KR20220012240A - 광기전 전지의 제조 방법 - Google Patents

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KR20220012240A
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가엘 안드레아타
크리스토프 알레베
아가타 라초위츠
니콜라 블론디오
안토닌 파에
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체에스에엠 센트레 스위쎄 데 엘렉트로니크 에트 데 미크로테크니크 에스아-르쉐르슈 에트 데블로프망
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Abstract

하기 단계를 포함하는, 광기전 전지(1)의 제조 방법:
- 광기전 변환 장치(3)를 제공하는 단계;
- 상기 광기전 변환 장치(3)의 적어도 제1 면 상에 투명 전도성 산화물 층(5)을 제공하는 단계;
- 상기 투명 전도성 산화물 층(5) 상에 자기조립 단층(9)을 형성하는 단계로서, 상기 자기조립 단층(9)은, 포스폰산 기, P(O)O2 -M+ 기, OPO3H2 기 또는 OP(O)O2 -M+ 기 (여기서, M+는 금속 양이온임)으로부터 선택된 적어도 하나의 기 F에 의해 종결된 분자를 기반으로 하는, 단계;
- 상기 투명 전도성 산화물 층(5)이 노출된 적어도 하나의 도금가능한 구역(9a)을 획정하도록 상기 자기조립 단층(9)을 패턴화하는 단계;
- 상기 적어도 하나의 도금가능한 구역(9a) 상에 금속(11)을 도금하는 단계.

Description

광기전 전지의 제조 방법
본 발명은 광기전 장치의 기술 분야에 관한 것이다. 보다 특히, 본 발명은 이러한 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
광기전 장치, 예컨대 실리콘 이종접합 전지 또는 구리 인듐 갈륨 셀레나이드 (CIGS) 전지의 제조 동안, 광전기적으로 생성된 전자에 대한 전도 경로를 제공하기 위해 투명 전도성 산화물 (TCO) 층의 상부 상에 전기 접점, 전기 트랙 및 유사한 금속 피처(feature)를 형성하는 것이 전형적으로 요구된다. 이러한 TCO 층은 전형적으로, 도핑되거나 또는 도핑되지 않은 전도성 산화물, 예컨대 인듐 아연 산화물 (IZO), 인듐 주석 산화물 (ITO), 알루미늄 아연 산화물 (AZO) 등으로 형성된다.
하나의 종래의 접근법은, 금속 피처가 형성될 구역을 획정하는(define) 갭(gap)인 패턴화된 포토레지스트 층의 침착을 포함한다. 포토레지스트 층은 먼저 해당 전체 영역 상에 침착된 다음, 마스크를 통해 또는 레이저에 의해 UV 광에 선택적으로 노출된다. 레지스트가 포지티브 또는 네거티브 유형인지에 따라, 노출되지 않은 구역 또는 노출된 구역이 용매에 의해 제거된다.
후속으로, 전기도금 또는 무전해 (자가촉매) 도금에 의해 금속 피처가 침착되고, 레지스트가 제거되어, 목적하는 구역에 금속 피처를 남긴다. 이러한 리소그래피 공정의 예는 US2014/349441에 개시되어 있다.
이 기술은 시간 소모적이며, 상당한 양의 재료, 용매 등을 요구한다. 결과적으로, 대안이 제안되었다.
예를 들어, EP2105969는 국부화된 전기도금 또는 무전해 도금을 향상시키거나 또는 개시하기 위해 금속 촉매 용액과 함께 침착된 패턴화된 자기조립 단층(self-assembled monolayer)의 사용을 개시하고 있다. 그러나, 이는 기저 재료를 도금 용액에 노출시키고, 목적하지 않는 위치에 금속이 침착될 위험성이 있다. 유사한 문맥에서 패턴화된 SAM 층의 사용의 다른 예는 US2010/124619, WO15156912 및 WO17095485에 개시되어 있다.
US9577140은 구리 트랙을 광기전 장치에 적용하는 방법을 개시하고 있으며, 이는 침착 전에 TCO 층을 처리하여 친수성이 되도록 한 다음, 구리 시드(seed) 층을 스퍼터링한 다음, 구리를 전기도금하는 것을 포함한다. 이 방법은 또한 다소 복잡하여, 시드 층을 스퍼터링하기 위해 진공 챔버 침착을 요구한다.
US2015/171241은, 기재의 전체 표면 상에 TCO 층을 형성한 다음, 패턴화된 전도성 층을 TCO 층 상에 형성하여 후속 도금을 위한 베이스 층을 형성하는 방법을 개시하고 있다. 이어서, SAM 층이 선택적으로 또는 전체 표면 상에 침착되며, 후자의 경우 이는 주로 TCO에 부착되어, 패턴화된 전도성 층의 표면을 도금가능한 상태로 남긴다. 이어서, 패턴화된 전도성 층 상에 전기도금 또는 무전해 도금에 의해 금속 도금이 침착된다. 그러나, 이 방법은, 고가이며 시간 소모적인, 패턴화된 전도성 층의 침착을 여전히 요구한다.
문헌 ["Pattern Transfer: Self-assembled monolayers as ultrathin resists", Xia Y et al, MICROELECTRONIC ENGINEERING, ELSEVIER, vol. 32, no. 1-4]은 또한, 전기도금 또는 무전해 침착에 의한 선택적 에칭 또는 침착을 위해 패턴화된 SAM을 사용하는 것을 개시하고 있다.
은 페이스트의 직접 스크린 인쇄, 전도성 잉크의 인쇄 등과 같은 다른 기술이 또한 당업계에 알려져 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 선행기술의 상기 언급된 단점을 적어도 부분적으로 극복하는 것이다.
보다 구체적으로, 본 발명은 청구범위 제1항에 정의된 바와 같은 광기전 전지의 제조 방법에 관한 것이다.
이 방법은 하기 단계를 포함한다:
- 광기전 변환 장치를 제공하는 단계로서, 상기 광기전 변환 장치는, 일반적으로 알려져 있는 바와 같이 충돌 광 에너지로부터 전기 에너지를 생성하도록 배열된 적어도 하나의 PN, NP, NIP, PIN 접합을 포함할 수 있는, 단계. 이 광기전 접합은, 박막 실리콘 (비정질, 미세결정질 또는 이중 접합 전지의 경우 심지어 마이크로모프(micromorph)), 결정질 (즉, 단결정질) 실리콘, 게르마늄, 페로브스카이트, 양자점 전지(quantum dot cell), 구리 인듐 갈륨 셀레나이드, 카드뮴 텔루라이드, 염료 감응형 전지, 플라즈몬 전지(plasmonic cell) 또는 임의의 다른 편리한 유형 중 적어도 하나를 기반으로 할 수 있다. PV 장치는 단일 층의 전지, 다중접합 전지, 하이브리드 전지 등을 기반으로 할 수 있다. PV 변환 장치(3)는 요구에 따라 패턴화될 수 있으며, 전면 접촉, 후면 접촉 또는 양면 접촉일 수 있다.
