2011年第11期化学教育
知硬介缓印刷制版用的光刻胶。
邹云飞王明召“
(北京师范大学化学学院100875)
摘要介绍现代印刷制版所用光刻胶，着重介绍正性光刻胶的感光机理，对负性光刻胶和免
处理光刻胶的基础知识进行了扼要介绍。可作为高中化学阅读材料，供一线教师选用。
关键词高中化学阅读材料光刻胶感光机理印刷制版重氮萘醌
将一种材料均匀涂布在底板上，表面覆盖掩膜，
经紫外光、准分子激光、电子束、离子束、X射线等
光源的照射或辐射，曝光区与非曝光区的溶解性产生
显著差异。曝过光的底片或相纸用药液处理显出影像
(称为显影)后，底板表面呈现出与掩膜一致或相反
的图形。这种材料就是光刻胶(又称光致抗蚀剂)，
这个过程称为制版。光刻胶可分为两类：一类是正性
光刻胶，其曝光部分可溶，非曝光部分不溶，形成的
图像与掩膜相同；另一类是负性光刻胶，其曝光部分
不溶，非曝光部分可溶，形成的图像与掩膜相反。
1正性光刻胶
正性光刻胶因其高反差、不溶胀和非有机溶剂
显影等优点，被广泛应用于印刷、电子及精密加工
等领域。典型正性光刻胶的有效成分是线性酚醛树
脂、重氮萘醌类感光化合物。那么，这些物质在曝
光时发生了什么变化使得曝光区与非曝光区的溶解
性产生了显著差异呢?对于这个问题，学者们有着
不同的认识，
1．1分子间氢键作用机理
早期的分子间氢键作用机理‘1’23得到了较多人
认可。该机理认为，感光前，酚醛树脂的羟基与重
氮萘醌通过氢键作用(如图1所示)，形成了稳定
的6元环结构，因此不溶于碱水。
酚醛树脂
最氮荣醌
键
圈l重氮桑醌系正性光刻胶分子间氢键作用
曝光时，如图2所示，重氮萘醌先失去1分子
氮，并迅速重排成烯酮，然后转变成茚羧酸，上述
6元环结构被破坏。茚羧酸遇碱水生成茚羧酸盐而
溶解，酚醛树脂本身就是可溶于碱水的，这样曝光
部分都溶解了，留下与掩膜相同的图像。
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岛分f母体
图2重氮蔡醌的光分解过程示意图
1．2新的酚醛树脂分子溶解模型
Reiser后来提出的这种机理认为[3“]，重氮萘
醌分子中的S=O键极性非常强，感光前它与临近
酚醛树脂的苯酚羟基。一H发生较强的氢键作用
(见图3)。氢键作用使该酚羟基的极性增强，使它
的氧原子接受氢原子的能力变强，因此可以吸引临
／岛分于母体西
近的苯酚羟基中的氢原子，形成又1个氢键。这种
效应可以延伸到更远的酚羟基上，形成苯酚串，阻
止酚醛树脂和重氮萘醌溶于碱水。
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田3重氮萘醌与酚醛树脂间的氢键作用
国家级化学实验教学团队建设项目；教育部实验室共建项目；北京市教育委员会共建项目；北京师范大学教学建设与改革项目
通讯联系人，E-mail：wang-mzo@bnmedu．cIl
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万方数据
·2·化学教育2011年第11期
曝光时，重氮荼醌发生前述光解反应生成茚羧
酸，因而可溶于碱水。此外，光解过程中的重排反
应放出大量的热，使光解处的瞬时温度达到200℃
以上[5I。高温破坏氢键，使苯酚串断开。产生的酚
醛树脂也溶于碱水，所以曝光部分都溶于碱水，同
样留下了与掩膜相同的图像。
2负性光刻胶
负性胶的制版速度比正性胶快，耐溶剂性能
好，对紫外固化油墨有较高的耐印性。目前负性胶
在我国尚未得到广泛应用，主要原因是技术相对不
成熟、产品价格较高。负性胶的有效成分主要是感
光树脂和成膜树脂。世界上使用相对较多的感光树
脂是重氮树脂，成膜树脂则多选用聚乙烯醇缩醛树
脂。目前，这类光刻胶的感光机理仍在研究之中。
有学者认为，重氮树脂和成膜树脂本是可溶于显影
液的，在紫外光照射下，感光部分的重氮树脂发生
分解，产生活泼的中间体。中问体与成膜树脂的羟
基形成醚键，产生交联作用，变为不能溶于显影
液，从而留下图像。其过程如图4所示[6]，其中
X一一般为芳香族有机酸(例如对甲苯磺酸)的酸根。
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图4重氮系负性光刻胶露光机理示意图
3免处理光刻胶
传统的光刻胶，不论是正性还是负性，在制版
过程中均需要用化学试剂进行显影。为了避免化学
显影，实现绿色环保印刷，科学家开发出了新型的
免处理光刻胶版材，曝光后不需要后处理即可得到
模板。
化学变化型版材是近几年来免处理版材研究的
热点之一，发展很迅速。这种版材采用平板印刷，
在印刷过程中使用油墨的同时使用润版液(常称为
水分)，其作用是在版材的亲水区形成水膜，降低
亲水区吸收油墨的能力。如果曝光部分转变成亲水
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万方数据
印刷制版用的光刻胶
作者：邹云飞，王明召
作者单位：北京师范大学化学学院100875
刊名：化学教育
英文刊名：ChineseJournalofChemicalEducation
年，卷(期)：2011,32(11)
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_hxjy201111001.aspx
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