集光系统是极紫外光刻机的重要组成部分。集光系统主要包括收集系统和照明系统,传统的极紫外光刻机主要采用的Wolter I型的收集系统,由于这种收集系统在中间像点处收集的光是非均匀的,因此照明系统则必须采用特殊的复眼式科勒照明方式,这是一种光学积分器形式,这种光学积分器是由多个微小的反射镜组成的,制造工序复杂,成本也非常高。为了大批量生产,减小成本,本文将基于自由曲面的方法设计一种新型的收集系统。首先讨论了近几年的极紫外光刻机及其收集系统的发展情况;然后以极紫外理论知识和非成像的知识为基础,探讨了这种新型的自由曲面收集系统的设计方法,并根据收集系统的参数设计出满足要求的自由曲面;在构造自由曲面的过程中,首先在matlab中通过求解计算得到自由曲面的截面的离散点,并在Solid Works中得到收集系统3D模型;最后通过Tracepro软件仿真模拟验证所设计的收集系统,通过对照面能量和均匀度的分析,证明这种自由曲面的收集系统的可行性与正确性。为了方便数控机床加工,就需要得到相应的面型公式,于是对所得到的离散点进行高次幂线性拟合,最终得到最高次为7次的高次幂多项式的仿真结构符合设计要求。