光刻机的机械原理是其实现高分辨率、高重复精度和高产能的基础支撑。相比光源和光学系统常被视为“核心”，机械系统则是光刻机稳定运行的“骨架与肌肉”，它直接决定了设备能否在纳米尺度下实现精准定位、平稳运动和长期一致性。

首先，光刻机最核心的机械部件之一是晶圆台和掩模台。晶圆台用于承载并移动硅晶圆，掩模台用于固定和定位掩模版。二者之间的相对位置精度，直接决定了电路图形是否能准确转移。在先进光刻机中，晶圆台和掩模台的定位精度通常要求达到纳米甚至亚纳米级别。这意味着机械结构不仅要具有极高的加工精度，还要在高速运动中保持形变极小、振动可控。

为了实现这种精度，光刻机广泛采用气浮或磁浮支撑原理。晶圆台并非直接与机械导轨接触，而是悬浮在一层极薄的气膜或磁场之上。气浮支撑通过向导轨表面均匀喷出洁净气体，使运动平台与基座之间几乎没有机械接触，从而显著降低摩擦和磨损，提高运动的平稳性和重复性。磁浮方式则利用电磁力实现无接触支撑与驱动，在理论上可以获得更高的动态响应和更低的振动。

在驱动方式上，光刻机通常采用直线电机而非传统旋转电机加丝杠的结构。直线电机可以直接将电能转化为直线运动，避免了机械传动中的间隙、弹性变形和反向死区问题。这种驱动方式使晶圆台能够在高速扫描和精确定位之间快速切换，同时保持极高的轨迹精度，是实现扫描式曝光的重要机械基础。

机械结构的刚性与稳定性同样至关重要。光刻机的机架通常采用高稳定性材料，如花岗岩、陶瓷或特殊金属合金。这些材料具有热膨胀系数小、内部应力低、阻尼性能好的特点，可以有效减小环境温度变化和外界振动对系统精度的影响。通过整体式结构设计，机架能够将各个关键部件固定在一个高度稳定的参考框架内，形成统一的几何基准。

在纳米级加工条件下，振动控制是机械原理中的重点难题。哪怕是来自地面的微弱振动、空气流动或设备内部电机的加减速，都可能影响曝光精度。因此，光刻机通常配备多级减振系统，包括被动隔振和主动隔振。被动隔振通过弹性支撑和阻尼结构吸收振动，主动隔振则利用传感器实时检测振动信号，并通过执行器产生反向力进行补偿。这种闭环控制方式，使设备能够在复杂环境中保持“相对静止”的工作状态。

位置测量与反馈是光刻机机械原理中不可分割的一部分。虽然它属于测量与控制领域，但与机械运动高度耦合。光刻机普遍使用激光干涉仪或光栅尺，对晶圆台和掩模台的位置进行实时测量。这些测量系统可以精确感知平台的位移、速度和姿态变化，并将数据反馈给控制系统，对机械运动进行即时修正。正是这种“测量—反馈—调整”的闭环机制，使机械系统能够突破传统加工精度的限制。

此外，热管理也是光刻机机械原理中的隐性关键因素。设备运行过程中，电机、电子元件和光源都会产生热量，温度变化会引起机械结构的微小膨胀或收缩。为了避免这种热变形影响定位精度，光刻机在机械设计中会引入恒温控制、对称结构设计和主动热补偿策略，使温度变化对几何精度的影响降到最低。

总体来看，光刻机的机械原理并不是简单的“运动与支撑”，而是一整套在极限精度下运行的综合工程体系。它通过无接触支撑、高刚性结构、精密驱动、振动隔离和实时反馈控制，使设备能够在高速、高负载条件下实现纳米级稳定运动。