掩模台及硅片台的同步控制是步进扫描投影光刻机工作过程中的关键技术，两运动平台之间的同步性能直接影响到芯片的特征尺寸、套刻精度和光刻机的生产效率。本文以提高掩模台及硅片台同步性能为目标，对其同步运动控制展开研究。通过深入分析同步误差的特性，以及影响同步误差的主要因素；提出了提高同步性能的技术途径，设计了具有良好同步性能的控制器，实验验证了所设计的控制器对改善同步性能的有效性。从同步性能指标MA受同步误差中不同频率成分的影响、同步性能指标MSD与掩模台和硅片台跟踪误差相关性的关系以及系统同步误差的重复性三个方面对同步误差特性进行分析；指出影响同步误差的主要因素包括：被控对象的动力学特性、粗精叠层运动平台之间的动力学耦合以及同步运动控制器的设计；提出了同步控制器的设计方案。在系统动力学约束条件下对步进扫描投影光刻机的步进及扫描运动进行三阶轨迹规划算法研究；并从提高光刻机产率的角度出发，对硅片台的步进及扫描运动轨迹重叠，掩模台的扫描运动轨迹重叠以及掩模台与硅片台的同步运动时间匹配等内容进行规划分析。针对步进扫描投影光刻机掩模台及硅片台的粗精叠层结构、分析其动力学特性，从控制角度对粗精叠层运动平台的动力学模型进行简化；在建立的动力学模型基础之上，研究了粗精叠层结构的运动控制特性，拟采用粗动台跟踪精动台的运动控制方案，以减小粗精叠层结构中粗动台对精动台的耦合作用。掩模台及硅片台之间的同步运动主要表现为各自精动台之间的同步，对此本文提出了基于迭代学习的同步运动控制实现方法。通过前馈迭代学习与闭环反馈相结合，利用闭环作用提高系统的稳定性，迭代学习控制有效抑制重复性扰动，从而提高了系统的同步性能。对步进扫描投影光刻机同步运动控制进行模拟实验验证；实验结果表明，迭代学习同步运动控制算法显著提高了模拟运动平台的同步性能指标。