- 상기 광기전 변환 장치의 적어도 제1 면 상에 투명 전도성 산화물 (TCO) 층을 제공하는 단계로서, 이 TCO는 전형적으로 인듐 주석 산화물, 인듐 아연 산화물, 알루미늄 아연 산화물 등이다. 이 제1 면은 장치의 광 입사면일 수 있거나, 또는 장치의 후면일 수 있다. 양면 전지의 경우, 이 TCO 층이 장치의 대향 양면 상에 제공된다.
- 상기 투명 전도성 산화물 층 상에 자기조립 단층 (SAM)을 형성하는 단계로서, 상기 자기조립 단층은, 하기로부터 선택된 적어도 하나의 관능기 F에 의해 종결된 분자를 기반으로 한다 (즉, 상기 분자를 포함하고, 및/또는 상기 분자로 이루어진다): 포스폰산 기, P(O)O2 -M+ 기, OPO3H2 기 또는 OP(O)O2 -M+ 기 (여기서, M+는 금속 양이온임). 다중 관능기 F가 제공되는 경우, 이들은 동일하거나 또는 상이할 수 있다. 이 SAM은, 예를 들어 에탄올 또는 이소프로판올과 같은 적합한 용매 중 상기 분자의 용액을 사용하여 침지 코팅, 분무 코팅, 바 코팅(bar coating), 스핀 코팅, 슬롯-다이 코팅(slot-die coating) 등에 의해 형성될 수 있으며, 이에 따라, SAM은 패턴화되지 않는 방식으로 침착되며, 바람직하게는 TCO 층 표면의 적어도 90% 상에 그리고 그와 직접 접촉하여 침착된다는 것이 명확하다. 또한, SAM 층의 형성 전에 TCO 층 상에서 중간 침착 단계가 수행되지 않는 것이 바람직하다. 즉, SAM은 바람직하게는 임의의 금속화 전에 침착된다. 필요한 경우, SAM은, 예를 들어 진공 오븐에서 경화될 수 있다.
- 후속으로, 상기 투명 전도성 산화물 층이 노출되는 적어도 하나의 도금가능한 구역을 획정하도록, 즉 기저 TCO 층을 노출시키기 위해 SAM의 사전결정된 부분의 선택적 제거에 의해 상기 자기조립 단층을 패턴화하여 도금 마스크를 형성하는 단계. 이는, 예를 들어 선택적 레이저 절제, 적합한 마스크를 통한 반응성 이온 에칭 (예를 들어, 실리콘, 금속 또는 적절한 중합체로 제조된 시트), 산의 선택적 적용, UV-오존, 코로나 처리, 기계적 제거 등에 의해 수행되어, SAM 층의 부분을 선택적으로 제거할 수 있다. SAM의 존재가 비도금(unplateable) 구역을 획정하는 이러한 SAM-기반 도금 마스크는 도금이 수행되는 곳 위에 도금 향상제/개시제로서 SAM을 사용하는 선행기술 개념과 명확히 정반대이다.
- 시드 층 (이는 사용되는 경우, 도금 단계 전에 침착됨)을 사용하거나 또는 사용하지 않고, 특히 전기도금 또는 무전해 도금에 의해 상기 도금가능한 구역 또는 구역들 상에 금속을 도금하는 단계. 따라서, 시드 층을 사용하든 사용하지 않든 도금은, 중간 층이 존재하지 않는 도금가능한 구역 또는 구역들 내의 노출된 TCO 상에서 직접 수행된다. 해당 금속은 전형적으로 구리 또는 니켈의 실질적으로 균질한 층이지만, 은 및 기타, 예컨대 주석, 니켈, 니켈 인(nickel phosphor), 코발트, 티타늄, 탄탈륨, 텅스텐, 몰리브덴, 이들의 합금 등이 또한 가능하다.
일반 포토레지스트와 비교하여 매우 적은 양의 SAM 분자가 요구되기 때문에, 그리고 상기 방법은 간단한 장비 및 통상적인 용매를 사용하여 수행될 수 있다는 사실로 인하여, 상기 방법은 수행하기에 매우 경제적이다. 또한, SAM 층은 매우 얇고, 투명하기 때문에, 금속 도금 후에 이를 제거하는 것이 항상 필요하지는 않으며, 이는 공정 단계 및 용매의 상응하는 사용을 제거한다. 또한, SAM 층을 패턴화함으로써 노출된 TCO 상에서 직접 도금이 일어나기 때문에, SAM 층을 적용하기 전에, 패턴화된 전기 전도성 층을 형성하는 것이 필요하지 않으며, 이는 간소화된 공정을 낳는다.
일 변형에서, 상기 SAM 분자는 하기 중 적어도 하나를 포함하는 적어도 하나의 꼬리 모이어티(tail moiety)를 갖는다:
- 적어도 2개의 탄소 원자를 포함하는 직쇄 알킬 사슬;
- 적어도 1개의 수소가 할로겐에 의해 치환된 적어도 2개의 탄소 원자를 포함하는 직쇄 알킬 사슬;
- 적어도 2개의 탄소 원자를 포함하는 분지형 알킬 사슬;
- 바람직하게는 1 내지 100개의 탄소 원자를 포함하는 직쇄 퍼플루오르화 알킬 사슬;
- 바람직하게는 1 내지 100개의 탄소 원자를 포함하는 분지형 퍼플루오르화 알킬 사슬;
- 하나 이상의 방향족 고리;
- (CF(CF3)CF2O)q(CF2)tCF3 (여기서, q는 0 내지 100이고, t는 2 내지 100임);
- (CF2CF(CF3)O)q(CF2)tCF3 (여기서, q는 0 내지 100이고, t는 2 내지 100임);
- (CF2CF2CF2O)q(CF2)tCF3 (여기서, q는 0 내지 100이고, t는 2 내지 100임);
- (CF2CF2O)q(CF2)tCF3 (여기서, q는 0 내지 100이고, t는 2 내지 100임).
