Nguyên lý hoạt động của máy EUV thực chất không phải là bí mật gì to tát, nhưng cái khó nằm ở chỗ chất lượng của một số linh kiện then chốt phải đạt độ chính xác gần như tuyệt đối (nhấn mạnh là chỉ một số linh kiện thôi, nhưng chúng cực kỳ khó làm).
Nói đơn giản, cái máy này sử dụng hệ thống gương phản xạ đặc biệt để hội tụ một chùm ánh sáng cực tím vào đúng vị trí trên tấm wafer (bán dẫn). Chùm sáng chiếu chỗ nào thì sẽ khắc họa tiết mạch điện lên chỗ đó, đồng thời người ta dịch chuyển tấm wafer liên tục để khắc toàn bộ mạch theo ý muốn.
Có 3 cái khó chính ngăn cản các nước khác làm được:
Thứ nhất, chùm ánh sáng dùng không phải là ánh sáng thường. Người ta phải nung chảy thiếc tinh khiết rồi tạo thành những giọt nhỏ. Trong lúc giọt thiếc nóng chảy đang rơi xuống, người ta dùng tia laser CO₂ bắn vào với tần suất 50.000 lần/giây. Thiếc khi đó sẽ bị đốt nóng đến hàng trăm nghìn độ, tạo ra plasma và phát ra ánh sáng cực tím (EUV).
Thứ hai, ánh sáng cực tím (EUV) không thể phản xạ hay hội tụ bằng thấu kính thủy tinh thông thường được, vì nó bị hấp thụ gần như hoàn toàn. Thay vào đó, phải dùng các gương phản xạ đặc biệt (gương Bragg), được tráng phủ hàng chục lớp vật liệu siêu mỏng xen kẽ. Chỉ một số ít hãng trên thế giới đủ sức làm ra loại gương có độ chính xác đến từng nguyên tử này, nổi bật nhất là Carl Zeiss (Đức) – hãng độc quyền cung cấp cho ASML, cùng với một số tập đoàn công nghệ cao của Nhật Bản.
Thứ ba, để khắc với độ chính xác đến từng nanomet, hệ thống bàn kẹp dùng để dịch chuyển tấm wafer phải hoạt động cực kỳ trơn tru và chính xác, có thể điều chỉnh vị trí chỉ với sai số bằng vài lớp nguyên tử. Điều này đòi hỏi trình độ cơ khí chính xác thuộc hàng đỉnh cao, và một số công ty hàng đầu của Nhật Bản hiện có thể đáp ứng được yêu cầu khắc nghiệt này.