表3]

D10、D50、D90通过对研磨浆料照射激光并用光检测器观测其散射光来测定。D10表示粒径分布中的体积基准的累计分率10％的粒径，D50表示粒径分布中的体积基准的累计分率50％的粒径，D90表示粒径分布中的体积基准的累计分率90％的粒径。

在例19～例23中使用相同商品的MnO₂粒子，因此粒径分布的差异主要是由于研磨浆料内部的粒子彼此凝集程度的差异。由于凝集而表观上的粒径变大，因此D10与D90之差变大。凝集程度的差异主要是由于pH的差异。

ζ电位通过以下方式来测定：对研磨浆料施加电压，对运动的粒子照射激光，用光检测器观测由多普勒效应引起的振动数变化。

图6表示例19～例23的pH与ζ电位的关系。另外，图7表示例19～例23的pH与粒径分布的关系。如图6所示，如果pH为1～3，则MnO2粒子的ζ电位为正值，其绝对值大，因此粒子彼此排斥，如图7所示D10与D90之差小，分散性好。另外，如图6所示，如果pH为7～14，则粒子的ζ电位为负值，其绝对值大，因此粒子彼此排斥，如图7所示D10与D90之差小，分散性好。如果分散性好，则保管容易。

以上，对本公开的氧化镓基板的制造方法和氧化镓基板用研磨浆料的实施方式进行了说明，但是本公开不限定于上述实施方式等。在专利请求保护的范围所记载的范畴内，可以进行各种变更、修正、置换、附加、删除和组合。这些当然也属于本公开的技术范围。

例如，在上述实施方式中，本公开的研磨浆料用于氧化镓基板的一次研磨，但是也可以用于其二次研磨等。即，氧化镓的制造方法也可以包括在用本公开的研磨浆料对氧化镓基板进行研磨之前用其他研磨浆料对氧化镓基板进行研磨。

本申请基于2019年3月27日申请于日本专利局的特愿2019－061748号主张优先权，并将特愿2019－061748号的全部内容引用于本申请。