光刻膠被應用在印刷工業(yè)上已經(jīng)超過一個世紀了。在20世紀20年代，人們才發(fā)現(xiàn)它在印制電路板領域可以有廣泛的應用。半導體工業(yè)采納這種技術來生產晶圓是在20世紀50年代。在20世紀50年代末，Eastman Kodak和Shipley公司分別出適合半導體工業(yè)需要的正膠和負膠。
光刻膠是光刻工藝的核心。準備、烘培、曝光、刻蝕和去除工藝會根據(jù)特定的光刻膠性質和想達到的預期結果而進行微調。光刻膠的選擇和光刻膠工藝的研發(fā)是一項非常漫長而復雜的過程。一旦一種光刻工藝被建立，是極少改變的。
光刻膠的生產既是為了普通的需求，也是為了特定的需求。它們會根據(jù)不同的光的波長和不同的曝光源而進行調試。光刻膠具有特定的熱流動性特點，用特定的方法配制而成，與特定的表面結合。這些屬性是由光刻膠里不同化學成分的類型、數(shù)量以及混合過程來決定的。在光刻膠里有4種基本的成分：聚合物、溶劑、感光劑和添加劑。
光敏性對能量敏感的聚合物：對光刻膠光敏性有影響的成分是一些對光和能量敏感的特殊聚合物。聚合物是由一組大而重的分子組成的，這些分子包括碳、氫和氧。塑料就是一種典型的聚合物。
光刻膠被設計成與紫外線和激光反應，稱為光學光刻膠。還有其他光刻膠可以與X射線或電子束反應。在一種負膠中，聚合物曝光后會由非聚合物狀態(tài)變?yōu)榫酆蠣顟B(tài)。實際上這些聚合物形成了一種相互交聯(lián)的物質，它是抗刻蝕的物質。當光刻膠被加熱或正常光照射也會發(fā)生聚合反應。為了防止意外曝光，負膠的生產是在黃光的條件下進行的。
正膠的基本聚合物是苯酚-甲醛聚合物，也稱為苯酚-甲醛酚醛樹脂。在光刻膠中，聚合物是相對不可溶的。在用適當?shù)墓饽芰科毓夂螅饪棠z轉變成可溶狀態(tài)。這種反應稱為光致溶解反應。光刻膠中光致溶解部分會在顯影工藝中用溶劑去除。
光刻膠會對許多形式的能量有反應。這些形式的能量通常是指光能、熱能等，或者是指電磁光譜中具體的某一部分光。有很多策略是專門用來實現(xiàn)小圖形曝光的。一種是用更窄波波作為曝光源。傳統(tǒng)的基于Novolak的正膠已經(jīng)被微調過可以用在I-Line曝光源上。然而，在DUV曝光源上，這種光刻膠卻不能很好地工作。針對DUV曝光源，光刻膠生產商已經(jīng)開發(fā)了化學放大光刻膠?；瘜W放大地意思是光刻膠地化學反應會通過化學催化劑而被加快。用于X射線和電子束上地光刻膠是不同于傳統(tǒng)地正膠和反膠的聚合物。
溶劑：光刻膠中容量最大地成分是溶劑。溶劑使光刻膠處于液態(tài)，并且使光刻膠能夠通過旋轉地方法涂在晶圓表面形成一個薄層。光刻膠是和涂料相類似地，包含染色劑，這種染色劑在適當?shù)厝軇┲袝蝗芙狻Ｈ軇┯糜谪撃z的溶劑是一種芬芳的二甲苯。在正膠中，溶劑是乙酸乙氧乙酯或者是二甲基乙醛。
光敏劑：光敏劑被加到光刻膠中用來限制反應光的波譜范圍或者把反應光限制到某一特定波長。在負膠中，一種稱為bis-aryldzide的混合物被加到聚合物中來提供光敏性。在正膠中，光敏劑是o-naphthaquinonediazide。
添加劑：不同類型的添加劑和光刻膠混合在一起來達到特定的結果。一些負膠包含染色劑，它在光刻薄膜中用來吸收和控制光線。正膠可能會有化學的抗溶解系統(tǒng)。這些添加劑可以阻止光刻膠沒有被曝光的部分在顯影過程被溶解。
光刻膠性能的要素
光刻膠的選擇是一個復雜的過程。主要的決定因素是晶圓表面對尺寸的關系。光刻膠首先必須具有產生那些所要求尺寸的能力。除了這些，還必須有在刻蝕過程中阻擋刻蝕的功能。在阻擋刻蝕的過程中，保持特定厚度的光刻膠層中一定不能存在針孔。另外，光刻膠必須能和晶圓表面很好地粘合，否則刻蝕后圖形就會發(fā)生扭曲，就像是如果在印刷過程中蠟紙沒有和表面貼緊的話，就會得到一個濺污地圖形。以上那些，連同工藝維度和階梯覆蓋能力，都是光刻膠性能地要素。在光刻膠的選擇過程中，工藝師通常會在不同的性能因素中做出權衡。光刻膠師復雜化學工藝和設備系統(tǒng)的一部分，他們必須一起工作來產生好的圖形結果和可生產性，其設備必須使廠商擁有可接受的購買成本。
分辨率
在光刻膠層能夠產生的最小圖形尺寸或其間距通常被作為對光刻膠分辨率的參考。在晶圓上最關鍵的器件和電路的尺寸是圖形化工藝的目標。產生的圖形或其間距越小，說明分辨率越高。一種特定光刻膠的分辨率，實際上是指特定工藝地分辨率，它還包括曝光源和顯影工藝。改變其他的工藝參數(shù)也會改變光刻固有的分辨率。總體來說，越細的線寬需要越薄的光刻膠膜來產生。然而，光刻膠膜必須要足夠厚來是實現(xiàn)阻擋刻蝕的功能，并且保證不能有孔。光刻膠的選擇是這兩個目標的權衡。
粘結能力
作為刻蝕阻擋物，光刻膠層必須和晶圓表面層粘結好，才能夠忠實的把光刻膠層的圖形轉移到晶圓表面層。缺乏粘附性將導致圖形畸變。在半導體生產過程中，對于不同的表面，光刻膠的粘結能力是不同的。在光刻膠工藝中，有很多步驟是特意為了增加光刻膠對晶圓表面的自然粘結能力而設計的。負膠通常比正膠有更強的粘結能力。
工藝寬容度
在閱讀光刻工藝地每一個工藝步驟時，應時刻記住這樣一個事實，那就是光刻工藝的根本目標是在晶圓表面忠實的再現(xiàn)所需要的圖形尺寸。每一個步驟都會影響最終的圖形尺寸，并且每一步工藝步驟都有它的內部變異。有些光刻膠對工藝變異裕度更大，那就是說，他們有更寬的工藝范圍。工藝范圍越寬，在晶圓表面達到所需要尺寸規(guī)范的可能性就越大。