光刻曝光工艺的主要过程为：首先紫外、深紫外或极紫外入射光波经过掩模版和缩小投影光学系统后形成图案，照射涂覆在基片表面的光刻胶上，引起曝光区域的光刻胶发生化学反应；再通过显影技术溶解去除正性光刻胶的曝光区域或负性光刻胶的未曝光区域；最后利用湿法或者干法刻蚀技术将光刻胶图形转移到基片上。完整的集成电路的生产通常需要20～30次光刻曝光。

光刻曝光工艺是整个光刻工艺的关键步骤之一。具体的光刻曝光工艺流程主要包括基片表面清洗烘干、表面预处理、旋涂光刻胶、前烘、对准曝光、后烘、显影、硬烘等工序。基片表面清洗的目的是去除污染物（包括有机杂质沾污、颗粒沾污和金属离子沾污等）、减少针孔和其他缺陷。表面预处理使基片表面由亲水性变为疏水性，提高光刻胶黏附性，常用方法是将六甲基二硅胺烷（HMDS）气相涂布在基片表面。为了减少光学曝光时基片表面反射引起的驻波效应，在涂胶之前在基片表面先预涂一层水溶性的有机抗反射涂层。旋涂光刻胶使基片表面形成一层均匀的光刻胶，其质量直接影响光刻图形的缺陷密度。施涂主要方法有：甩胶、喷胶和气相沉积等，通常使用基片高速旋转的甩胶方法，基片类型和处理质量、转速、时间、胶特性和旋转时产生的气流影响胶层厚度和均匀性。前烘在热板或烘箱中完成，使光刻胶中的溶剂充分释放，提高光刻胶黏附性和均匀性。对准曝光是光刻机光源发出的入射光波经过掩模版和缩小投影光学系统后，成比例缩小对准映射到光刻胶上。后烘在热板或烘箱中完成，消除光刻胶侧壁的驻波效应，促进曝光后光致反应产生的活性成分扩散，使化学反应更为充分（尤其是化学放大胶）。显影是溶解去除正性光刻胶的曝光区域或负性光刻胶的未曝光区域，形成设计者所需的光刻胶几何图形。显影方法包括浸没式显影、自动旋转式显影和搅炼式显影等，不同的光刻胶对应不同的显影液。硬烘是去除光刻胶中剩余的溶剂，增强光刻胶对基片表面的附着力，使光刻胶的性质更为稳定，增强后续的等离子体刻蚀的选择比或离子注入的掩蔽能力。