小分子的分子量通常小于聚合物，體積也小于聚合物，相對容易實現(xiàn)高分辨率、低粗糙度的圖案；而且制備工藝通常為多步驟的有機合成，容易控制純度，可以解決高分子材料面臨的質量穩(wěn)定性問題。與高分子材料相比，小分子材料的缺點是難以配制黏度較高的溶液，從而難以實現(xiàn)厚膜樣品的制備。但自從ArF光刻工藝以來，光刻膠膜的厚度已經(jīng)在200nm以下，小分子材料完全可以滿足要求。作為光刻膠主體材料的小分子應滿足光刻膠的成膜要求，即可以在基底表面形成均一的、各向同性的薄膜，而不能發(fā)生結晶過程。因此此類小分子沒有熔點，而是與高分子類似，存在玻璃態(tài)到高彈態(tài)或黏流態(tài)的轉變，所以早期的文獻中通常稱這種材料為“分子玻璃”；而依據(jù)此類材料的化學本質，即由單一結構的分子組成，稱其為“單分子樹脂”更加合理。此外，單分子樹脂材料還應該具有較高的玻璃化轉變溫度和熱穩(wěn)定性，以滿足光刻膠的前烘和后烘需求。有機-無機雜化光刻膠結合了有機和無機材料的優(yōu)點，在可加工性、抗蝕刻性、極紫外光吸收具有優(yōu)勢。上海i線光刻膠曝光
一般的光刻工藝流程包括以下步驟：1）旋涂。將光刻膠旋涂在基底上（通常為硅，也可以為化合物半導體）。2）前烘。旋涂后烘烤光刻膠膜，確保光刻膠溶劑全部揮發(fā)。3）曝光。經(jīng)過掩模版將需要的圖形照在光刻膠膜上，膠膜內(nèi)發(fā)生光化學反應。4）后烘。某些光刻膠除了需要發(fā)生光反應，還需要進行熱反應，因此需要在曝光后對光刻膠膜再次烘烤。5）顯影。曝光（及后烘）后，光刻膠的溶解性能發(fā)生改變，利用適當?shù)娘@影液將可溶解區(qū)域去除。經(jīng)過這些過程，就完成了一次光刻工藝，后續(xù)將視器件制造的需要進行刻蝕、離子注入等其他工序。一枚芯片的制造，往往需要幾次甚至幾十次的光刻工藝才能完成。蘇州ArF光刻膠集成電路材料光刻膠屬于技術和資本密集型行業(yè)，目前主要技術主要掌握在日、美等國際大公司手中，全球供應市場高度集中。
目前使用的ZEP光刻膠即采用了前一種策略。日本瑞翁公司開發(fā)的ZEP光刻膠起初用于電子束光刻，常用的商用品種ZEP520A為α-氯丙烯酸甲酯和α-甲基苯乙烯的1∶1共聚物。氯原子的引入可提高靈敏度，此外苯乙烯部分也可提高抗刻蝕性和玻璃化轉變溫度。采用后一種策略時，常用的高分子主鏈有聚碳酸酯和聚砜。2010年，美國紐約州立大學的課題組報道了一系列以聚碳酸酯高分子為主體材料的光刻膠，高分子主鏈中具有二級或三級烯丙酯結構可在酸催化下裂解形成雙鍵和羧酸。此外，他們還在高分子中引入了芳香基團，以增強其抗刻蝕性。可獲得36nm線寬、占空比為1∶1的線條，22.5mJ·cm?2的劑量下可獲得線寬為26nm的線條。
利用基團變化導致光刻膠溶解性變差構建負性光刻膠的，還有日本日立公司的Kojima等，他們與日本東京應化工業(yè)的研發(fā)人員開發(fā)了一種枝狀單分子樹脂分子3M6C-MBSA-BL。3M6C-MBSA-BL內(nèi)含有γ-羥基羧酸基團，在強酸的作用下，可以發(fā)生分子內(nèi)脫水，由易溶于堿性顯影液的羧酸變?yōu)殡y溶于羧酸顯影液的內(nèi)酯，因而可作為負膠使用。Kojima等只檢測了其作為電子束光刻膠的性能，獲得了40nm線寬的線條，呈現(xiàn)出較好的抗刻蝕性，但它作為EUV光刻膠的能力還有待驗證。光刻膠的組成部分包括：光引發(fā)劑（包括光增感劑、光致產(chǎn)酸劑）、光刻膠樹脂、單體、溶劑和其他助劑。
在Shirota等的工作基礎之上，2005年起，美國康奈爾大學的Ober課題組將非平面樹枝狀連接酸敏基團的策略進一步發(fā)展，設計并合成了一系列用于EUV光刻的單分子樹脂光刻膠，這些光刻膠分子不再局限于三苯基取代主要，具有更復雜的枝狀拓撲結構。三級碳原子的引入使其更不易形成晶體，有助于成膜性能的提高；更復雜的拓撲結構，也便于在分子中設置數(shù)量不同的酸敏基團，有利于調(diào)節(jié)光刻膠的靈敏度。他們研究了后烘溫度、顯影劑濃度等過程對單分子樹脂材料膨脹行為的影響，獲得20nm分辨率的EUV光刻線條，另外，他們也研究了利用超臨界CO2作為顯影劑的可能性。有機-無機雜化光刻膠被認為是實現(xiàn)10nm以下工業(yè)化模式的理想材料。華東光刻膠印刷電路板
光刻膠下游為印刷電路板、顯示面板和電子芯片，廣泛應用于消費電子、航空航天等領域。上海i線光刻膠曝光
荷蘭光刻高級研究中心的Brouwer課題組進一步優(yōu)化了錫氧納米簇的光刻工藝。他們發(fā)現(xiàn)后烘工藝可以大幅提高錫氧納米簇光刻膠的靈敏度。盡管錫氧納米簇的機理是非化學放大機理，但曝光后產(chǎn)生的活性物種仍然有可能在加熱狀態(tài)下繼續(xù)進行反應。俄勒岡州立大學的Herman課題組制備了一種電中性的叔丁基錫Keggin結構（β-NaSn13）納米簇。這一類的光刻膠在含氧氣氛下的靈敏度遠高于真空環(huán)境下的靈敏度，這可能與分子氧生成的反應活性氧物種有關。上海i線光刻膠曝光