产率是光刻机的三大技术指标之一，产率的提高会带来很高的经济价值，是当今半导体制装装备领域关注的焦点问题。在硅片的完整生产过程中，工件台需要进行步进运动、扫描运动以及换台运动，工件台运动轨迹的品质和曝光扫描的路径会对光刻机的性能指标产生很大的影响。因此，对工件台整个运动过程进行合理的轨迹规划是十分必要的。本文对光刻机工件台运动过程中硅片扫描路径规划问题、步进扫描运动中的轨迹规划问题以及双工件台换台过程中的最优控制等问题进行研究。首先，对硅片扫描过程进行路径规划，提炼出该问题的数学模型，并将该问题转化为旅行商问题，然后利用遗传算法设计优化方案，最后利用MATLAB仿真对硅片扫描路径规划问题进行求解。利用该方法所规划的最优扫描路径总路程比传统扫描方法减少了4.86%，有利于的提高了光刻机的产率。其次，对光刻机步进扫描运动的轨迹进行规划，详细分析了S曲线的运动轨迹情形，并推导出S曲线的实现算法，接下来对扫描运动设计了不同阶次S曲线，根据欧拉方程和变分法理论对步进运动设计了时间-冲击最优的改进5阶S曲线。然后对光刻机换台过程中的整个运动路径进行了优化，分析了几种双工件台换台方案，并对换台过程中的点对点运动设计了时间最优的bang-bang控制方法以及时间-冲击最优的控制方法。最后，建立了工件台掩模台系统粗-精部分的耦合模型和简化模型，并对所设计的步进扫描运动的优化轨迹进行仿真验证，比较不同阶次的曲线对控制系统性能的影响，仿真可知高阶S曲线可以获得更为平滑的运动轨迹，时间-冲击最优的改进S曲线可以得到时间、冲击力都比较理想的运动轨迹。接下来对换台过程中所设计的时间-冲击最优的控制方法进行仿真验证，所设计的优化方案明显优化了换台过程的时间和冲击力。最后搭建实验平台，设计主板卡任务程序以及运动控制卡程序，进行轨迹规划算法实验，当采用五阶S曲线作为参考位置信号时，粗动台达到了微米级跟踪精度的要求。