TWI428277B - 矽溶膠及其製造方法 - Google Patents

Description

矽溶膠及其製造方法

本發明係有關於一種矽溶膠及其製造方法，詳而言之，本發明係有關於一種適合在矽晶圓(silicon wafer)研磨或半導體裝置之CMP製程等中作為研磨料使用之高濃度且低黏度，同時具有長期安定性之高純度矽溶膠，及製造時利用高濃度化使製造效率優異之矽溶膠之製造方法。

近年來，隨著半導體技術之發展，於矽晶圓研磨、半導體裝置之CMP製程等中所使用之矽溶膠係根據不會污染矽晶圓等理由而要求一種金屬雜質極少之高純度矽溶膠。

又，製造矽溶膠中二氧化矽濃度高的高濃度矽溶膠係不僅是提升製造效率，且根據提升貯藏搬運效率或可自由地調節用於研磨之研磨劑的摻合，即，可提高摻合自由度之理由亦較為理想，因此目前提出各種高濃度矽溶膠。

再者，於將矽溶膠使用在矽晶圓研磨等時，若重複循環使用，則由於矽溶膠之黏度上升，因此會有無法充分地發揮作為研磨劑之效能的問題，故，期待一種即使重複循環使用亦長期安定且低黏度之矽溶膠。

矽溶膠中之二氧化矽粒子小的矽溶膠特別是可使用在300MM晶圓之最後研磨中，且不會損傷(即，無刮痕(scratch free))而可提高平坦性。又，該矽溶膠亦可於微細化顯著進 展之LSI製造時之CMP中作為研磨劑使用，即，含有小的二氧化矽粒子之矽溶膠在作成該等於無刮痕下要求平坦性之研磨或具有微細結構之物體之研磨時可發揮高精度，因此，要求一種含有粒子徑小的二氧化矽粒子之高濃度矽溶膠。

舉例言之，於專利文獻1中，為了得到30%以上之高濃度矽溶膠，揭示有一種分散劑係加入一價陽離子之可溶性金屬鹽(鹼金屬鹽)之方法。若利用該方法，則可維持矽溶膠之低黏度並達成高濃度化，然而，由於矽溶膠含有來自於鹼金屬鹽之金屬雜質，因此會無法製造高純度矽溶膠。

又，同時所揭示之分散劑使用具有低級烷基之銨鹽的方法在矽溶膠中並未含有金屬雜質，然而，由於該銨鹽之分解溫度低，因此會於加熱處理過程中分解，結果，該銨鹽作為分散劑時無法得到充分之效果。又，由於分散劑在長期保存中會分解或揮發，因此無法將矽溶膠之黏性維持在一定，伴隨於此，會有經久黏度上升及引起凝膠化之問題。

另一方面，為了解決前述問題，近年來製造出所含有之金屬濃度極低之矽溶膠，然而，該等矽溶膠之二氧化矽濃度為15重量%。15重量%以下之矽溶膠會具有製造效率低且研磨劑之摻合自由度低等問題，且於輸送或保管面上亦不理想。

此外，使用粒子徑小的二氧化矽粒子來製造矽溶膠時，相較於使用粒子徑大的二氧化矽粒子之矽溶膠，會有 二氧化矽粒子凝結而溶液容易凝膠化之問題，因此，容易發生高黏度化，且難以製造使用粒子徑小的二氧化矽粒子之高濃度矽溶膠。

即，迫切期待一種無論二氧化矽粒子有多大皆可完全滿足高濃度、低黏度及高純度之矽溶膠，但現狀卻是尚未創造出能滿足該等高濃度、低黏度及高純度之矽溶膠。

〔專利文獻1〕日本專利公開公報特公昭37-9961號公報

有鑑於前述問題，本發明之目的係提供一種高純度矽溶膠在製品化後之矽溶膠保存中可防止矽溶膠之黏度上升且長期安定而低黏度之高濃度矽溶膠及其製造方法，再者，本發明之目的係提供一種藉由於製造程序中以特定濃度使反應液或溶劑置換濃縮液中含有分散劑，而無論矽溶膠中所含有之二氧化矽粒子有多大皆不會發生高黏度化或凝膠化而得到之高濃度、高純度矽溶膠及其製造方法。

發明人發現，藉由於高純度矽溶膠中添加由選自於分解溫度及沸點皆為60℃以上之無機酸、無機酸鹽、有機酸及有機酸鹽中之一種以上所構成之分散劑，且該高純度矽溶膠係藉由將反應液濃縮而進行溶劑置換所得到者，而前述反應液係藉由將烷氧矽烷水解並縮聚合之烷氧化物法所合成者，而可製造長期安定且低黏度同時高濃度之高純度 矽溶膠以致完成本發明。

有關申請專利範圍第1項之本發明係有關於一種矽溶膠，其係藉由烷氧化物法所合成者，又，前述矽溶膠係至少含有分散劑及二氧化矽，且前述分散劑之濃度相對於二氧化矽為10~3000PPM，又，前述分散劑係由選自於分解溫度及沸點皆為60℃以上之無機酸、無機酸鹽、有機酸及有機酸鹽中之至少一種以上所構成，且前述矽溶膠之二氧化矽濃度為20重量%以上。

有關申請專利範圍第2項之本發明係有關於如申請專利範圍第1項所述之矽溶膠，其中前述矽溶膠中之金屬雜質濃度為1PPM以下。

有關申請專利範圍第3項之本發明係有關於如申請專利範圍第2項所述之矽溶膠，其中前述二氧化矽之一次粒子徑為20nM以下時，前述分散劑之濃度相對於二氧化矽為10~1350PPM。

有關申請專利範圍第4項之本發明係有關於一種矽溶膠之製造方法，其係包含有以下程序(1)至程序(4)，即：(1)反應程序，係藉由烷氧化物法將烷氧矽烷水解並使其縮聚合而得到矽溶膠反應液者；(2)分散劑添加程序，係於前述反應液中添加由選自於分解溫度及沸點皆為60℃以上之無機酸、無機酸鹽、有機酸及有機酸鹽中之至少一種以上所構成之分散劑，使分散劑之濃度相對於二氧化矽構成10~3000PPM者；(3)濃縮程序，係將程序(2)中所得到之反應液濃縮至二 氧化矽含量大於反應液之二氧化矽含量而得到濃縮液者；及(4)置換程序，係藉由將前述濃縮液進行溶劑置換，得到二氧化矽濃度為20重量%以上之矽溶膠者。

有關申請專利範圍第5項之本發明係有關於如申請專利範圍第4項所述之矽溶膠之製造方法，其中於前述程序(4)中所得到之矽溶膠中的金屬雜質濃度為1PPM以下。

有關申請專利範圍第6項之本發明係有關於如申請專利範圍第5項所述之矽溶膠之製造方法，其中於前述程序(1)中所得到之反應液中所含有之二氧化矽之一次粒子徑為20nM以下時，於前述程序(2)中所添加之分散劑濃度相對於二氧化矽為10~30PPM。

