光刻机的内部原理，是一个将光学成像、精密运动控制、环境管理和工艺材料紧密耦合的复杂系统工程。它的目标是在纳米级尺度上，把设计好的电路图形精确、可重复地转移到晶圆表面。

首先是光源。光刻机的光源决定了成像的分辨率和成像方式。传统深紫外光刻机使用193纳米波长的ArF准分子激光，而最新的极紫外（EUV）光刻机使用13.5纳米波长的光。EUV光不能通过普通透镜聚焦，因此需要全反射多层膜光学系统。光源本身的稳定性和亮度直接影响光刻精度和产量，例如EUV光刻机利用激光轰击高速飞行的锡微滴形成高温等离子体，从而产生极短波长光，这一过程需要精密同步和能量控制。

光学系统是光刻机的核心。光学系统的作用是把掩模上的电路图形按照一定缩放比例投影到晶圆上，并保持最小像差和高均匀性。高端光刻机采用高数值孔径（NA）物镜，能够实现纳米级分辨率。光学系统不仅包括透镜或多层反射镜，还包括辅助光学元件，如光阑、折射调制装置和偏振控制装置，用于优化光场分布，保证整个曝光区域的清晰度和均匀性。此外，为了进一步突破空气条件下的分辨率限制，浸没式光刻机在物镜与晶圆之间引入高折射率液体，增加有效NA，提高线宽控制能力。

晶圆运动系统和对准系统是光刻机内部的第二个关键部分。晶圆台和掩模台需要以皮米级精度运动，同时实现扫描曝光。为了达到这样的精度，平台通常采用气浮或磁浮结构，辅以激光干涉仪进行实时位置监测。对准系统则通过光学识别晶圆上的对准标记，实现多层叠加的精确定位。对准不仅依赖光学测量，还依赖算法补偿，如畸变修正、热膨胀补偿和动态误差修正。

环境控制也是光刻机内部原理的重要组成。温度、湿度和空气流动都会影响光路、平台尺寸和材料性能，因此光刻机内部通常配备恒温恒湿系统，保持光学和机械部件在可控状态。高端设备甚至在局部区域建立独立微环境，例如对光学镜头和晶圆台局部温控，确保纳米级的热稳定性。同时，为避免空气湍流和微振动对成像的影响，整个系统通常布置在洁净室中，空气流动经过严格设计。

光刻机内部还包括先进的控制与算法系统。这些系统实时采集传感器数据，包括光强、平台位置、温度和振动，并通过闭环控制对曝光位置、对焦和光学补偿进行动态调整。现代光刻机还使用计算光刻技术，对掩模图形进行预补偿，使最终在晶圆上的图形尽量接近设计目标。这种控制系统的精度和响应速度，是光刻机实现稳定纳米级曝光的关键。

最后，光刻机内部还要与工艺材料高度匹配。光刻胶、掩模、辅助层和抗反射涂层的特性都会影响曝光效果。光刻机内部原理不仅要控制光和机械，还要确保材料在光照下的化学反应可控、均匀且可重复。

综上所述，光刻机的内部原理是一个高度耦合的复杂系统：光源产生特定波长光，光学系统将掩模图形精确投影，晶圆台和掩模台实现高精度扫描和对准，环境控制保证热稳定和湿度稳定，控制系统进行实时误差补偿，而工艺材料为图形转移提供化学基础。