步进扫描投影式光刻机作为当今世界高精尖的IC制造设备，其研究发展关乎国计民生。平衡质量系统作为光刻机双工件台的重要组成部分，可削弱机内振动，减小台体对基座的冲击，以达到提高精度的目的。被动补偿系统可对平衡质量块进行限位和隔振，其补偿性能直接或间接影响到硅片台定位精度。本文以光刻机双工件台为平台，研究内容包括（1）分析了平衡质量系统中平衡质量块的工作范围及其运动特性，并根据结构实际需求对平衡质量块的运动范围及隔振效率进行计算，得出平衡质量块的限位要求（X≤±17mm， Y≤±35mm）和隔振指标（工件台运动传递到支撑框架上的X向作用力Fｘ不大于100N，Y向作用力Fｙ不大于200N），据此对被动补偿系统进行数学建模和关键参数设计，并对所设计的弹簧阻尼参数的合理性进行有效验证，得出补偿系统对平衡质量块的限位效果及对工件台的隔振效率。（2）分析硅晶圆的曝光路径并对硅片台在测量位和曝光位的运动轨迹进行规划。对扫描和步进过程的5阶S控制曲线进行分析设计。以所得硅片台高加速运动轨迹作为被动式补偿系统的激励，以整机光刻工作的基本流程出发，利用Matlab对测量位和曝光位两硅片台的运动轨迹进行仿真。并用Simulink创建仿真模型对被动补偿系统的动态特性进行仿真分析，得出经被动式补偿系统作用后平衡质量块在X向和Y向的位移曲线。（3）搭建被动式补偿系统的力学测试平台，对平面弹簧单体和电磁阻尼器单体进行性能测试；将补偿系统整体安装到双工件台平衡质量系统中，并对其进行力学测试；验证平衡质量块的回零误差是否控制在各自限位指标的10%，即X≤±1.7mm， Y≤±3.5mm。最后进行误差分析，并提出改进方案。仿真和实验结果表明，在被动补偿系统的作用下，平衡质量块的位移为：X≤±2.5mm， Y≤±13.1mm，满足限位要求；在10Hz的工频下，传递到支撑框架上最大作用力为Fｘ=86.8N， Fｙ=145N，满足隔振要求；平衡质量块在X向的稳态误差为X=0.254mm，在Y向的稳态误差为Y=1.125mm，基本满足回零要求。