有關申請專利範圍第7項之本發明係有關於一種矽溶膠之製造方法，其係包含有以下程序(1)至程序(5)，即：(1)反應程序，係藉由烷氧化物法將烷氧矽烷水解並使其縮聚合而得到矽溶膠反應液者；(2)分散劑添加程序，係於前述反應液中添加由選自於分解溫度及沸點皆為60℃以上之無機酸、無機酸鹽、有機酸及有機酸鹽中之至少一種以上所構成之分散劑者；(3)濃縮程序，係將程序(2)中所得到之反應液濃縮至二氧化矽含量大於反應液之二氧化矽含量而得到濃縮液者；(4)置換程序，係將前述濃縮液進行溶劑置換者；及(5)分散劑再添加程序，係於程序(4)中所得到之溶劑置換濃縮液中進一步地添加前述分散劑，並使分散劑之濃度 相對於二氧化矽構成10~3000PPM，藉此，得到二氧化矽濃度為20重量%以上之矽溶膠者。

有關申請專利範圍第8項之本發明係有關於如申請專利範圍第7項所述之矽溶膠之製造方法，其中於前述程序(5)中所得到之矽溶膠中的金屬雜質濃度為1PPM以下。

有關申請專利範圍第9項之本發明係有關於如申請專利範圍第8項所述之矽溶膠之製造方法，其中於前述程序(1)中所得到之反應液中所含有之二氧化矽之一次粒子徑為20nM以下時，於前述程序(2)中所添加之分散劑濃度相對於二氧化矽為10~30PPM，且於前述程序(5)中進一步所添加之分散劑濃度相對於二氧化矽為10~1320PPM。

有關申請專利範圍第10項之本發明係有關於如申請專利範圍第4至9項中任一項所述之矽溶膠之製造方法，其中前述分散劑之分解溫度及沸點皆大於前述程序(3)之濃縮中濃縮液之最高溫度及/或前述程序(4)之溶劑置換中濃縮液之最高溫度。

如申請專利範圍第1項所述之矽溶膠係藉由烷氧化物法所合成者，又，前述矽溶膠係至少含有分散劑及二氧化矽，且前述分散劑濃度相對於二氧化矽為10~3000PPM，又，前述分散劑係由選自於分解溫度及沸點皆為60℃以上之無機酸、無機酸鹽、有機酸及有機酸鹽中之至少一種以上所構成，且前述矽溶膠之二氧化矽濃度為20重量%以上者。

該矽溶膠係高濃度且低黏度之高純度矽溶膠，又，於矽溶膠保存中分散劑不會分解或揮發且長期安定性優異，因此，可提升於進行研磨時之研磨劑之摻合自由度及貯藏搬運效率。

如申請專利範圍第2項所述之矽溶膠係前述矽溶膠中之金屬雜質濃度為1PPM以下者。

由於該矽溶膠之金屬雜質為1PPM以下，因此，在使用於矽晶圓研磨或CMP製程等時不會因金屬雜質而污染矽晶圓等，故，該矽溶膠適合作為研磨劑使用，又，除了前述研磨劑用途以外，高純度矽溶膠亦適合使用在電子材料或光材料等各種其他用途中。

如申請專利範圍第3項所述之矽溶膠係於前述二氧化矽之一次粒子徑為20nM以下時，前述分散劑之濃度相對於二氧化矽為10~1350PPM者。

雖然該矽溶膠之二氧化矽粒子之粒子徑小，但卻由於為高濃度，因此可使用在300MM晶圓之最後研磨中，且可於無刮痕下提高平坦性。又，該矽溶膠亦可於微細化顯著進展之LSI製造時之CMP中作為研磨劑使用，即，含有小的二氧化矽粒子之矽溶膠在作成該等於無刮痕下要求平坦性之研磨或具有微細結構之物體之研磨時可發揮高精度。

如申請專利範圍第4項所述之矽溶膠之製造方法係包含有以下程序(1)至程序(4)，即：(1)反應程序，係藉由烷氧化物法將烷氧矽烷水解並使其縮聚合而得到矽溶膠反應液者； (2)分散劑添加程序，係於前述反應液中添加由選自於分解溫度及沸點皆為60℃以上之無機酸、無機酸鹽、有機酸及有機酸鹽中之至少一種以上所構成之分散劑，使分散劑之濃度相對於二氧化矽構成10~3000PPM者；(3)濃縮程序，係將程序(2)中所得到之反應液濃縮至二氧化矽含量大於反應液之二氧化矽含量而得到濃縮液者；及(4)置換程序，係藉由將前述濃縮液進行溶劑置換，得到二氧化矽濃度為20重量%以上之矽溶膠者。

若利用該矽溶膠之製造方法，則可有效地製造高濃度且低黏度之高純度矽溶膠，即，藉由於進行濃縮而作成高濃度後進行溶劑置換，可減少置換之溶劑添加量，又，藉由抑制製造時之時間或作業，可提升製造效率。

如申請專利範圍第5項所述之矽溶膠之製造方法係於前述程序(4)中所得到之矽溶膠中的金屬雜質濃度為1PPM以下者。

若利用該矽溶膠之製造方法，則可有效地得到金屬雜質為1PPM以下之高純度矽溶膠，又，由於該矽溶膠之金屬雜質為1PPM以下，因此，在使用於矽晶圓研磨或CMP製程等時不會因金屬雜質而污染矽晶圓等，故，該矽溶膠適合作為研磨劑使用。

如申請專利範圍第6項所述之矽溶膠之製造方法係於前述程序(1)中所得到之反應液中所含有之二氧化矽之一次粒子徑為20nM以下時，於前述程序(2)中所添加之分散 劑濃度相對於二氧化矽為10~30PPM者。

若利用該矽溶膠之製造方法，則雖然二氧化矽粒子之粒子徑小，但卻可有效地製造高濃度之矽溶膠。

如申請專利範圍第7項所述之矽溶膠之製造方法係包含有以下程序(1)至程序(5)，即：(1)反應程序，係藉由烷氧化物法將烷氧矽烷水解並使其縮聚合而得到矽溶膠反應液者；(2)分散劑添加程序，係於前述反應液中添加由選自於分解溫度及沸點皆為60℃以上之無機酸、無機酸鹽、有機酸及有機酸鹽中之至少一種以上所構成之分散劑者；(3)濃縮程序，係將程序(2)中所得到之反應液濃縮至二氧化矽含量大於反應液之二氧化矽含量而得到濃縮液者；(4)置換程序，係將前述濃縮液進行溶劑置換者；及(5)分散劑再添加程序，係於程序(4)中所得到之溶劑置換濃縮液中進一步地添加前述分散劑，並使分散劑之濃度相對於二氧化矽構成10~3000PPM，藉此，得到二氧化矽濃度為20重量%以上之矽溶膠者。

