Ở điều kiện bình thường, các electron trong phân tử nằm ở trạng thái cơ bản, khi có bức xạ kích thích với bước sóng phù hợp thì các eletron này sẽ hấp thụ năng lượng và chuyển lên trạng thái kích thích có mức năng lượng cao hơn. Theo cơ học lượng tử, ở trạng thái cơ bản các electron sắp đầy vào các obitan liên kết σ, π hay n có mức năng lượng thấp, khi bị kích thích chúng sẽ chuyển lên mức năng lượng cao hơn:
Hình 2.14. Hấp thụ bức xạ của electron trong liên kết
Hiệu số mức năng lượng giữa các obitan chính là năng lượng hấp thu từ nguồn sáng bên ngoài. Do vậy, các liên kết chỉ hấp thụ những bước sóng có năng lượng thỏa mãn điều kiện:
(2.3)
Như vậy khả năng hấp thụ bức xạ loại bức xạ mà một nguyên tử hay phẩn tử nào đó hấp thụ phụ thuộc mạnh vào các loại liên kết có trong phân tử đó và có tính chất đặc trưng của loại liên kết đó.
Trong hệ photoresist dạng Urethane acrylate mà chúng ta quan tâm ở đây có một số loại liên kết sau: C=C, C=O, vòng thơm (của hợp chất isocyanate) là nhóm mang màu (có khả năng hấp thụ tia UV), các liên kết còn lại có vùng hấp thụ rất thấp (< 150nm) nên không được quan tâm ở đây. Bảng 2.7 chỉ ra khoảng hấp thụ cực đại tùy thuộc vào loại nhóm thế của các liên kết.
STT Loại liên kết Khoảng λmax (nm) Ghi chú
1 C=C 160 -190 Nhóm biệt lập, không có hiện tượng
liên hợp
2 C=O 188 - 280 Nhóm biệt lập, không có hiện tượng liên hợp 3 C6H5- 180 - 300 Tùy vào dạng nhóm thế và bước chuyển electron (hình )
Bảng 2.7. Hấp thu cực đại của các dạng liên kết trong photoresist Urethane acrylate [29]
Hình 2.15: Phổ hấp thụ UV của Benzen
Thông qua số liệu ở bảng 2.7 và hình 2.15, chúng ta thấy rằng trong hệ photoresist urethane acrylate khả năng hấp thụ UV ở bước sóng lớn hơn 250nm phụ thuộc mạnh vào vòng benzen có mặt trong hệ nên để chọn được hệ có độ hấp thụ tốt ở khoảng bước sóng lớn hơn 250nm chúng ta phải chọn các Diisocyanante no (loại không chứa vòng benzen).