일 변형에서, 상기 SAM 분자는 화학식 F-R1-R'-R2를 가지며, 여기서:
- R1은 알킬 사슬, 적어도 1개의 수소 원자가 할로겐으로 치환된 알킬 사슬, 아릴 사슬, 알킬아릴 사슬, 아르알킬 사슬, 적어도 1개의 수소 원자가 할로겐으로 치환된 아르알킬 사슬, 분지형 알킬 사슬, 분지형 아릴 사슬, 분지형 아르알킬 사슬, 분지형 알킬아릴 사슬, 화학식 (CH2CH2X)n (여기서, X는 O 또는 S 원자이고, n은 1 내지 25임)의 올리고티오에테르 사슬 중 하나이고,
- R'는 (CH2)m (여기서, m은 0 내지 100임), O, S, S-S, NH, O(CO), O(CS), NH(CO), NH(CS), NH(CO)NH, NH-CS-NH, NH(CO)O, NH(CS)O, S(CO), (CO)S, 트리아졸륨 중 하나이고,
- R2는 알킬 사슬, 적어도 1개의 수소 원자가 할로겐에 의해 치환된 알킬 사슬, 아릴 사슬, 알킬아릴, 아르알킬 사슬, 적어도 1개의 수소 원자가 할로겐에 의해 치환된 아르알킬 사슬, 분지형 알킬 사슬, 분지형 아릴 사슬, 분지형 아르알킬 사슬, 분지형 알킬아릴, 화학식 (CH2CH2X)p (여기서, X는 O 또는 S 원자이고, p는 1 내지 25임)의 올리고티오에테르, 1 내지 20개의 탄소 원자를 포함하는 퍼플루오로알킬 사슬, (CF(CF3)CF2O)q(CF2)2CF3, (CF2CF(CF3)O)q(CF2)2CF3, (CF2CF2CF2O)q(CF2)2CF3, (CF2CF2O)q(CF2)CF3 (각각, q는 0 내지 100임) 중 하나이다.
상기에서, 사슬이 언급된 경우, 이들은 전형적으로 1 내지 50개 탄소의 길이, 바람직하게는 2 내지 50개 탄소의 길이, 보다 바람직하게는 2 내지 25개 탄소의 길이, 보다 바람직하게는 8 내지 20개 탄소의 길이이며, 따라서 오직 1개의 탄소 원자를 포함하는 분자의 각각의 범주의 가장 작은 군을 또한 포함한다는 것이 주목되어야 한다.
이러한 물질의 구체적인 예는 하기를 포함한다.
- 12,12,13,13,14,14,15,15,15,15-노나플루오로펜타데실포스폰산,
- 12,12,13,13,14,14,15,15,16,16,17,17-트리데카플루오로셉타데실포스폰산,
- 12,12,13,13,14,14,15,15,16,16,17,17,18,18,19,19,19-헵타데카플루오로노나데실포스폰산,
- 10-((3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,10-헵타데카플루오로데실옥시)카보닐)데실포스폰산,
- 5,7,7-트리메틸-2-(4,4-디메틸펜탄-2-일)옥틸포스폰산,
- 디에틸-12-펜타플루오로페녹시도데실포스포네이트,
- 옥타데실포스폰산,
- 데실포스폰산,
- 도데실포스폰산,
- 옥틸포스폰산.
또 다른 변형에서, 상기 분자는 하기 화학식을 갖는다:
Figure pct00001
여기서,
- R1은 알킬 사슬, 적어도 1개의 수소가 할로겐에 의해 치환된 알킬 사슬, 아릴 사슬, 알킬아릴, 아르알킬 사슬, 적어도 1개의 수소가 할로겐에 의해 치환된 아르알킬 사슬, 분지형 알킬 사슬, 분지형 아릴 사슬, 분지형 아르알킬 사슬, 분지형 알킬아릴, 화학식 (CH2CH2X)n (여기서, X는 O 또는 S 원자이고, n은 1 내지 25임)의 올리고티오에테르 중 하나이고;
- R'는 결합, (CH2)m (여기서, m은 0 내지 100임), O, S, S-S, NH, O(CO), O(CS), NH(CO), NH(CS), NH(CO)NH, NH-CS-NH, NH(CO)O, NH(CS)O, S(CO), (CO)S, 트리아졸륨 결합 중 하나이고,
- R2는 알킬 사슬, 적어도 1개의 수소가 할로겐에 의해 치환된 알킬 사슬, 아릴 사슬, 알킬아릴, 아르알킬 사슬, 적어도 1개의 수소가 할로겐에 의해 치환된 아르알킬 사슬, 분지형 알킬 사슬, 분지형 아릴 사슬, 분지형 아르알킬 사슬, 분지형 알킬아릴, 화학식 (CH2CH2X)p (여기서, X는 O 또는 S 원자이고, p는 1 내지 25임)의 올리고티오에테르, 1 내지 20개의 탄소 원자를 포함하는 퍼플루오로알킬 사슬, (CF(CF3)CF2O)q(CF2)2CF3, (CF2CF(CF3)O)q(CF2)2CF3, (CF2CF2CF2O)q(CF2)2CF3, (CF2CF2O)q(CF2)CF3 (각각, q는 0 내지 100임) 중 하나이고,
- T는 결합, (CH2)r (여기서, r은 0 내지 100임), O, S, S-S, NH, O(CO), O(CS), NH(CO), NH(CS), NH(CO)NH, NH-CS-NH, NH(CO)O, NH(CS)O, S(CO), (CO)S, 트리아졸륨 결합 중 하나이고,
- R3은 H, 알킬 기, 적어도 1개의 수소가 할로겐에 의해 치환된 알킬 기, 아릴 기, 분지형 알킬, 분지형 아릴 사슬, 아르알킬 기, 화학식 (CH2CH2X)s (X는 O 또는 S 원자이고, s는 1 내지 25임)의 올리고티오에테르 중 하나이다.
상기에서, 사슬이 언급된 경우, 이들은 전형적으로 1 내지 50개 탄소의 길이, 바람직하게는 2 내지 25개 탄소의 길이, 보다 바람직하게는 8 내지 20개 탄소의 길이이며, 따라서 오직 1개의 탄소 원자를 포함하는 분자의 각각의 범주의 가장 작은 군을 또한 포함한다는 것이 주목되어야 한다.
이러한 물질의 구체적인 예는 10,11-비스(2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,9-헵타데카플루오로노닐)이코산-1,20-디일디포스폰산이다.
유리하게는, 상기 도금 단계 후, 상기 자기조립 단층은 제자리에 남아 있고, 후속 가공 동안 제거되지 않는다. 이는, 마스킹 층(masking layer)의 제거가 의무적인 리소그래피 공정보다 상당히 더 간단하다.
전형적으로, 상기 자기조립 단층은 2 nm 내지 5 nm, 바람직하게는 3 nm 내지 4 nm의 두께를 갖는다. 이는, SAM 층이 투명하며, 추가 가공 동안 목적하는 경우 제자리에 남아 있을 수 있도록 보장하기에 충분히 얇다.
유리하게는, 자기조립 단층은 상기 패턴화 단계 전에 진공 오븐에서 경화된다.