若利用該矽溶膠之製造方法，則藉由於程序(5)中進一步地添加分散劑而防止保存時黏度上升，且可製造長期安定而能維持低黏度之高濃度矽溶膠。

如申請專利範圍第8項所述之矽溶膠之製造方法係於前述程序(5)中所得到之矽溶膠中的金屬雜質濃度為1PPM以下者。

該矽溶膠之製造方法係由於金屬雜質為1PPM以下， 因此可有效地製造金屬雜質少之高純度矽溶膠，又，由於該矽溶膠之金屬雜質為1PPM以下，因此，在使用於矽晶圓研磨或CMP製程等時不會因金屬雜質而污染矽晶圓等，故，該矽溶膠適合作為研磨劑使用。

如申請專利範圍第9項所述之矽溶膠之製造方法係於前述程序(1)中所得到之反應液中所含有之二氧化矽之一次粒子徑為20nM以下時，於前述程序(2)中所添加之分散劑濃度相對於二氧化矽為10~30PPM，且於前述程序(5)中進一步所添加之分散劑濃度相對於二氧化矽為10~1320PPM者。

若利用該矽溶膠之製造方法，則雖然二氧化矽粒子之粒子徑小，但卻可有效地製造高濃度之矽溶膠，又，於程序(5)中，藉由相對於二氧化矽進一步地添加特定濃度之分散劑而防止保存時黏度上升，且可製造長期安定而能維持低黏度之高濃度矽溶膠。

如申請專利範圍第10項所述之矽溶膠之製造方法係前述分散劑之分解溫度及沸點皆大於前述程序(3)之濃縮中濃縮液之最高溫度及/或前述程序(4)之溶劑置換中濃縮液之最高溫度者。

於該矽溶膠之製造方法中，分散劑在濃縮中或溶劑置換中不會分解或揮發，因此，可防止分散劑之效力降低，且可製造長期安定而能維持低黏度之高濃度矽溶膠。

另，所謂為前述高濃度之矽溶膠係表示二氧化矽濃度大於藉由烷氧化物法將烷氧矽烷水解並使其縮聚合所得到 之矽溶膠反應液的二氧化矽濃度之矽溶膠。由於依照二氧化矽之粒徑或形狀之不同，要被稱作高濃度之濃度亦會改變，因此並無特殊之限制，然而，將二氧化矽濃度30重量%以上之矽溶膠稱作高濃度矽溶膠，詳而言之，在含有一次粒子徑為20nM以下之二氧化矽之矽溶膠時，係將二氧化矽濃度為20重量%以上之矽溶膠稱作高濃度矽溶膠。

又，矽溶膠之二氧化矽濃度越高，輸送或保管時就越經濟且較為理想。

又，前述低黏度矽溶膠係動黏度1000CSt以下之矽溶膠，較為理想的是動黏度100CSt以下之矽溶膠。動黏度大於1000CSt之矽溶膠係由於過濾、充填需要時間等製造效率會變差，因此較不理想。

又，若由長期安定性之觀點來看，則宜為保存中動黏度不會急劇地上升者，且宜為動黏度100CSt以下之狀態在60℃中可維持30日以上之矽溶膠。

本發明之矽溶膠包括：將烷氧矽烷水解並使其縮聚合而進行反應之反應液的矽溶膠；將前述反應液濃縮之濃縮液的矽溶膠；將前述濃縮液置換成水等溶劑之溶劑置換濃縮液的矽溶膠。然而，以下進行過溶劑置換後之製品係以矽溶膠來表現，藉此進一步地說明本發明。

所謂烷氧化物法係將四甲氧矽烷(TMOS)或四乙氧矽烷(TEOS)等烷氧矽烷水解並使其縮聚合，而得到非晶質二氧化矽粒子已分散在水或親水性有機溶劑之狀態之矽溶膠 的方法。利用該方法，可製造金屬雜質少之高純度矽溶膠。

本發明之矽溶膠至少含有分散劑及二氧化矽。

首先說明分散劑。

於本發明中之分散劑係發揮於矽溶膠中使二氧化矽粒子安定地分散在分散介質之作用。藉由使分散劑存在於矽溶膠中，位於二氧化矽粒子表面之離子彼此會更強烈地相互排斥，結果，推測矽溶膠可安定地分散，詳而言之，藉由使二氧化矽彼此不會凝結，使矽溶膠全體之黏度降低，一般認為亦可發揮改善過濾性等之效果。

於本發明中所使用之分散劑只要是分解溫度及沸點皆為60℃以上之無機酸、無機酸鹽、有機酸、有機酸鹽則無特殊之限制，可列舉如以下所示者。另，該等分散劑不僅可使用一種，且亦可組合使用複數種。

無機酸可列舉如：硫酸、鹽酸、硝酸、磷酸、亞磷酸、次磷酸、烷基磷酸酯、硼酸、焦磷酸、氟硼酸、四氟硼酸、六氟磷酸、苯磺酸及萘磺酸，且宜使用硫酸、硝酸。

無機酸鹽可列舉如：為無機銨鹽之硫酸銨、鹽酸銨、硝酸銨、磷酸一銨、磷酸氫二銨及硼酸銨八水合物，且宜使用硫酸銨、硝酸銨。

有機酸可列舉如：檸檬酸、草酸、蘋果酸、順丁烯二酸、酒石酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、丁二酸、丙二酸、反丁烯二酸、苯二甲酸、甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、2-甲基丁酸、n-己酸、3,3-二甲基丁酸、2-乙基丁酸、4-甲基戊酸、n-庚酸、2-甲基己酸、n-辛酸、2-乙基己酸、苯 甲酸、羥乙酸、水楊酸、甘油酸及乳酸，且宜使用檸檬酸、苯甲酸。

有機酸鹽可列舉如：為有機銨鹽之苯甲酸銨、檸檬酸三銨、檸檬酸氫二銨、草酸銨一水合物、甲酸銨、水楊酸銨、己二酸銨、乙酸銨及檸檬酸四甲銨，且宜使用苯甲酸銨、檸檬酸三銨、檸檬酸氫二銨及檸檬酸四甲銨。

於前述分散劑中，特別是以使用有機酸、有機酸鹽為佳，又，最適合使用之分散劑係檸檬酸、檸檬酸三銨、檸檬酸氫二銨、苯甲酸銨及檸檬酸四甲銨。由於該等分散劑於濃縮程序中不會分解且動黏度低而無揮發性，因此，將矽溶膠保持在低黏度之效果優異。

使用分解溫度及沸點皆為60℃以上之分散劑的理由係由於當分散劑之分解溫度及沸點低時，一般認為在夏季等高溫環境下進行長期保存時會分解或揮發之故，為了預防該等情形，一般認為分散劑之分解溫度及沸點皆必須為60℃以上。

