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为了提高光刻机的产率，ASML率先推出了Twinscan系列光刻机，Twinscan方案中两个工件台并行工作在测量位和曝光位，提高了生产效率，但是引入了换台问题。双工件台宏微快速交接系统用于换台前宏动系统和微动台的分离与换台后宏动系统和微动台的连接。宏动系统和微动台连接状态下，微动台在宏动电机的驱动下实现大行程运动；由于运动速度和加速度很大，必须保证连接的安全性；为了提高换台效率，必须保证宏动系统和微动台交接的快速性。本文在对双工件台宏微快速交接系统做了综合分析的基础上，首先对其核心部件——抓卡机构进行分析和优化，然后设计气路和控制电路，并分析宏动状态下交接系统特性，最后设计实验方案并搭建实验系统进行实验。本文的具体内容包括：(1)根据工件台的运动参数和抓卡机构的原理计算抓卡机构的夹紧力，对抓卡机构下夹板运动行程、活塞运动行程和夹紧力进行分析和优化；利用ANSYS对抓卡机构的关键结构进行静力学仿真；(2)设计充放气回路，气缸放气时能够实现抓卡机构的缓冲夹紧，减小夹紧过程的机械冲击；对气路结构进行简化，计算气路参数；设计控制电路，能够与上位机通信，并且能够控制与检测抓卡机构的工作状态；(3)在宏动系统和微动台连接状态下，分析宏动电机驱动力与微动台质心偏移对微动台的影响；利用ANSYS分析宏微连接处的Rz、Y、Z向刚度是否能满足系统要求；(4)设计抓卡机构下夹板运动测量方案和夹紧力测量方案；搭建下夹板运动测量系统，测量下夹板的运动行程并研究控制单元的性能；搭建夹紧力实验系统，测量抓卡机构能提供的最大X向驱动力；实验结果表明：抓卡机构下夹板的运动行程大于2mm，可以满足宏动系统和微动台安全交接的要求；抓卡机构的开启时间为350ms，快速缓冲夹紧时间为850ms；设计的放气回路能够实现抓卡机构的快速缓冲夹紧，可以减小夹紧过程中的机械冲击；两个抓卡机构能提供的X向驱动力大于1400N，可以保证微动台大行程运动过程中的安全性；双工件台宏微快速交接系统的设计可以满足工程要求。