일 변형에서, 상기 자기조립 단층은 하기에 의해 형성된다:
- 예를 들어, 용액 중 상기 분자를 분무하는 것에 의한 상기 분자의 제1 적용;
- 제1 건조 및 경화;
- 상기 분자의 제2 적용; 및
- 후속 건조 및 경화.
유리하게는, 상기 패턴화는 하기 중 적어도 하나에 의해 수행된다:
- 선택적 레이저 절제;
- 마스크를 통한 반응성 이온 에칭;
- 산의 선택적 적용.
본 발명의 추가 세부사항은, 예시하는 하기 도면과 관련하여 하기 설명을 읽어감에 따라 더 명확히 나타날 것이다.
- 도 1: 본 발명에 따른 광기전 장치의 일부의 개략도로서, 광기전 장치의 이 부분은 상기 장치의 제조에서 동등하게 중간 제품이고;
- 도 2: 본 발명에 따른 방법의 개략도이고;
- 도 3: 본 발명에 따른 방법의 제1 실시예의 결과의 비교 실험 결과의 사진이고;
- 도 4: 도 3의 실험으로부터의 니켈 트랙의 공초점 현미경 이미지이고;
- 도 5: 본 발명에 따른 방법의 제2 실시예의 결과의 공초점 현미경 이미지이고;
도 6: 본 발명에 따른 방법의 제3 실시예의 결과의 실험 결과의 사진이다.
도 1은 도 2에 개략화된 바와 같은 본 발명의 방법에 의해 제조된 광기전 (PV) 전지(1)의 일부를 개략적으로 예시한다. 광기전 전지(1)의 이 부분은 최종 장치의 제조에서 중간 제품을 구성한다. 필수 요소들만이 예시되었으며, 패시베이션 층, 기재, 캡슐화 층 등과 같은 추가의 예시되지 않은 중간 및 외부 층이 또한 제공될 수 있음이 주목되어야 한다.
PV 전지(1)는 제1 단계(101)에서 형성된 광기전 변환 장치(3)를 포함한다. 이 PV 변환 장치(3)는, 박막 실리콘 (이는 탠덤 전지(tandem cell)의 경우 비정질, 미세결정질 또는 마이크로모프일 수 있음), 결정질 (즉, 단결정질) 실리콘, 게르마늄, 페로브스카이트, 양자점 전지, 구리 인듐 갈륨 셀레나이드, 카드뮴 텔루라이드, 염료 감응 전지, 플라즈몬 전지 또는 임의의 다른 편리한 유형 중 적어도 하나를 기반으로 하는 적어도 하나의 광기전 활성 접합 (PN, NP, PIN, NIP)을 포함한다. PV 장치는 단일 층의 전지, 다중접합 전지, 하이브리드 전지 등을 기반으로 할 수 있다. PV 변환 장치(3)는 요구에 따라 패턴화될 수 있으며, 전면 접촉, 후면 접촉 또는 양면 접촉일 수 있다.
광 입사면 또는 후면 (또는 실리콘 이종접합 전지의 경우 양면)일 수 있는 PV 변환 장치(3)의 적어도 하나의 면 상에, 투명 전도성 산화물 (TCO) 층(5)이 위치하며, 이는 통상적으로 50nm 내지 150 nm 범위, 바람직하게는 80nm 내지 120nm 범위의 두께를 갖고, 전형적으로 또한 패턴화된다. 가장 통상적으로 사용되는 TCO는 인듐 주석 산화물 (ITO), 인듐 아연 산화물 (IZO) 및 알루미늄 아연 산화물 (AZO)이지만, 도핑되거나 또는 도핑되지 않은 아연 산화물 또는 주석 산화물과 같은 다른 유형이 또한 가능하다. 이 TCO 층(5)은, 전형적으로 일반적으로 알려져 있는 바와 같은 화학 기상 증착에 의해 단계(102)에서 PV 변환 장치(3)의 상기 표면 상에 직접 또는 간접적으로 형성된다.
TCO 층(5) 대향의 광기전 변환 장치(3)의 면 상에, 전지 구성에 따라 하나 이상의 추가 층(7)이 선택적으로(optionally) 위치할 수 있다. 예를 들어, 이는, 일반적으로 알려져 있는 바와 같이, 기재, 하나 이상의 캡슐화 층, TCO의 추가 층, 추가 금속 층, 패시베이션 층, 투명 또는 불투명 백시트(backsheet), 전면 시트 (예를 들어, 유리 또는 중합체) 등 중 하나 이상일 수 있다.
본 발명의 핵심은 패턴화된 금속 층(11)이 TCO 층(5) 상에 형성되는 방식에 있다.
도입에서 언급된 바와 같이, 전형적으로 이러한 층은, 전형적으로 구리, 니켈, 니켈 인 또는 은과 같은 재료로부터 전기 트랙, 전기 패드 등과 같은 금속 피처를 형성하도록, 광구조화된(photostructured) 포토레지스트 층에 의해 리소그래피로 형성된다. 이러한 후자는 또한 리소그래피 공정에 대한 대안으로서 직접 스크린 인쇄되거나 또는 잉크젯 인쇄될 수 있다.
본 발명에 따르면, 단계(103)에서, 예를 들어 1.0 내지 20 mmol/L, 바람직하게는 2.5 내지 10 mmol/L의 적합한 농도의, 에탄올 또는 이소프로판올과 같은 용매 중에 분산된 SAM 분자의 용액 중에서, 예를 들어 침지 코팅, 분무 코팅, 바 코팅, 슬롯-다이 코팅, 스핀 코팅 등에 의해 자기조립 단층 (SAM)(9)이 TCO 층(5)의 자유 표면(free surface)에 적용된다. 코팅은 실온에서 일어날 수 있지만, 또한 최대 70℃와 같은 상승된 온도에서 일어날 수 있다. 이 층이 표면에 선택적으로 적용될 수 있지만, 이는, 전형적으로 1 nm 내지 5nm, 바람직하게는 1.5 nm 내지 3nm, 보다 바람직하게는 1.5 내지 2.0nm인 균일한 두께를 보장하면서 수행하는 것이 상당히 더 간단하기 때문에, 전형적으로 실질적으로 전체 표면에 적용된다. SAM 층(9)은 패턴화되지 않는 방식으로 TCO 층(5)의 표면의 적어도 90%, 바람직하게는 실질적으로 전부에 이상적으로 직접 적용된다는 것이 주목된다. 이는, SAM 층(9)이 TCO 층(5)과 긴밀하게 접촉하면서 그리고 임의의 금속화/도금 단계가 수행되기 전에 TCO 층(5)의 표면 상에 직접 형성되도록 수행된다.