又，分散劑宜為其分解溫度及沸點皆大於將反應液進行濃縮之濃縮程序(3)(程序(3)係如後述)或將濃縮液進行溶劑置換之溶劑置換程序(4)(程序(4)係如後述)中任一程序中之最高溫度者，且更為理想的是大於兩程序中之最高溫度者。

又，所謂「於程序(3)之濃縮中濃縮液之最高溫度」係指程序(2)中所得到之反應液溫度雖然在程序(3)中會變化但其中最高的溫度，同樣地，所謂「於程序(4)之溶劑置換 中濃縮液之最高溫度」係指程序(3)中所得到之濃縮液溫度雖然在程序(4)中會變化但其中最高的溫度。

即，若分散劑之分解溫度及沸點高於濃縮、溶劑置換程序中之最高溫度，則分散劑在濃縮中或溶劑置換中就不會分解或揮發，因此可防止分散劑之效力降低。

又，分散劑添加有機酸、無機酸時，若矽溶膠之PH小於6.9則會發生凝結，因此宜添加為矽溶膠之PH不會小於6.9。

以不使高純度矽溶膠之金屬雜質濃度上升為目的，分散劑不宜為鹼金屬鹽等金屬化合物，又，即使不是金屬化合物，分散劑本身亦宜盡量未含有金屬，較為理想的是金屬含量為1PPM以下。使用此種分散劑所製造之高純度矽溶膠在作為研磨劑使用時，不會因金屬雜質而污染晶圓表面。

構成金屬雜質之金屬可列舉如：鈉、鉀、鐵、鋁、鎂、鈣等，不過較為理想的是全體金屬。

添加分散劑之時間點可為前述反應前、反應時、濃縮前、濃縮時、置換前、置換時、置換後之任一者，且並無特殊之限制，然而，如後所述，若於藉由烷氧化物法將烷氧矽烷水解並使其縮聚合而得到之反應液中加入分散劑，則於後續程序中不會產生黏度上升或凝膠化等，且可有效地達成高濃度化，因此較為理想。

又，如後所述，若於將分散劑加入反應液中且濃縮而進行溶劑置換並有效地得到高濃度矽溶膠後再加入分散 劑，則可進一步地提升長期安定性，因此較為理想。

於矽溶膠中，分散劑之濃度相對於二氧化矽宜為10~3000PPM，更為理想的是30~1200PPM。

分散劑之濃度大於3000PPM時會無法再提升矽溶膠之分散安定性而不經濟，又，使用矽溶膠作為研磨劑時，會產生所含有之分散劑成為晶圓表面之污染原因之虞，因此較不理想。

分散劑之濃度小於10PPM時，由於無法期待分散劑之效果，因此較不理想。

其次說明二氧化矽。

二氧化矽粒子之大小係以自藉由氮吸附法(BET法)來求取之比表面積所算出之平均粒徑(以後稱作「一次粒子徑」)、利用光學散射法(測定機器使用大塚電子公司製造之ELS-8000)所測量之平均粒徑(以後稱作「二次粒子徑」)來表示。

使用粒子徑小的二氧化矽之矽溶膠係由於用途廣，因此被視作重要物質，然而，粒子徑小的二氧化矽粒子係由於平均單位容積所含有之粒子數多，因此容易凝結且安定性差。若依據本發明，則即使是一次粒子徑為300nM以下，詳而言之為10~220nM之矽溶膠亦不會凝結，且可得到高濃度而安定之矽溶膠。

其次，說明分散劑與二氧化矽之一次粒子徑。

本發明之二氧化矽之一次粒子徑大於20nM時，分散劑之濃度相對於二氧化矽宜為10~3000PPM，藉此，可製 造二氧化矽濃度為30重量%以上之高濃度矽溶膠。

本發明之二氧化矽之一次粒子徑為20nM以下時，分散劑濃度相對於二氧化矽宜為10~1350PPM，藉此，儘管所使用之二氧化矽之一次粒子徑小，但卻可製造二氧化矽濃度為20重量%以上之高濃度矽溶膠。

其次，說明本發明之矽溶膠之製造方法。

本發明之矽溶膠之製造方法包含有以下程序(1)至程序(4)，即：(1)反應程序，係藉由烷氧化物法將烷氧矽烷水解並使其縮聚合而得到矽溶膠反應液者；(2)分散劑添加程序，係於前述反應液中添加由選自於分解溫度及沸點皆為60℃以上之無機酸、無機酸鹽、有機酸及有機酸鹽中之至少一種以上所構成之分散劑，使分散劑之濃度相對於二氧化矽構成10~3000PPM者；(3)濃縮程序，係將程序(2)中所得到之反應液濃縮至二氧化矽含量大於反應液之二氧化矽含量而得到濃縮液者；及(4)置換程序，係藉由將前述濃縮液進行溶劑置換，得到二氧化矽濃度為20重量%以上之矽溶膠者。

程序(1)係藉由烷氧化物法得到將烷氧矽烷水解並使其縮聚合之矽溶膠反應液之反應程序。

該程序(1)之烷氧化物法可使用TMOS、TEOS等烷氧矽烷來作為原料。使用烷氧矽烷所合成之矽溶膠反應液係由於鈉、鉀、鐵、鋁、鎂、鈣等金屬含量極少的緣故而較 為優異。

即，藉由烷氧化物法來作成矽溶膠反應液是高純度矽溶膠之製造中所不可或缺的。

程序(2)係於藉由程序(1)所得到之反應液中添加由選自於分解溫度及沸點皆為60℃以上之無機酸、無機酸鹽、有機酸及有機酸鹽中之至少一種以上所構成之分散劑，使分散劑濃度相對於二氧化矽構成10~3000PPM之分散劑添加程序。

此時所添加之分散劑宜為其分解溫度及沸點皆大於程序(3)之濃縮中的濃縮液或程序(4)之溶劑置換中的濃縮液中任一者之最高溫度者，且更為理想的是大於兩程序中之最高溫度者。

若分散劑之分解溫度及/或沸點低於兩程序中之最高溫度，則分散劑會於濃縮程序或置換程序中分解，由於此會成為矽溶膠增黏或凝膠化的原因，因此較不理想。

程序(3)係將程序(2)中所得到之反應液濃縮至二氧化矽含量大於該反應液中之二氧化矽含量而得到濃縮液之濃縮程序。

於該程序(3)中所使用之濃縮法並無特殊之限制，可列舉如加熱濃縮法、膜濃縮法等，詳而言之，係加熱反應液且一面加入與因加熱而餾出之餾出量等量的反應液一面進行濃縮之加熱濃縮法、使用超濾膜之膜濃縮法。又，可使用該等濃縮法中任一者之濃縮法，且可輕易而經濟地製造工業用高濃度矽溶膠。

