步进扫描光刻机是半导体制造的核心装备,而工件台系统是光刻机整机系统的核心系统。微动台是工件台系统的关键部件,分析微动台及整个工件台系统的动态特性有助于光刻机系统的结构设计和控制策略的选择。步进扫描光刻机设计指标的实现需要设计的机械结构系统具备良好的动态特性。因此,在光刻机样机研制阶段对微动台及整个工件台系统进行动态特性分析就显得非常有必要。本文概述了国内外光刻机工件台的研究现状,分析了有限元法在光刻机样机研制过程中仿真分析的应用。通过对光刻机微动台及工件台三维实体模型的合理简化,建立了结构的有限元模型,同时应用弹簧-阻尼单元对气浮导轨的气浮特性进行了模拟。在有限元模型建立的基础之上,应用有限元分析软件ANSYS对光刻机微动台及工件台进行了动态特性分析,主要是模态分析、瞬态分析及谐响应分析。通过动态特性分析,可以在设计阶段找出结构的薄弱环节,为结构的改进和控制策略的选择提供合理化建议和依据。在动态特性分析之前,也根据实际工况的不同,对微动台及工件台结构进行了必要的静力学分析。针对超精密工件台常用的工程陶瓷类材料及一些最新开发的超低膨胀材料,进行了微动台基板材料的热分析和振动特性分析,为光刻机基板材料的选择提供了直观依据。热分析主要是稳态热分析和热-结构耦合分析,振动特性分析主要是模态分析。通过分析可知:微晶玻璃(Zerodur)是微动台基板的最佳材料,石英陶瓷和ULE效果也不错。针对光刻机微动台基板部分,进行了基于正交试验和ANSYS拓扑分析的结构优化设计。通过分析,不仅结构静态变形有所减小,固有频率也有所提高。同时,针对原双台交换系统方案的不足之处,对原双台交换系统方案进行了结构及交换流程方面的优化,可减少微动台在交换过程中的加减速次数和等待时间,提高光刻机的生产效率。