일반적으로 SAM은 흡착에 의해 표면 상에 자발적으로 형성된 분자 조립체이며, 과학 문헌으로부터 일반적으로 알려져 있는 바와 같이 다소 큰 정렬된 도메인으로 조직화된다. 본 발명에서 사용되는 SAM은 특히, 한편으로는 TCO 층(5)에 우수하게 결합되고 다른 한편으로는 SAM이 존재하는 곳에서의 도금을 방지하도록 선택된다. 이들은 또한, 후속 도금 공정 동안 화학적으로 안정한데, 이러한 공정은 때때로 높거나 또는 낮은 pH (pH 2만큼 낮거나 또는 pH 14만큼 높은, 보다 전형적으로 pH 4만큼 낮거나 또는 pH 10만큼 높은 pH)에서 수행되기 때문이다. 물론, pH 5 내지 9, 바람직하게는 6 내지 8과 같은 더 온화한 pH에서의 공정이 또한 가능하며, 본 발명은 극단 pH 침착 공정에 제한되지 않는다.
이를 위해, SAM은 적어도 하나의 관능기 F에 의해 종결된 분자를 기반으로 하며, 상기 적어도 하나의 관능기 F는 포스폰산 기, P(O)O2 -M+ 기, OPO3H2 기 또는 OP(O)O2 -M+ 기 (여기서, M+는 금속 양이온, 예컨대 Na+ 또는 K+임) 중 하나이다. 이 관능기는 TCO에 강하게 결합하는 분자의 머리 모이어티(head moiety)를 형성한다.
하나의 일반적인 형태에 따르면, 분자는 하기 중 하나 이상을 포함하는 적어도 하나의 꼬리 모이어티를 가질 수 있다: 사슬에서 공유 결합된 2개 초과의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지형 알킬 사슬, 바람직하게는 1 내지 100개의 탄소 원자를 포함하는 직쇄 또는 분지형 퍼플루오르화 알킬 사슬, 하나 이상의 방향족 고리, (CF(CF3)CF2O)q(CF2)tCF3, (CF2CF(CF3)O)q(CF2)tCF3, (CF2CF2CF2O)q(CF2)tCF3, (CF2CF2O)q(CF2)tCF3) (각각의 경우에, q는 0 내지 100이고, t는 2 내지 100임).
제2의 일반적인 형태에 따르면, 분자는 하기 화학식을 가질 수 있다:
F-R1-R'-R2
여기서, F는 상기 정의된 바와 같은 머리 모이어티이고, R1-R'-R2는 꼬리 모이어티이며, 여기서:
R1은 알킬 사슬, 적어도 1개의 수소 원자가 할로겐으로 치환된 알킬 사슬, 아릴 사슬, 알킬아릴 사슬, 아르알킬 사슬, 적어도 1개의 수소 원자가 할로겐으로 치환된 아르알킬 사슬, 분지형 알킬 사슬, 분지형 아릴 사슬, 분지형 아르알킬 사슬, 분지형 알킬아릴 사슬, 화학식 (CH2CH2X)n (여기서, X는 O 또는 S 원자이고, n은 1 내지 25임)의 올리고티오에테르 사슬 중 하나이다. 일반적으로, 사슬이 언급되는 경우, 이들은 전형적으로 1 내지 50개 탄소의 길이, 바람직하게는 2 내지 50개 탄소의 길이, 보다 바람직하게는 8 내지 20개 탄소의 길이이며, 따라서 오직 1개의 탄소 원자를 포함하는 분자의 각각의 범주의 가장 작은 군을 또한 포함한다.
이 화학식 내에 속하는 물질의 구체적인 예는 하기이다:
· 12,12,13,13,14,14,15,15,15,15-노나플루오로펜타데실포스폰산
Figure pct00002
· 12,12,13,13,14,14,15,15,16,16,17,17-트리데카플루오로셉타데실포스폰산
Figure pct00003
· 12,12,13,13,14,14,15,15,16,16,17,17,18,18,19,19,19-헵타데카플루오로노나데실포스폰산
Figure pct00004
· 10-((3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,10-헵타데카플루오로데실옥시)카보닐)데실포스폰산
Figure pct00005
· 5,7,7-트리메틸-2-(4,4-디메틸펜탄-2-일)옥틸포스폰산
Figure pct00006
· 디에틸-12-펜타플루오로페녹시도데실포스포네이트
Figure pct00007
· 옥타데실포스폰산
Figure pct00008
· 데실포스폰산
Figure pct00009
· 도데실포스폰산
Figure pct00010
· 옥틸포스폰산
Figure pct00011
제3의 일반적인 형태에 따르면, 상기 분자는 하기 화학식을 갖는다:
Figure pct00012
이 화학식에서, F는 또한 머리 모이어티 (여기서, 2개가 존재함)이고, 꼬리 모이어티는 예시된 바와 같으며, 여기서:
R1은 알킬 사슬, 적어도 1개의 수소가 할로겐에 의해 치환된 알킬 사슬, 아릴 사슬, 알킬아릴, 아르알킬 사슬, 적어도 1개의 수소가 할로겐에 의해 치환된 아르알킬 사슬, 분지형 알킬 사슬, 분지형 아릴 사슬, 분지형 아르알킬 사슬, 분지형 알킬아릴, 화학식 (CH2CH2X)n (여기서, X는 O 또는 S 원자이고, n은 1 내지 25임)의 올리고티오에테르 중 하나이고,
R'는 결합, (CH2)m (여기서, m은 0 내지 100임), O, S, S-S, NH, O(CO), O(CS), NH(CO), NH(CS), NH(CO)NH, NH-CS-NH, NH(CO)O, NH(CS)O, S(CO), (CO)S, 트리아졸륨 결합 중 하나이고,
R2는 알킬 사슬, 적어도 1개의 수소가 할로겐에 의해 치환된 알킬 사슬, 아릴 사슬, 알킬아릴, 아르알킬 사슬, 적어도 1개의 수소가 할로겐에 의해 치환된 아르알킬 사슬, 분지형 알킬 사슬, 분지형 아릴 사슬, 분지형 아르알킬 사슬, 분지형 알킬아릴, 화학식 (CH2CH2X)p (여기서, X는 O 또는 S 원자이고, p는 1 내지 25임)의 올리고티오에테르, 1 내지 20개의 탄소 원자를 포함하는 퍼플루오로알킬 사슬, (CF(CF3)CF2O)q(CF2)2CF3, (CF2CF(CF3)O)q(CF2)2CF3, (CF2CF2CF2O)q(CF2)2CF3, (CF2CF2O)q(CF2)CF3 (여기서, q는 0 내지 100임) 중 하나이고,
T는 결합, (CH2)r (여기서, r은 0 내지 100임), O, S, S-S, NH, O(CO), O(CS), NH(CO), NH(CS), NH(CO)NH, NH-CS-NH, NH(CO)O, NH(CS)O, S(CO), (CO)S, 트리아졸륨 결합 중 하나이고,
R3은 H, 알킬 기, 적어도 1개의 수소가 할로겐에 의해 치환된 알킬 기, 아릴 기, 분지형 알킬, 분지형 아릴 사슬, 아르알킬 기, 화학식 (CH2CH2X)s (여기서, X는 O 또는 S 원자이고, s는 1 내지 25임)의 올리고티오에테르 중 하나이다.