又，使用膜濃縮法時，可依照「(A)反應程序、(B)濃縮程序(加熱濃縮)、(C)置換程序、(D)分散劑添加程序、(E)濃縮程序(膜濃縮)」之程序順序，而非「(1)反應程序、(2)分散劑添加程序、(3)濃縮程序、(4)置換程序」之程序順序來製造二氧化矽。在此，(1)與(A)之反應程序、(2)與(D)之分散劑添加程序、(4)與(C)之置換程序實際上係進行相同之處理，而濃縮程序中，(B)之濃縮程序係使用加熱濃縮法，(5)之濃縮程序則使用膜濃縮法。

程序(4)係藉由將程序(3)中所得到之濃縮液進行溶劑置換，而得到二氧化矽濃度為20重量%以上之矽溶膠之置換程序。

於該程序(4)中所使用之溶劑宜為通用性最優異的水，不過亦可使用其他親水性溶劑。

說明於各程序中之二氧化矽之一次粒子徑與分散劑之濃度。

於程序(1)中所得到之反應液中所含有之二氧化矽之一次粒子徑大於20nM時，於程序(2)中所添加之分散劑濃度相對於二氧化矽宜為10~3000PPM。利用該製造方法，可有效地製造二氧化矽濃度為30重量%以上之高濃度且低黏度之高純度矽溶膠。

於程序(1)中所得到之反應液中所含有之二氧化矽之一次粒子徑為20nM以下時，於程序(2)中所添加之分散劑濃度相對於二氧化矽宜為10~30PPM。利用該製造方法，儘管所使用之二氧化矽之一次粒子徑小，但卻可有效地製 造二氧化矽濃度為20重量%以上之高濃度且低黏度之高純度矽溶膠。

藉由前述程序(1)至程序(4)所得到之矽溶膠具有以下特徵。

該矽溶膠為高濃度且低黏度之高純度矽溶膠，同時安定性優異並可長期保存，又，該矽溶膠可藉由抑制製造時之時間或作業而提升製造效率。又，該矽溶膠為高濃度，即，二氧化矽之一次粒子徑大於20nM時，二氧化矽濃度為30重量%以上，又，二氧化矽之一次粒子徑為20nM以下時，二氧化矽濃度為20重量%以上。又，金屬雜質為1PPM以下，因此，該矽溶膠在使用於矽晶圓研磨或CMP製程等時不會因金屬雜質而污染矽晶圓等。再者，該矽溶膠為低黏度，詳而言之，該矽溶膠之動黏度為1000CSt以下，較為理想的是動黏度100CSt以下。

除了程序(1)至程序(4)外，本發明之程序亦可具有下述程序(5)，即：(1)反應程序，係藉由烷氧化物法將烷氧矽烷水解並使其縮聚合而得到矽溶膠反應液者；(2)分散劑添加程序，係於前述反應液中添加由選自於分解溫度及沸點皆為60℃以上之無機酸、無機酸鹽、有機酸及有機酸鹽中之至少一種以上所構成之分散劑者；(3)濃縮程序，係將程序(2)中所得到之反應液濃縮至二氧化矽含量大於反應液之二氧化矽含量而得到濃縮液者；(4)置換程序，係將前述濃縮液進行溶劑置換者；及 (5)分散劑再添加程序，係於程序(4)中所得到之溶劑置換濃縮液中進一步地添加前述分散劑，並使分散劑之濃度相對於二氧化矽構成10~3000PPM，藉此，得到二氧化矽濃度為20重量%以上之矽溶膠者。

舉例言之，於所使用之分散劑的分解溫度低於製造程序中之最高溫度時或分散劑之添加量少時宜包含程序(5)，藉由於程序(5)中進一步地添加分散劑，可得到長期保存安定性優異之矽溶膠。

於程序(1)中所得到之反應液中所含有之二氧化矽之一次粒子徑為20nM以下時，於程序(2)中所添加之分散劑濃度相對於二氧化矽宜為10~30PPM，且於程序(5)中進一步所添加之分散劑濃度相對於二氧化矽為10~1320PPM。利用該製造方法，儘管所使用之二氧化矽之一次粒子徑小，但卻可有效地製造二氧化矽濃度為20重量%以上之高濃度且低黏度之高純度矽溶膠。

於本發明之矽溶膠中亦可添加過氧化氫來作為用以防止矽溶膠中產生微生物之抗菌劑，藉由添加過氧化氫，可抑制長時間微生物之產生。又，由於矽溶膠中的金屬雜質會成為過氧化氫分解之原因，因此於金屬雜質含量多之矽溶膠中不宜使用過氧化氫，即，於金屬雜質之含量少，具體而言為金屬雜質濃度在1PPM以下之矽溶膠中適合使用過氧化氫來作為抗菌劑。

有關本發明相對於二氧化矽之分散劑濃度之數值範圍(特別是10~30PPM、10~1350PPM之範圍)係發明人之實驗 智識，其理由未必明確。依據該發明人之推測，認為是二氧化矽粒子之表面電位會依照分散劑添加量之不同而變化，且於特定添加量時會構成維持溶膠狀態之表面電位，當大於該範圍時電位會失去平衡而凝膠化，然而，該等推測未必是確定之理論，目前正專心了解明白中。

【實施例】

以下藉由顯示實施例而明確地說明本發明，然而，本發明並不限於該等實施例。

以下使用一次粒子徑大於20nM之二氧化矽粒子，並藉由加熱濃縮法來製造實施例1至實施例7、比較例1及比較例2之矽溶膠。

〔實施例1〕 (1)反應程序

以容量比=3：1之比例混合TMOS與甲醇並調製出原料溶液，又，於反應罐中注入預先混合有甲醇、純水、氨之反應溶劑，並調製成反應溶劑中之水濃度為15重量%，氨濃度為1重量%。

相對於攪拌中之反應溶劑9容量，將1容量之原料溶液一面保持20℃之反應溫度一面用25分鐘以一定速度滴下，且將TMOS水解並使其縮聚合而得到矽溶膠反應液(一次粒子徑：32.1nM，二次粒子徑：74.8nM，二氧化矽濃度：3.5重量%)。

(2)分散劑添加程序

於(1)之反應程序中所得到之反應液中，相對於二氧化矽添加660PPM之分散劑，且分散劑使用苯甲酸銨。

(3)濃縮程序

於10公升之四口燒瓶中注入在(2)之分散劑添加程序中所得到之反應液8公升，且於攪拌下藉由加熱濃縮法(加入與因加熱而餾出之餾出量等量的程序(2)中所得到之反應液之濃縮方法)進行濃縮，使二氧化矽濃度構成30重量%以上。

(4)置換程序

用以將濃縮液進行溶劑置換之溶劑係使用超純水。

進一步地於攪拌下加熱在(3)之濃縮程序中所得到之濃縮液，且加入與濃縮液之餾出量等量的超純水使液面呈現一定。又，將燒瓶內之液溫構成100℃且PH構成7.4以下之時間點設為置換程序之終點。

