光刻机是芯片制造中最核心的设备，而它的基本工作原理与我们熟悉的相机有着密切的联系。简单地说，光刻机就像是一台“反着工作的相机”。相机是将外界景物的光线通过镜头投射到感光胶片或传感器上形成图像；而光刻机则是将带有微小电路图案的掩模，通过光学投影系统，把图案“照射”到硅片表面的光刻胶上。两者都依赖光学成像、曝光和焦距控制技术，只是一个是记录图像，一个是制造电路。

相机的工作原理可以分为聚光、成像和感光三个步骤。镜头负责将外界光线汇聚到焦点，使图像清晰成形；光圈和快门控制进入的光量，确保曝光合适；感光面（胶片或CMOS）接收光线并记录亮度信息。相机得到的是一个宏观景象的光学影像，强调的是色彩和清晰度。

光刻机的工作原理与相机类似，但方向相反。光刻机的过程是从光源发出光线，通过掩模（上面刻有电路图形），再经过一组高精度投影镜头，将图案缩小并投射到硅片表面的光刻胶层上。曝光后的光刻胶性质会发生变化，经过显影，就能在硅片上形成与掩模相同的微观图形。这一过程就像用光“打印”电路，是芯片制造中最关键的环节。

从光学路径来看，相机是外界物体反射光进入镜头，最终成像在感光面上；光刻机则是光从光源发出，经掩模和镜头投射到光刻胶表面。两者的共同点是都使用精密的光学镜头系统，但光刻机的精度要高得多。相机镜头解析度以像素计，而光刻机镜头能分辨纳米级结构。现代极紫外光刻机的图形精度可以达到13.5纳米，比最好的相机高出上千倍。

在焦距控制方面，相机通过人工或自动调焦来保证图像清晰，而光刻机则使用激光干涉仪和自动对焦系统。晶圆表面并不是完全平整的，光刻机必须实时测量每个位置的高度变化，并微调焦距，使每个区域都处于最佳曝光平面。任何微小的焦距偏差都会导致芯片线路模糊或断裂，因此光刻机的控制精度达到纳米级。

光源是两者的另一大区别。相机通常使用自然光或可见光，波长在400到700纳米之间；光刻机则使用更短波长的紫外光或极紫外光。波长越短，分辨率越高，能刻出的电路越细。芯片工艺的发展实际上就是光刻机光源波长的不断缩短，从早期的g线（436纳米）到i线（365纳米），再到KrF（248纳米）、ArF（193纳米），直至目前的EUV极紫外光（13.5纳米）。

相机拍摄时通常一次曝光整个画面，而光刻机则采用步进扫描方式。镜头一次只曝光晶圆上一小块区域，然后晶圆移动一定距离，再曝光下一块，直到整片晶圆完成。这种逐步曝光的方式保证了更高的成像精度与均匀性。

虽然两者的基本光学原理一致，但应用目的完全不同。相机是为了记录现实世界的影像，而光刻机是为了在微观世界中“制造”图像。相机对清晰度的要求在人眼可分辨范围内即可，而光刻机必须在纳米尺度上实现精准的图案转移。

可以这样理解：相机的任务是拍出一张漂亮的照片，而光刻机的任务是拍出一张极其精准的电路版图。前者服务于视觉艺术，后者服务于微电子工业。

光刻机实际上可以被看作是相机的“工业极限版”。它利用极短波长的光源、超高纯度的镜片、复杂的自动对准系统和空气浮动工作台，实现了世界上最精密的光学成像。每一片芯片的电路图案，都是经过上百次这样的“光学拍摄”叠加形成的。

总结来看，光刻机与相机同源于光学成像原理：都依靠光线通过镜头成像、再由感光材料记录图像。不同的是，相机记录的是可见世界，而光刻机创造的是微观结构。相机改变了人类观察世界的方式，而光刻机则推动了信息时代的核心——芯片技术。

如果说相机让人类“看得更远”，那么光刻机则让人类“做得更细”。它把“照相”的概念延伸到纳米尺度，用光雕刻出电子世界的基础。