이러한 일반적인 형태를 충족시키는 특히 유리한 분자의 구체적인 예는 하기이다:
· 10,11-비스(2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,9-헵타데카플루오로노닐)이코산-1,20-디일디포스폰산
Figure pct00013
SAM(9)의 적용 후, 가공물은 요구되는 경우, 예를 들어 에탄올로 헹굴 수 있으며, 이어서, 예를 들어 진공 오븐에서, 예를 들어 30분 동안 120℃에서 건조 및 경화될 수 있다. 물론, 사용된 SAM 및 용매에 따라 다른 온도 및 시간이 또한 가능하다.
이어서, SAM(9)은 단계(104)에서 후속으로 패턴화되어, 도금가능한 구역(9a)을 남기며, 여기서 기저 TCO 층(5)을 드러내기 위해 SAM(9)은 제거된다. 이 패턴화는, 레이저 절제, 산소 플라즈마에 의한 하드 실리콘 마스크(hard silicon mask)를 통한 건식 에칭, 산 에칭, UV-오존, 코로나 처리, 기계적 제거 등과 같은 다양한 방법에 의해 수행될 수 있으며, 패턴화된 SAM 층은 도금 마스크를 형성한다. 상기 언급된 꼬리 모이어티는 모두 매우 소수성이며, SAM 분자는 전기적으로 절연되어 있으므로, SAM 분자가 TCO 층(5)의 표면을 덮는 곳에서는 도금이 일어나지 않는다.
후속으로, 단계(105)에서, 도금가능한 구역(9a) 상에 금속 피처(11)가 도금된다. 선택된 금속은 전형적으로 구리이지만, 니켈, 은, 주석, 코발트, 티타늄, 탄탈륨, 텅스텐, 몰리브덴, 니켈-인 및 이들 및 은의 합금이 또한 가능하다. 200 내지 300nm의 침지 은으로 캡핑된 2 내지 5μm의 니켈에 이어서 10 내지 30μm의 구리로 된 제1 층과 같이, 동일하거나 또는 상이한 금속의 다중 침착이 가능하다.
이 도금은, 일반적으로 알려져 있는 바와 같이 종래 전기도금 배스(bath), 종래 무전해 도금 (즉, 자가촉매 도금) 배스, 이온성 액체의 수용액으로부터의 침착 등을 사용하여 그 안에 가공물을 침지함으로써 수행될 수 있다. 일반적으로 알려져 있는 바와 같이, 예를 들어 적절한 도금 촉매의 용액 또는 현탁액 (예를 들어, 금속 이온, 콜로이드 은, 금속 착물 등의 용액 또는 현탁액)의 시드 층이 도금 전에 도금가능한 구역(9a) 상에 적용될 수 있다.
후속으로, PV 장치(1)를 헹구고, 건조시킬 수 있다.
SAM 층(9)은 매우 얇고 투명하기 때문에, 도금 후 이를 제거하는 것이 항상 필요하지는 않아, 이것이 가능한 경우 상당한 공정 단계를 제거한다. 실제로, 금속 피처(11)의 형성이 PV 장치(1) 자체에 대한 최종 가공 단계인 경우, 모듈로의 캡슐화 및 조립이 즉시 후속될 수 있다. 그러나, SAM 층(9)은 실제로, 요구되는 경우 적절한 용매를 사용하여 제거될 수 있다.
상기 방법을 적용하는 다수의 실험 결과가 하기에 보고된다.
실시예 1
PV 변환 장치(3)를 시뮬레이션하기 위해 치수 5x5 cm2를 갖는 실리콘 웨이퍼 조각을 제공하였다. 이를 100nm의 두께를 갖는 인듐 주석 산화물의 TCO 층으로 코팅하였다. 이어서, 이 가공물을 초음파 배스에서 이소프로판올로 헹구어, 가능한 유기 오염물을 제거한 다음, 초음파 배스에서 에탄올 중에서 헹구고, 건조시켰다. 이어서, TCO 표면이 화학적으로 깨끗한 것을 보장하기 위해 기재를 실온에서 15분 동안 확산 산소 플라즈마로 처리하였다.
이어서, 가공물을 70℃의 온도에서 30분 동안 에탄올 중 12,12,13,13,14,14,15,15,15,15-노나플루오로펜타데실포스폰산의 5 mmol/L 용액 중에 침지하였다. 이어서, 가공물을 에탄올 중에서 헹구고, 건조시켰다. 이어서, 이를 추가 경화를 위해 진공 오븐 내 150℃에서 2시간 동안 위치시켰다.
이어서, 이와 같이 제조된 12,12,13,13,14,14,15,15,15,15-노나플루오로펜타데실포스폰산의 SAM 층(9)을 달라지는 폭의 라인(line)을 함유하는 실리콘 하드 마스크로 샘플을 덮음으로써 패턴화하고, 선택적 SAM 제거를 위해 반응성 이온 에칭 (RIE) 산소 플라즈마 하에 위치시켰다. 이와 같이 함으로써, 기저 TCO 층(5)이 노출된 도금가능한 구역(9a)이 생성되었다.
전기도금 단계를 위한 접점을 생성하기 위해, TCO 층(5)과의 전기적인 접촉을 가능하게 하도록 1분 내지 3분 동안 진한 황산 (96%) 중에 침지함으로써 SAM(9)을 하나의 엣지(edge) 상에서 제거하였다. 이어서, 가공물 및 패턴화되지 않은 참조 가공물을 pH 4 및 50℃의 온도에서 전기도금 배스에 위치시켰다. 전해질은 클로라이드 무함유 Ni-술파메이트(chloride free Ni-sulphamate)이다. 가공물과 접촉하는 전극 또는 가공물의 후면에 2V의 정전압을 5분 동안 인가하였다.
이 실험의 결과는 도 3에 도시되어 있다. 좌측 샘플 상에서, 패턴화에 상응하는 다양한 두께의 니켈 도금된 라인 (밝은 착색 영역)을 볼 수 있는 반면, 황산 중에 침지함으로써 형성된 전기 접점 구역으로부터 떨어진 패턴화되지 않은 참조 샘플 (어두운 착색 영역) 상에는 니켈 침착이 없었다. 또한, 도 4는 패턴화된 샘플 상에 형성된 니켈 라인 중 하나의 공초점 현미경 이미지를 예시한다.