(5)分散劑再添加程序

於(4)之置換程序中所得到之濃縮液中進一步地相對於二氧化矽添加660PPM之分散劑，且分散劑使用苯甲酸銨。又，抗菌劑係相對於所得到之矽溶膠添加20PPM之過氧化氫，然後，藉由3μ膜濾器進行過濾並得到矽溶膠。藉由程序(2)與程序(5)之添加，該矽溶膠中所含有之分散劑濃度會相對於二氧化矽構成1320PPM。又，將該矽溶膠作成實施例1。

〔實施例2〕

於程序(1)中所得到之矽溶膠反應液係一次粒子徑為 33.0nM、二次粒子徑為74.0nM、二氧化矽濃度為3.4重量%，又，於程序(2)中，相對於二氧化矽添加1000PPM之分散劑，且分散劑使用苯甲酸銨，除此以外，與實施例1相同地依照前述(1)~(5)之程序而得到矽溶膠。

〔實施例3〕

於程序(1)中所得到之矽溶膠反應液係一次粒子徑為33.0nM、二次粒子徑為74.0nM、二氧化矽濃度為3.4重量%，又，於程序(2)中，相對於二氧化矽添加330PPM之分散劑，且分散劑使用檸檬酸，除此以外，與實施例1相同地依照前述(1)~(5)之程序而得到矽溶膠。

〔實施例4〕

於程序(1)中所得到之矽溶膠反應液係一次粒子徑為32.1nM、二次粒子徑為74.8nM、二氧化矽濃度為3.5重量%，又，於程序(2)中，相對於二氧化矽添加660PPM之分散劑，且分散劑使用檸檬酸，除此以外，與實施例3相同地依照前述(1)~(5)之程序而得到矽溶膠。

〔實施例5〕

於程序(1)中所得到之矽溶膠反應液係一次粒子徑為33.0nM、二次粒子徑為74.0nM、二氧化矽濃度為3.4重量%，又，於程序(2)中，相對於二氧化矽添加500PPM之分散劑，且分散劑使用檸檬酸三銨，除此以外，與實施例1相同地依照前述(1)~(5)之程序而得到矽溶膠。

〔實施例6〕

於程序(1)中所得到之矽溶膠反應液係一次粒子徑為 33.0nM、二次粒子徑為74.0nM、二氧化矽濃度為3.4重量%，又，於程序(2)中，相對於二氧化矽添加600PPM之分散劑，且分散劑使用己二酸銨，除此以外，與實施例1相同地依照前述(1)~(5)之程序而得到矽溶膠。

〔實施例7〕

於程序(1)中所得到之矽溶膠反應液係一次粒子徑為33.0nM、二次粒子徑為74.0nM、二氧化矽濃度為3.4重量%，又，於程序(2)中，相對於二氧化矽添加750PPM之分散劑，且分散劑使用檸檬酸四甲銨，除此以外，與實施例1相同地依照前述(1)~(5)之程序而得到矽溶膠。

〔比較例1〕

於程序(1)中所得到之矽溶膠反應液係一次粒子徑為32.1nM、二次粒子徑為74.8nM、二氧化矽濃度為3.5重量%，又，於程序(2)中並未添加分散劑，同時於程序(3)中進行濃縮，直到二氧化矽濃度為19.5重量%為止，除此以外，與實施例1相同地依照前述(1)~(5)之程序而得到矽溶膠。於程序(3)中，若進行20重量%以上之濃縮時，則會增黏而無法得到高濃度矽溶膠。

〔比較例2〕

於程序(1)中所得到之矽溶膠反應液係一次粒子徑為32.1nM、二次粒子徑為74.8nM、二氧化矽濃度為3.5重量%，又，於程序(2)中，相對於二氧化矽添加660PPM之分散劑，且分散劑使用碳酸氫銨，除此以外，與實施例1相同地依照前述(1)~(3)之程序來製造矽溶膠。於程序(3)中會 發生凝膠化，且無法將水置換進行到最後，又，發生凝膠化時之燒瓶內液溫為97℃。

以下使用一次粒子徑為20nM以下之二氧化矽粒子，並藉由加熱濃縮法來製造實施例8、比較例3至比較例7之矽溶膠。

〔實施例8〕 (1)反應程序

以容量比=3：1之比例混合TMOS與甲醇並調製出原料溶液，又，於反應罐中注入預先混合有甲醇、純水、氨之反應溶劑，並調製成反應溶劑中之水濃度為15重量%，氨濃度為0.55重量%。

相對於攪拌中之反應溶劑9容量，將1容量之原料溶液一面保持20℃之反應溫度一面花費150分鐘以一定速度滴下，同時將TMOS水解並使其縮聚合，而得到矽溶膠反應液(一次粒子徑：11.8nM，二次粒子徑：23.8nM，二氧化矽濃度：3.5重量%)。

(2)分散劑添加程序

於(1)之反應程序中所得到之反應液中，相對於二氧化矽添加20PPM之分散劑，且分散劑使用檸檬酸。

(3)濃縮程序

於10公升之四口燒瓶中注入在(2)之分散劑添加程序中所得到之反應液8公升，且於攪拌下藉由加熱濃縮法進行濃縮，使二氧化矽濃度構成20重量%以上。

(4)置換程序

用以將濃縮液進行溶劑置換之溶劑係使用超純水。

進一步地於攪拌下加熱在(3)之濃縮程序中所得到之濃縮液，且加入與濃縮液之餾出量等量的超純水使液面呈現一定。將燒瓶內之溫度為100℃且構成PH7.4以下之時間點設為置換程序之終點。

(5)分散劑再添加程序

於(4)之置換程序中所得到之濃縮液中進一步地相對於二氧化矽添加280PPM之分散劑，且分散劑使用檸檬酸。又，抗菌劑係相對於濃縮液添加20PPM之過氧化氫，然後，藉由3μ膜濾器進行過濾並得到矽溶膠。藉由程序(2)與程序(5)之添加，該矽溶膠中所含有之分散劑濃度會相對於二氧化矽構成300PPM。又，將該矽溶膠作成實施例8。

〔比較例3〕

於程序(1)中所得到之矽溶膠反應液係一次粒子徑為11.8nM、二次粒子徑為23.7nM、二氧化矽濃度為3.5重量%，又，於程序(2)中，相對於二氧化矽添加8PPM之分散劑，且分散劑使用檸檬酸，除此以外，與實施例8相同地依照前述(1)~(4)之程序來製造矽溶膠。於程序(4)中會發生凝膠化，且無法將水置換進行到最後。

〔比較例4〕

於程序(1)中所得到之矽溶膠反應液係一次粒子徑為11.8nM、二次粒子徑為23.8nM、二氧化矽濃度為3.5重量%，又，於程序(2)中，相對於二氧化矽添加40PPM之分散劑，且分散劑使用檸檬酸，除此以外，與實施例8相同地 依照前述(1)~(4)之程序來製造矽溶膠。於程序(4)中會發生凝膠化，且無法將水置換進行到最後。

