光刻机是半导体制造中最关键的设备之一，它的主要功能是将设计好的电路图案精确转印到晶圆表面。随着芯片制程不断向更小的节点推进，光刻技术也不断演进，衍生出多种不同类型的光刻机。每种类型都服务于不同的制造需求，在精度、速度、成本和适用场景方面各有优势。

最早期的光刻机类型是接触式光刻机。这种设备结构简单，工作原理是将掩膜（相当于电路的底片）直接与晶圆上的光刻胶表面接触，然后用紫外光照射，通过掩膜的图案遮挡，让图案显影在光刻胶上。这种方法设备便宜，适合教学、实验室或MEMS等不追求极高分辨率的应用。但因为掩膜与晶圆直接接触，容易磨损或污染，且图案精度不高，因此逐渐被其他更先进的光刻方式所替代。

接替接触式光刻的是投影光刻机，它的核心改进是使用光学镜头将掩膜图案缩小并投影到晶圆上，实现非接触式图案转印。由于掩膜和晶圆之间没有直接接触，图案的清晰度和重复性大大提高，也更适合工业量产。投影光刻机根据使用的光源波长进一步细分，例如使用g线（436纳米）、i线（365纳米）、KrF（248纳米）和ArF（193纳米）激光的光刻机。随着波长的减小，图案分辨率也越来越高。特别是ArF光刻机广泛用于65纳米、45纳米、28纳米等工艺节点的芯片制造，是现代光刻系统的中坚力量。

为了突破193纳米光源在分辨率上的物理限制，业界发展出了一种更先进的技术——浸没式光刻。它是在传统ArF光刻基础上，将镜头与晶圆之间的空气替换为纯水等高折射率液体，从而增加系统的光学解析力。这种方法能将分辨率提升至几十纳米，支持28纳米甚至20纳米以下的工艺节点。浸没式光刻已成为许多先进制程中不可或缺的技术，尤其在光刻层数较多的芯片中发挥着重要作用。

随着芯片制程进入7纳米甚至更小的时代，单靠193纳米的光源已经无法满足一次曝光完成全部图案的需求。于是，极紫外光刻（EUV）技术应运而生。EUV使用13.5纳米波长的极紫外光，是目前分辨率最高的光刻技术。它不再依赖复杂的多重图案化工艺，而是可以在一次曝光中完成复杂电路图案，大幅简化工艺流程，提高产能和良率。不过，EUV系统极为复杂，必须在真空中运行，采用反射镜而非透镜成像，对光源功率、掩膜质量和光刻胶性能都有极高要求。目前全球只有荷兰ASML公司具备EUV光刻机的量产能力，这种设备的价格往往超过1.5亿美元。

除了传统光学系统，还有两类不使用光的直写式光刻技术也广受关注，即电子束光刻（EBL）与离子束光刻（IBL）。电子束光刻使用聚焦电子束在光刻胶上逐点“画图”，无需掩膜，因此非常适合原型设计和纳米级实验结构的制作。它的分辨率极高，甚至可以达到2纳米级别，但由于曝光速度较慢，不适合大规模生产。电子束光刻广泛应用于科研、高精度掩膜制作以及试验性芯片设计。

与电子束类似，离子束光刻使用的是聚焦离子束，如镓离子或氦离子。离子束的质量比电子大，散射角更小，因此可实现更深、轮廓更清晰的图案雕刻。IBL不仅可以用于在光刻胶上写图，也常用于直接在材料上刻蚀、切割、沉积等，具有高度的灵活性。不过，由于束流控制复杂、写入速度慢、设备成本高，IBL目前主要用于科研、材料分析和纳米结构制造等领域。

在研究领域，还有如X射线光刻和纳米压印光刻等特殊类型。X射线光刻使用极短波长的射线，理论上可实现极高的分辨率，但因技术难度大、成本高、系统复杂，目前并未在主流产业中推广。而纳米压印光刻则是一种相对廉价的方法，它通过将已有的纳米图案模板直接压印到材料表面来转移图案，适合大面积制造微纳结构，在显示器、光学元件、柔性电子等方向展现出一定潜力。

总体而言，光刻机的类型可大致分为两大类：一种是依靠光源通过掩膜转印图案的“掩膜式光刻”，包括投影光刻、浸没式光刻与EUV光刻；另一类是“无掩膜直写式光刻”，如电子束光刻与离子束光刻。前者适合大批量、标准化生产，是产业制造的主力；后者则以高分辨率和灵活性为特点，更适合研发与定制应用。

随着芯片向更小尺寸、更高密度发展，光刻技术也在不断突破物理与工程极限。从早期的接触式，到如今的极紫外光刻与直写技术，光刻机的发展正是现代微电子制造不断进化的缩影。