28纳米光刻机的工作原理，本质上是在深紫外光学成像的物理极限附近，通过一整套高度协同的光学、机械、控制和工艺手段，把电路图形稳定地复制到硅片上。

从基本曝光原理来看，28纳米光刻机属于深紫外（DUV）投影式光刻系统，通常使用ArF准分子激光，工作波长为193纳米。光刻过程的核心步骤是：激光光源产生稳定、高能量的紫外光，经照明系统整形后照射掩模，掩模上的电路图形被“编码”到光场中，再通过高精度投影物镜系统，将图形按一定缩小倍率投射到涂有光刻胶的硅片表面。光刻胶受光区域发生化学性质变化，经过显影后，电路图形被转移到晶圆上。

在28纳米节点上，最关键的技术特征之一是浸没式光刻。传统干式光刻中，投影物镜与晶圆之间是空气，而空气的折射率接近1，这限制了系统的数值孔径（NA）。28纳米光刻机通过在物镜与晶圆之间引入高纯度去离子水，使光在介质中的等效波长缩短，从而显著提高数值孔径。这一改变直接提升了分辨率，使193纳米光源在物理上具备刻写更小特征尺寸的能力。

在光学系统层面，28纳米光刻机的投影物镜是极其复杂的精密系统，通常由数十片高质量透镜组成。其目标并不是“看清楚”，而是在整个曝光视场内，实现纳米级精度、极低畸变和高度均匀的成像。任何微小的像差、热漂移或机械变形，都会直接反映为线宽误差或叠对失败。因此，光刻机在工作过程中需要实时监控光学状态，并通过控制系统进行动态补偿。

除了光学成像本身，扫描式曝光机制也是28纳米光刻机的重要组成部分。与早期整幅曝光不同，先进光刻机采用狭缝扫描方式：掩模台和晶圆台在曝光过程中以严格同步的速度运动，激光光束通过狭缝逐行扫描整个芯片区域。这种方式可以在保证成像质量的同时，实现更大的曝光面积和更高的一致性。扫描过程对运动控制精度要求极高，位置误差通常需要控制在纳米甚至亚纳米级。

在对准与叠加方面，28纳米光刻机必须解决多层电路之间的精准对位问题。现代芯片并不是一次光刻完成，而是通过数十次甚至上百次曝光叠加而成。光刻机通过高精度对准系统识别晶圆上的对准标记，并在曝光前对晶圆位置进行精细校正，确保新一层图形与已有结构精确叠加。28纳米节点对叠对精度的要求，已经接近光学系统和机械系统的极限。

工艺层面上，28纳米光刻并非单次曝光就能完成所有结构。为了进一步突破分辨率限制，往往需要配合分辨率增强技术，例如相移掩模、光学邻近效应校正（OPC）以及多重曝光或双重图形化工艺。这些技术通过在掩模设计和曝光流程中引入补偿，使最终在晶圆上形成的结构尽量接近设计目标。

从整体系统角度看，28纳米光刻机是一台高度集成的精密设备：光源系统提供稳定能量，光学系统负责极限成像，扫描平台实现纳米级运动控制，控制与计量系统实时修正误差，而工艺技术则在物理极限之外“再挤出一点空间”。正是这种多层次协同，使28纳米工艺在193纳米光源条件下成为可能。

总体而言，28纳米光刻机的工作原理并不神秘，但其实现难度极高。它代表的是传统光学光刻技术在深紫外波段的成熟巅峰，也是从经典光刻迈向EUV时代的重要过渡节点。