〔比較例5〕

於程序(1)中所得到之矽溶膠反應液係一次粒子徑為11.7nM、二次粒子徑為23.8nM、二氧化矽濃度為3.5重量%，又，於程序(2)中，相對於二氧化矽添加82.5PPM之分散劑，且分散劑使用檸檬酸，除此以外，與實施例8相同地依照前述(1)~(4)之程序來製造矽溶膠。於程序(4)中會發生凝膠化，且無法將水置換進行到最後。

〔比較例6〕

於程序(1)中所得到之矽溶膠反應液係一次粒子徑為11.7nM、二次粒子徑為23.7nM、二氧化矽濃度為3.5重量%，又，於程序(2)中，相對於二氧化矽添加330PPM之分散劑，且分散劑使用檸檬酸，除此以外，與實施例8相同地依照前述(1)~(4)之程序來製造矽溶膠。於程序(4)中會發生凝膠化，且無法將水置換進行到最後。

〔比較例7〕

於程序(1)中所得到之矽溶膠反應液係一次粒子徑為11.7nM、二次粒子徑為23.7nM、二氧化矽濃度為3.5重量%，又，於程序(2)中，相對於二氧化矽添加660PPM之分散劑，且分散劑使用檸檬酸，除此以外，與實施例8相同地依照前述(1)~(4)之程序來製造矽溶膠。於程序(4)中會發生凝膠化，且無法將水置換進行到最後。

以下使用一次粒子徑大於20nM之二氧化矽粒子，並 藉由膜濃縮法來製造實施例9、比較例8及比較例9之矽溶膠。

〔實施例9〕 (A)反應程序

以容量比=3：1之比例混合TMOS與甲醇並調製出原料溶液，又，於反應罐中注入預先混合有甲醇、純水、氨之反應溶劑，並調製成反應溶劑中之水濃度為15重量%，氨濃度為1重量%。

相對於攪拌中之反應溶劑9容量，將1容量之原料溶液一面保持20℃之反應溫度一面用25分鐘以一定速度滴下，且將TMOS水解並使其縮聚合而得到矽溶膠反應液(一次粒子徑：32.1nM，二次粒子徑：74.8nM，二氧化矽濃度：3.5重量%)。

(B)濃縮程序(加熱濃縮)

於10公升之四口燒瓶中注入在(A)之反應程序中所得到之矽溶膠反應液8公升，且於攪拌下藉由加熱濃縮法(加入與因加熱而餾出之餾出量等量的程序(A)中所得到之反應液之濃縮方法)進行濃縮，使二氧化矽濃度構成19.5重量%。

(C)置換程序

用以將濃縮液進行溶劑置換之溶劑係使用超純水。

於10公升之四口燒瓶中注入在(B)之濃縮程序中所得到之矽溶膠濃縮液8公升，且於加熱攪拌下加入與因加熱而餾出之餾出量等量的超純水使液面呈現一定。將燒瓶內 之液溫構成100℃且PH構成7.4以下之時間點設為置換程序之終點。

(D)分散劑添加程序

於(C)之置換程序中所得到之置換液中，相對於二氧化矽添加750PPM之分散劑，且分散劑使用檸檬酸四甲銨。

(E)濃縮程序(膜濃縮)

注入藉由(D)之分散劑添加程序所得到之添加有分散劑之矽溶膠水置換液8公升，且於40℃之液溫下藉由截留分子量6000之超濾膜一面循環一面濃縮，又，於濃縮後放冷，且於所得到之二氧化矽濃度為35.0重量%之矽溶膠中相對於所得到之矽溶膠添加20PPM之過氧化氫以作為抗菌劑，然後，藉由3μ膜濾器進行過濾。又，將該矽溶膠作成實施例9。

〔比較例8〕

於程序(A)中所得到之矽溶膠反應液係一次粒子徑為32.1nM、二次粒子徑為74nM、二氧化矽濃度為3.5重量%，又，於程序(D)中並未添加分散劑，除此以外，與實施例9相同地依照前述(A)~(E)之程序來製造矽溶膠，然而，於進行程序(E)之膜濃縮途中發生凝膠化，且無法濃縮至高濃度。

凝膠化時之二氧化矽濃度為28.5重量%

〔比較例9〕

於程序(A)中所得到之矽溶膠反應液係一次粒子徑為32.1nM、二次粒子徑為74.5nM、二氧化矽濃度為3.5重量 %，又，於程序(D)中，相對於二氧化矽分數次來添加2250PPM之分散劑，且分散劑使用碳酸氫銨，除此以外，與實施例9相同地依照前述(A)~(E)之程序而得到矽溶膠。

表2係顯示前述實施例1至實施例9、比較例1至比較例9中所得到之反應液、水置換後之溶劑置換濃縮液及製品之物性，詳而言之，係反應液之二氧化矽濃度、反應液中所含有之二氧化矽粒子之大小、添加於反應液中之分散劑之種類及添加量、水置換後之溶劑置換濃縮液之二氧化矽濃度、水置換後之溶劑置換濃縮液之動黏度、於水置換後所添加之分散劑之種類及添加量、過氧化氫之添加量、製品之二氧化矽重量、製品中所含有之二氧化矽之粒子徑的大小、製品之動黏度、製品之PH、製品之過濾量、製品之金屬雜質。

另，前述製品係表示於程序(5)或程序(E)中所得到之矽溶膠。

前述過濾量係表示藉由4.7φ之篩孔尺寸3μM之膜濾器於10分鐘內之透過量。

另，於比較例2至比較例8中，由於發生凝膠化而無法製品化，因此並未顯示製品物性。

如表2所示，可知添加有苯甲酸銨、檸檬酸、檸檬酸三銨、己二酸銨、檸檬酸四甲銨來作為分散劑之矽溶膠雖然為二氧化矽濃度大於30重量%之高濃度，但卻是低黏度，且即使長期保存亦為安定之高濃度矽溶膠，同時金屬雜質亦少。

又，二氧化矽之一次粒子徑小且為20nM以下時，相對於二氧化矽添加有20PPM之檸檬酸的矽溶膠雖然為二氧化矽濃度大於20重量%之高濃度，但卻是低黏度。

其次，針對實施例1至實施例7及實施例9、比較例1及比較例9中所得到之製品進行熱安定性試驗。在依照表中之保存條件進行保存後，測定製品之PH、二次粒子徑、動黏度，結果係如表1所示。

如表1所示，於比較例9中所得到之製品在60℃、60日後動黏度會進一步地提高且確認有凝膠化。由該結果可知，有關本發明之分散劑宜利用除了碳酸氫銨以外之無機酸鹽、無機酸、有機酸及有機酸鹽，即，即使使用碳酸氫銨亦可得到高濃度矽溶膠，然而，所得到之高濃度矽溶膠之長期保存安定性差，另一方面，使用檸檬酸四甲銨之實施例9則是長期保存安定性優異。

Claims (5)

