光刻机是现代芯片制造中最核心、最复杂的设备之一，其内部结构密集集成了光学、机械、控制和材料工程的尖端成果。它的任务是把电路图形从掩模精准地投影到硅片光刻胶上，因此其内部结构完全围绕“高分辨率成像、超高精度定位、极低误差控制”而设计。

核心之一是光源系统。先进光刻机通常使用极紫外光（EUV 13.5 nm）或深紫外光（DUV 193 nm），光源需要极高亮度和稳定性。以EUV为例，其内部采用等离子体光源：用高能激光照射微小锡滴，让锡蒸发成高温等离子体，产生13.5 nm 狭带极紫外光，再通过多层莫反射镜引导进入光刻机主体。光源系统占据光刻机内部巨大空间，因为EUV本身无法在空气中传播，需要全程真空环境且镜面必须保持纳米级平整。

光源进入光刻机后进入照明系统，它将光束均匀化并控制入射角、形状与强度，使投影到掩模上的光分布完全满足成像需求。照明系统内部由一系列高精度光学元件组成，包括反射镜、积分杆、变形反射镜等。它能根据不同芯片层的需求进行光束调制，实现所谓的“离轴照明”“环形照明”等策略，从而提升分辨率和成像对比度。

掩模台是放置光掩模的位置。掩模上刻着电路图案，光束通过掩模后携带图形信息。掩模台内部有纳米级精度的定位机构，通常使用空气轴承或磁浮平台，以减少摩擦和震动。掩模的位置误差必须控制在纳米级，否则会造成芯片图形偏移。掩模台下方还有实时校准系统，通过激光干涉仪不断测量掩模位置，使其保持极高稳定性。

掩模下方是投影物镜，这是光刻机内部最关键且最昂贵的组件。DUV 光刻机使用透镜结构，而EUV因波长太短只能使用多层反射镜。投影物镜需要把掩模上的图形缩小（通常是 4 倍或 5 倍），并清晰投影到硅片表面。物镜内部由几十到上百个光学元件组成，每块镜片或反射镜必须达到亚纳米级形变精度，并维持长期稳定。在EUV中，反射镜需要使用Mo/Si多层膜结构，每层厚度仅几纳米，通过精密堆叠让13.5nm波长反射效率达到最高。物镜内部同时配备温度控制、污染监测以及微形变调节系统，以确保成像稳定。

晶圆台是光刻机内部第二个关键运动平台，它承载硅片并在曝光过程中高速移动。为了实现“扫描曝光”，晶圆台必须以亚纳米级精度移动，并与掩模台保持完美同步运动。晶圆台内部采用磁浮或气浮结构，运动范围约几十毫米，但定位精度可达数纳米甚至亚纳米。台面背后布置大量传感器、激光干涉仪和温控模块，用来实时监测位置、温度、加速度等。因为硅片在曝光过程中任何微米级热膨胀都会导致成像错误，因此晶圆台通常保持在极稳定的温度环境中。

光刻机内部还布置大量计量与控制系统，包括光学畸变校正系统、波前检测装置、焦距控制系统、遮罩对准系统等。对准系统利用激光干涉仪与成像对准标记，使掩模与硅片的层与层之间完美重叠，其误差必须控制在几纳米以内。焦距控制系统通过实时调整晶圆台高度，使硅片表面始终处于最佳焦平面上。这些控制系统通过高速反馈与AI算法协作，确保整个曝光过程无误。

最后，光刻机内部结构还包括复杂的温控、真空、气体净化和污染控制系统。温度必须稳定到 ±0.01 ℃，否则光学元件会发生微小形变。空气中不能存在任何颗粒，因此内部的空气洁净度远高于半导体洁净室本身。EUV系统更需要全程真空才能传输极紫外光。

整体而言，光刻机内部结构是一个集合了超高精度光学、纳米级机械运动控制、极端环境维持、实时测量反馈的复杂系统。其每一个组件都必须达到极限级别的精度与稳定性，才能在硅片上印出几十乃至几纳米宽的电路图形。光刻机的强大正是其内部结构高度复杂与精密的体现，它成为现代制造业乃至国家科技实力的象征。