실시예 2
또한, TCO 층이 제공된 치수 5x5 cm2의 실리콘 웨이퍼를 이 실험을 위한 가공물로서 사용하였으며, SAM 층(9)은 이전과 같이 제공되었다.
SAM 층(9)을 패턴화하여, TCO 층(5)의 표면이 노출된 도금가능한 구역(9a)을 획정하기 위해, Trumpf 마킹 레이저(marking laser)를 사용하여 라인을 따라 SAM을 레이저 절제하였다.
이어서, 가공물을 이전과 같이 도금하였다.
도 5는 이 실험의 결과를 예시하며, 좌측 이미지는 니켈-도금된 트랙의 공초점 현미경 이미지이고, 우측 이미지는 가공물의 비절제된 영역의 공초점 현미경 이미지이다.
실시예 3
본 실시예에서, 기재는 이전과 같지만, 15x15 cm2의 치수를 갖고, 양면 상에 TCO 층(5)을 가지며, TCO 층 중 하나는 노출된 TCO 층(5) 대향 측 상에 200nm 두께의 스퍼터링된 은으로 코팅된 은이다.
이 가공물을 이전과 같이 SAM 코팅을 위해 제조한 다음, 12,12,13,13,14,14,15,15,15,15-노나플루오로펜타데실포스폰산의 5 mmol/L 용액을 수동으로 분무함으로써 코팅하였다. 과량을 에탄올 중에서 헹구어 제거하고, 가공물을 건조시켰다. 이어서, 기재를 진공 오븐에서 30분 동안 150℃에서 경화시켰다. 이어서, 기재를 다시 수동으로 분무하고, 다시 헹구고, 다시 30분 동안 진공 오븐 내 150℃에 위치시켰다.
이어서, 1 내지 2분 동안 SAM 층(9)의 표면 상에 96% 농도 (중량/중량)의 H2SO4를 사용하여 대략 0.5 cm의 라인을 형성한 다음, 헹굼으로써, SAM 층(9)을 패턴화하였다.
pH 5.8 및 T 42℃에서 클로라이드 무함유 니켈 술파메이트 배스를 사용하여 도금을 수행하였다. 인가된 전압은 2분 동안 2.6V이며, 실리콘 웨이퍼에 대한 은 백킹(backing)은 전기 접점으로서 사용된다. 도 6에서 볼 수 있는 바와 같이, 전도성 라인(11) 외측의 표면은 도금 후에 소수성을 유지하여, 도금 조건에 대한 SAM의 저항성을 입증한다. 샘플을 취급한 곳에서 일부 니켈 흔적이 관찰된다.
상기로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 방법은 최소의 재료를 사용하여 간단한 장비로 수행될 수 있음이 명확하다. 특히, SAM은 종래의 포토레지스트-기반 리소그래피 또는 마스킹 재료의 인쇄보다 더 저렴하고, 빠르며, 사용하기에 더 용이하다. 또한, SAM 층의 제거가 반드시 요구되는 것은 아니므로, 용매에 대한 요구사항 및 마스킹 재료를 스트리핑(stripping)하는 데 요구되는 시간을 감소시킨다. 특히 SAM 분자의 비교적 적은 양 및 사용되는 단순한 표준 용매와 관련하여, 사용되는 화학물질의 더 낮은 전체 양은 매우 비용 효과적이며, 환경 친화적이다.
본 발명이 특정 구현예를 참조하여 기술되었지만, 첨부된 청구범위에 정의된 바와 같은 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않으면서 변형이 가능하다.

Claims (14)

  1. 하기 단계를 포함하는, 광기전 전지(1)의 제조 방법:
    - 광기전 변환 장치(3)를 제공하는 단계;
    - 상기 광기전 변환 장치(3)의 적어도 제1 면 상에 투명 전도성 산화물 층(5)을 제공하는 단계;
    - 상기 투명 전도성 산화물 층(5) 상에 자기조립 단층(self-assembled monolayer; 9)을 형성하는 단계로서, 상기 자기조립 단층(9)은, 포스폰산 기, P(O)O2 -M+ 기, OPO3H2 기 또는 OP(O)O2 -M+ 기 (여기서, M+는 금속 양이온임)로부터 선택된 적어도 하나의 관능기 F에 의해 종결된 분자를 기반으로 하는, 단계;
    - 상기 투명 전도성 산화물 층(5)이 노출된 적어도 하나의 도금가능한 구역(9a)을 획정하도록(define) 상기 자기조립 단층(9)을 패턴화하는 단계;
    - 상기 적어도 하나의 도금가능한 구역(9a) 상에 금속(11)을 도금하는 단계.
