高分子化合物是很早被应用为光刻胶的材料。中文“光刻胶”的“胶”字起初对应于“橡胶”，而至今英文中也常将光刻胶主体材料称为“resin”（树脂），其背后的缘由可见一斑。按照反应机理，高分子光刻胶基本可以分为两类：化学放大光刻胶和非化学放大光刻胶。化学放大机理起初由美国IBM公司于1985年提出，后来被广泛应用于KrF及更好的光刻工艺中。化学放大光刻胶的光敏剂为光致产酸剂，主体材料中具有在酸作用下可以离去的基团，如叔丁氧羰基酯、金刚烷酯等。在光照下，光致产酸剂生成一分子的酸，使一个离去基团发生分解反应，原本的酯键变成羟基（通常是酚羟基），同时又产生一分子的酸；新产生的酸可以促使另一个离去基团发生反应；如此往复，形成链式反应。我国光刻胶行业起步较晚，生产能力主要集中在 PCB 光刻胶、TN/STN-LCD 光刻胶等中低端产品。华东干膜光刻胶单体
目前使用的ZEP光刻胶即采用了前一种策略。日本瑞翁公司开发的ZEP光刻胶起初用于电子束光刻，常用的商用品种ZEP520A为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灵敏度，此外苯乙烯部分也可提高抗刻蚀性和玻璃化转变温度。采用后一种策略时，常用的高分子主链有聚碳酸酯和聚砜。2010年，美国纽约州立大学的课题组报道了一系列以聚碳酸酯高分子为主体材料的光刻胶，高分子主链中具有二级或三级烯丙酯结构可在酸催化下裂解形成双键和羧酸。此外，他们还在高分子中引入了芳香基团，以增强其抗刻蚀性。可获得36nm线宽、占空比为1∶1的线条，22.5mJ·cm−2的剂量下可获得线宽为26nm的线条。光刻胶显影国内光刻胶市场增速远高于全球，国内企业投入加大，未来有望实现技术赶超。
利用基团变化导致光刻胶溶解性变差构建负性光刻胶的，还有日本日立公司的Kojima等，他们与日本东京应化工业的研发人员开发了一种枝状单分子树脂分子3M6C-MBSA-BL。3M6C-MBSA-BL内含有γ-羟基羧酸基团，在强酸的作用下，可以发生分子内脱水，由易溶于碱性显影液的羧酸变为难溶于羧酸显影液的内酯，因而可作为负胶使用。Kojima等只检测了其作为电子束光刻胶的性能，获得了40nm线宽的线条，呈现出较好的抗刻蚀性，但它作为EUV光刻胶的能力还有待验证。
从光刻设备角度来看，EUV光刻与其他波长光刻关键的两点差异是光源强度和散粒噪声。尽管有多种方式可获得EUV光，商用EUV光刻机使用的是激光激发的等离子体（LPP）发光，其输出功率曾长期是制约EUV光刻技术商用的瓶颈问题；另外，EUV光刻使用的是反射镜成像系统，而非传统的透过折射镜片组，且效率不高。因此在EUV光刻发展的早期，通常都要求EUV光刻胶具有较高的灵敏度。同时，EUV光子能量（约为92eV）远高于以前几代光刻技术光源的光子能量（是193nm光子能量的14.4倍），也就是说，对于同样的曝光能量，光子数目远少于前几代的光刻技术，这就导致散粒噪声增加，从而造成线宽/线边缘粗糙度的升高。而灵敏度过高并不利于克服散粒噪声的影响，所以随着EUV光源功率不断提升，业界对EUV光刻胶的要求从“提高灵敏度”逐渐变为“利用一定程度的灵敏度来降低粗糙度”。到2013年国内光刻胶需求总量已达到5700吨，销售额约为17亿元人民币（2.7亿美元）。
关于光刻胶膜对EUV光的吸收能力，研究人员的观点曾发生过较大的转变。刚开始研究人员认为光刻胶应对EUV尽量透明，以便EUV光可以顺利透过光刻胶膜。对于紫外、深紫外光刻来说，如果光子不能透过胶膜，则会降低光刻的对比度，即开始曝光剂量和完全曝光剂量之间存在较大的差值，从而使曝光边界处图案不够陡直。所以，早期的EUV光刻胶研发通常会在分子结构中引入Si、B等EUV吸收截面较小的元素，而避免使用F等EUV吸收截面较大的元素。随后研究人员又发现，即使是对EUV光吸收较强的主体材料，还是“过于透明”了，以至于EUV光刻的灵敏度难以提高。因此，科研人员开始转向寻求吸收更强的主体材料，研发出了一系列基于金属元素的有机-无机杂化光刻胶。按显示效果分类：光刻胶可分为正性光刻胶和负性光刻胶。浙江光刻胶
所有用来喷洒光刻胶的设备要求尽可能洁净，光刻胶管需要定期清洗。华东干膜光刻胶单体
化学放大型光刻胶体系中有一个比较大的问题，就是光酸的扩散问题。光酸的扩散会增加光刻过程的图案的粗糙度，进而影响光刻结果的分辨率。而将光致产酸剂与光刻胶主体材料聚合在一起，则有可能解决这一问题。此外，光致产酸剂（特别是离子型光致产酸剂）的化学结构与主体材料相差较大，极易在成膜时发生聚集，导致微区分相现象；而光致产酸剂与光刻胶主体材料共价键合后，分布均匀性可以得到改善，这也有利于获得质量更好的光刻图案。华东干膜光刻胶单体
