冰刻机与光刻机虽然都用于微纳结构的加工，但它们属于两种完全不同的技术体系。光刻机依靠光学曝光把图形转移到光刻胶上，然后再通过刻蚀工艺去除材料，是半导体芯片制造的核心设备；而冰刻机是一种低温刻蚀装置，通过把材料冻结后进行物理或化学刻蚀，常用于生物样品、柔性材料以及低温状态下易损伤结构的加工。

光刻机的基本过程首先是曝光。硅片被涂上一层光刻胶，并通过光源照射掩模，把掩模上的图形以光学方式投影到光刻胶中，使曝光区域发生光化学反应。曝光后显影，未曝光或曝光区域（取决于光刻胶类型）被显影液溶解，留下图形轮廓。这一步并不直接加工材料，而是生成模板。真正的材料加工发生在后续刻蚀中，通过干法刻蚀或湿法刻蚀，把暴露的材料蚀掉。光刻机的核心在于精密光学系统，包括光源、投影镜头、自动对准平台。不同光源（如深紫外 DUV、极紫外 EUV）决定曝光分辨率。随着波长越短、数值孔径越高，光刻机能加工的尺寸越小。现代光刻机使用复杂的多片投影镜组、多重曝光策略、液浸技术来突破光学衍射限制，实现纳米级图形。

冰刻机的工作原理则完全不同。它主要是一种“低温刻蚀技术”，常用于生物学、材料学以及扫描电镜制样。冰刻机的核心是“冻住样品”。生物组织或柔性材料在常温下容易变形或损伤，因此先通过快速冷冻把样品温度降到极低（例如 -100°C 或更低），使水分冻结成冰。冻结后，材料会变得硬脆，适合进行精确的机械剥蚀、离子束刻蚀或等离子刻蚀。冰刻机常配备冷台、冷冻腔体以及刻蚀源，例如等离子源或离子束源。刻蚀过程中，温度保持恒定，以防止结构融化或形态改变。

在冰刻流程中，冷冻后的样品被放入低温真空腔体，通过氩离子、氧等离子或其它干法刻蚀气体对表层进行微米级至纳米级刻蚀。因为样品是冰冻状态，因此细胞、膜结构、软材料表面可以得到更高精度的刻蚀轮廓，而不会出现塌陷或黏连。刻蚀完成后，样品往往直接进入扫描电镜观察，保持其低温结构，形成所谓“低温 SEM 冰刻技术”。这对观察生物细胞表面、微生物结构、飞行器材料界面微结构等非常有用。

光刻机属于“图形转移”设备，而冰刻机更像“形态雕刻”。光刻是一种间接工艺，通过光刻胶模板决定后续刻蚀区域；冰刻直接作用于材料，不需要掩模，也不依赖光源，而依赖低温硬化和刻蚀源。光刻机的限制主要来自衍射效应、镜头像差、曝光波长等光学因素，而冰刻机的限制来自冷冻质量、样品含水量、刻蚀均匀性等物理问题。

在结构上，光刻机拥有复杂光学、精密机械、光源系统、投影镜头和对准平台。EUV 光刻机甚至包含超高真空腔体、数米高的光学系统、反射式镜组和极高精度的运动平台。光刻机的精度来自光学成像和运动控制；冰刻机的精度来自低温稳定性和离子束控制。冰刻机结构相对简单，主要由冷冻腔体、真空系统、刻蚀源和样品台组成。

两者用途也截然不同。光刻机用于生产芯片、微机电系统、微流道、传感器等，需要严格的图形尺寸与对准精度；冰刻机主要用于生物结构观察、低温微加工、材料学制样，强调保持样品原貌并加工精细表面。光刻机适合刚性材料如硅、玻璃、金属；冰刻机适合柔软、含水、易变形的样品。光刻机在洁净室使用，冰刻机多与低温 SEM 或材料刻蚀实验系统结合。

总结来说，光刻机通过光学曝光、显影和刻蚀形成微图形，其核心是精准投影光学；冰刻机通过冷冻硬化和低温刻蚀直接加工材料，其核心是低温控制与离子刻蚀。两者都能实现微纳加工，但技术路径完全不同，应用范围也几乎不重叠。