  2. 제1항에 있어서, 상기 자기조립 단층(9)이 상기 투명 전도성 산화물 층(5)의 적어도 90% 상에 직접 도포되고, 이와 접촉하는, 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 자기조립 단층을 형성하기 전에 상기 투명 전도성 산화물 층(5) 상에서 중간 침착 단계가 수행되지 않는, 제조 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 금속(11)을 도금하는 상기 단계가, 시드(seed) 층을 사용하거나 또는 사용하지 않고 상기 적어도 하나의 도금가능한 구역(9a) 내의 상기 노출된 투명 전도성 산화물 층(5) 상에서 직접 수행되는, 제조 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분자가 하기 중 적어도 하나를 포함하는 적어도 하나의 꼬리 모이어티(tail moiety)를 갖는, 제조 방법:
    - 적어도 2개의 탄소 원자를 포함하는 직쇄 알킬 사슬;
    - 적어도 1개의 수소가 할로겐에 의해 치환된 적어도 2개의 탄소 원자를 포함하는 직쇄 알킬 사슬;
    - 적어도 2개의 탄소 원자를 포함하는 분지형 알킬 사슬;
    - 바람직하게는 1 내지 100개의 탄소 원자를 포함하는 직쇄 퍼플루오르화 알킬 사슬;
    - 바람직하게는 1 내지 100개의 탄소 원자를 포함하는 분지형 퍼플루오르화 알킬 사슬;
    - 하나 이상의 방향족 고리;
    - (CF(CF3)CF2O)q(CF2)tCF3 (여기서, q는 0 내지 100이고, t는 2 내지 100임);
    - (CF2CF(CF3)O)q(CF2)tCF3 (여기서, q는 0 내지 100이고, t는 2 내지 100임);
    - (CF2CF2CF2O)q(CF2)tCF3 (여기서, q는 0 내지 100이고, t는 2 내지 100임);
    - (CF2CF2O)q(CF2)tCF3 (여기서, q는 0 내지 100이고, t는 2 내지 100임).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분자가 하기 화학식을 갖는, 제조 방법:
    F-R1-R'-R2
    여기서,
    - R1은 알킬 사슬, 적어도 1개의 수소 원자가 할로겐으로 치환된 알킬 사슬, 아릴 사슬, 알킬아릴 사슬, 아르알킬 사슬, 적어도 1개의 수소 원자가 할로겐으로 치환된 아르알킬 사슬, 분지형 알킬 사슬, 분지형 아릴 사슬, 분지형 아르알킬 사슬, 분지형 알킬아릴 사슬, 화학식 (CH2CH2X)n (여기서, X는 O 또는 S 원자이고, n은 1 내지 25임)의 올리고티오에테르 사슬 중 하나이고,
    - R'는 (CH2)m (여기서, m은 0 내지 100임), O, S, S-S, NH, O(CO), O(CS), NH(CO), NH(CS), NH(CO)NH, NH-CS-NH, NH(CO)O, NH(CS)O, S(CO), (CO)S, 트리아졸륨 중 하나이고,
    - R2는 알킬 사슬, 적어도 1개의 수소 원자가 할로겐에 의해 치환된 알킬 사슬, 아릴 사슬, 알킬아릴, 아르알킬 사슬, 적어도 1개의 수소 원자가 할로겐에 의해 치환된 아르알킬 사슬, 분지형 알킬 사슬, 분지형 아릴 사슬, 분지형 아르알킬 사슬, 분지형 알킬아릴, 화학식 (CH2CH2X)p (여기서, X는 O 또는 S 원자이고, p는 1 내지 25임)의 올리고티오에테르, 1 내지 20개의 탄소 원자를 포함하는 퍼플루오로알킬 사슬, (CF(CF3)CF2O)q(CF2)2CF3 (여기서, q는 0 내지 100임), (CF2CF(CF3)O)q(CF2)2CF3 (여기서, q는 0 내지 100임), (CF2CF2CF2O)q(CF2)2CF3 (여기서, q는 0 내지 100임), (CF2CF2O)q(CF2)CF3 (여기서, q는 0 내지 100임) 중 하나이다.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분자가 하기 중 하나인, 제조 방법:
    · 12,12,13,13,14,14,15,15,15,15-노나플루오로펜타데실포스폰산,
    · 12,12,13,13,14,14,15,15,16,16,17,17-트리데카플루오로셉타데실포스폰산,
    · 12,12,13,13,14,14,15,15,16,16,17,17,18,18,19,19,19-헵타데카플루오로노나데실포스폰산,
    · 10-((3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,10-헵타데카플루오로데실옥시)카보닐)데실포스폰산,
    · 5,7,7-트리메틸-2-(4,4-디메틸펜탄-2-일)옥틸포스폰산,
    · 디에틸-12-펜타플루오로페녹시도데실포스포네이트,
    · 옥타데실포스폰산,
    · 데실포스폰산,
    · 도데실포스폰산,
    · 옥틸포스폰산.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분자가 하기 화학식을 갖는, 제조 방법:
    Figure pct00014

    여기서,
    - R1은 알킬 사슬, 적어도 1개의 수소가 할로겐에 의해 치환된 알킬 사슬, 아릴 사슬, 알킬아릴, 아르알킬 사슬, 적어도 1개의 수소가 할로겐에 의해 치환된 아르알킬 사슬, 분지형 알킬 사슬, 분지형 아릴 사슬, 분지형 아르알킬 사슬, 분지형 알킬아릴, 화학식 (CH2CH2X)n (여기서, X는 O 또는 S 원자이고, n은 1 내지 25임)의 올리고티오에테르 중 하나이고,
    - R'는 결합, (CH2)m (여기서, m은 0 내지 100임), O, S, S-S, NH, O(CO), O(CS), NH(CO), NH(CS), NH(CO)NH, NH-CS-NH, NH(CO)O, NH(CS)O, S(CO), (CO)S, 트리아졸륨 결합 중 하나이고,
    - R2는 알킬 사슬, 적어도 1개의 수소가 할로겐에 의해 치환된 알킬 사슬, 아릴 사슬, 알킬아릴, 아르알킬 사슬, 적어도 1개의 수소가 할로겐에 의해 치환된 아르알킬 사슬, 분지형 알킬 사슬, 분지형 아릴 사슬, 분지형 아르알킬 사슬, 분지형 알킬아릴, 화학식 (CH2CH2X)p (여기서, X는 O 또는 S 원자이고, p는 1 내지 25임)의 올리고티오에테르, 1 내지 20개의 탄소 원자를 포함하는 퍼플루오로알킬 사슬, (CF(CF3)CF2O)q(CF2)2CF3 (여기서, q는 0 내지 100임), (CF2CF(CF3)O)q(CF2)2CF3 (여기서, q는 0 내지 100임), (CF2CF2CF2O)q(CF2)2CF3 (여기서, q는 0 내지 100임), (CF2CF2O)q(CF2)CF3 (여기서, q는 0 내지 100임) 중 하나이고,
    - T는 결합, (CH2)r (r은 0 내지 100임), O, S, S-S, NH, O(CO), O(CS), NH(CO), NH(CS), NH(CO)NH, NH-CS-NH, NH(CO)O, NH(CS)O, S(CO), (CO)S, 트리아졸륨 결합 중 하나이고,
    - R3은 H, 알킬 기, 적어도 1개의 수소가 할로겐에 의해 치환된 알킬 기, 아릴 기, 분지형 알킬, 분지형 아릴 사슬, 아르알킬 기, 화학식 (CH2CH2X)s (여기서, X는 O 또는 S 원자이고, s는 1 내지 25임) 중 하나이다.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분자가 10,11-비스(2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,9-헵타데카플루오로노닐)이코산-1,20-디일디포스폰산인, 제조 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도금 단계 후에, 상기 자기조립 단층(9)이 제자리에 남아 있는, 제조 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자기조립 단층(9)이 2 nm 내지 5 nm, 바람직하게는 3 nm 내지 4 nm의 두께를 갖는, 제조 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자기조립 단층(9)이 패턴화 전에 진공 오븐에서 경화되는, 제조 방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자기조립 단층(9)이 하기에 의해 형성되는, 제조 방법:
    - 상기 분자의 제1 적용;
    - 제1 건조 및 경화;
    - 상기 분자의 제2 적용; 및
    - 후속 건조 및 경화.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 패턴화가 하기 중 적어도 하나에 의해 수행되는, 제조 방법:
    - 선택적 레이저 절제;
    - 마스크를 통한 반응성 이온 에칭;
    - 산의 선택적 적용.
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