1. 一種矽溶膠，係藉由烷氧化物法所合成者，又，前述矽溶膠係至少含有分散劑及二氧化矽，且當前述二氧化矽之一次粒子徑超過20nm時前述分散劑之濃度相對於二氧化矽為10~3000ppm，當前述二氧化矽之一次粒子徑為20nm以下時前述分散劑之濃度相對於二氧化矽為10~30ppm，又，前述分散劑係由選自無機酸、無機酸鹽、有機酸及有機酸鹽中之至少一種以上所構成，前述無機酸為硫酸、鹽酸、硝酸、磷酸、亞磷酸、次磷酸、烷基磷酸酯、硼酸、焦磷酸、氟硼酸、四氟硼酸、六氟磷酸、苯磺酸及萘磺酸；前述無機酸鹽為硫酸銨、鹽酸銨、硝酸銨、磷酸一銨、磷酸氫二銨及硼酸銨八水合物；前述有機酸為檸檬酸、草酸、蘋果酸、順丁烯二酸、酒石酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、丁二酸、丙二酸、反丁烯二酸、苯二甲酸、甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、2-甲基丁酸、n-己酸、3,3-二甲基丁酸、2-乙基丁酸、4-甲基戊酸、n-庚酸、2-甲基己酸、n-辛酸、2-乙基己酸、苯甲酸、羥乙酸、水楊酸、甘油酸及乳酸；前述有機酸鹽為苯甲酸銨、檸檬酸三銨、檸檬酸氫二銨、草酸銨一水合物、甲酸銨、水楊酸銨、己二酸銨、乙酸銨及檸檬酸四甲銨；前述矽溶膠之溶劑為水，前述矽溶膠中之金屬雜質濃度為1ppm以下， 前述矽溶膠之動黏度為100cSt以下，且前述矽溶膠之二氧化矽濃度為20重量%以上。
2. 一種矽溶膠之製造方法，包含有以下程序(1)至程序(4)，即：(1)反應程序，係藉由烷氧化物法將烷氧矽烷水解並使其縮聚合而得到矽溶膠反應液者；(2)分散劑添加程序，係於前述反應液中添加由選自無機酸、無機酸鹽、有機酸及有機酸鹽中之至少一種以上所構成之分散劑，並使矽溶膠之pH保持於6.9以上；前述無機酸為硫酸、鹽酸、硝酸、磷酸、亞磷酸、次磷酸、烷基磷酸酯、硼酸、焦磷酸、氟硼酸、四氟硼酸、六氟磷酸、苯磺酸及萘磺酸；前述無機酸鹽為硫酸銨、鹽酸銨、硝酸銨、磷酸一銨、磷酸氫二銨及硼酸銨八水合物；前述有機酸為檸檬酸、草酸、蘋果酸、順丁烯二酸、酒石酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、丁二酸、丙二酸、反丁烯二酸、苯二甲酸、甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、2-甲基丁酸、n-己酸、3,3-二甲基丁酸、2-乙基丁酸、4-甲基戊酸、n-庚酸、2-甲基己酸、n-辛酸、2-乙基己酸、苯甲酸、羥乙酸、水楊酸、甘油酸及乳酸；前述有機酸鹽為苯甲酸銨、檸檬酸三銨、檸檬酸氫二銨、草酸銨一水合物、甲酸銨、水楊酸銨、己二酸銨、乙酸銨及檸檬酸四甲銨；當前述二氧化矽之一次粒子徑超過20nm時使前述分散劑 之濃度相對於二氧化矽構成10~3000ppm；當前述二氧化矽之一次粒子徑為20nm以下時使前述分散劑之濃度相對於二氧化矽為10~30ppm者；(3)濃縮程序，係將程序(2)中所得到之反應液濃縮至二氧化矽含量大於反應液之二氧化矽含量而得到濃縮液者；及(4)置換程序，係藉由將前述濃縮液進行水置換，得到矽溶膠中金屬雜質濃度為1ppm以下且二氧化矽濃度為20重量%以上之矽溶膠者。
3. 一種矽溶膠之製造方法，包含有以下程序(1)至程序(5)，即：(1)反應程序，係藉由烷氧化物法將烷氧矽烷水解並使其縮聚合而得到矽溶膠反應液者；(2)分散劑添加程序，係於前述反應液中添加由選自無機酸、無機酸鹽、有機酸及有機酸鹽中之至少一種以上所構成之分散劑，並使矽溶膠之pH保持於6.9以上；前述無機酸為硫酸、鹽酸、硝酸、磷酸、亞磷酸、次磷酸、烷基磷酸酯、硼酸、焦磷酸、氟硼酸、四氟硼酸、六氟磷酸、苯磺酸及萘磺酸；前述無機酸鹽為硫酸銨、鹽酸銨、硝酸銨、磷酸一銨、磷酸氫二銨及硼酸銨八水合物；前述有機酸為檸檬酸、草酸、蘋果酸、順丁烯二酸、酒石酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、丁二酸、丙二酸、反丁烯二酸、苯二甲酸、甲酸、乙酸、 丙酸、丁酸、戊酸、2-甲基丁酸、n-己酸、3,3-二甲基丁酸、2-乙基丁酸、4-甲基戊酸、n-庚酸、2-甲基己酸、n-辛酸、2-乙基己酸、苯甲酸、羥乙酸、水楊酸、甘油酸及乳酸；前述有機酸鹽為苯甲酸銨、檸檬酸三銨、檸檬酸氫二銨、草酸銨一水合物、甲酸銨、水楊酸銨、己二酸銨、乙酸銨及檸檬酸四甲銨；當前述二氧化矽之一次粒子徑超過20nm時使前述分散劑之濃度相對於二氧化矽構成10~3000ppm；當前述二氧化矽之一次粒子徑為20nm以下時使前述分散劑之濃度相對於二氧化矽為10~30ppm者；(3)濃縮程序，係將程序(2)中所得到之反應液濃縮至二氧化矽含量大於反應液之二氧化矽含量而得到濃縮液者；(4)置換程序，係將前述濃縮液進行水置換者；及(5)分散劑再添加程序，係於程序(4)中所得到之水置換濃縮液中進一步地添加前述分散劑，並使矽溶膠之pH保持於6.9以上；並使該分散劑之濃度相對於二氧化矽構成10~3000ppm，藉此，得到二氧化矽濃度為20重量%以上之矽溶膠者。
4. 如申請專利範圍第3項所述之矽溶膠之製造方法，其中於前述程序(1)中所得到之反應液中所含有之二氧化矽之一次粒子徑為20nm以下，且於前述程序(5)中進一步所添加之分散劑濃度相對於二氧化矽為10~ 1320ppm。
5. 如申請專利範圍第2至4項中任一項所述之矽溶膠之製造方法，其中前述分散劑之分解溫度及沸點皆大於前述程序(3)之濃縮中濃縮液之最高溫度及/或前述程序(4)之水置換中濃縮液之最高溫度。