照明系统是光刻机的重要组成部分,其主要功能是对激光光束进行扩束、整形和匀光。石英晶体x晶向具有本征双折射特点,以其原理制作的偏振装置可实现对光束偏振态的控制,配合离轴照明,能够进一步提高光刻机照明系统的分辨率和成像质量。受传统石英晶体生长工艺和晶体自范性限制,用于偏振装置的大口径石英波片(>?50 mm)一直是石英晶体研究的难题。本文利用平行定向生长水热工艺,系统调整温度、压力、矿化剂种类和浓度、节流挡板开孔率等参数,成功合成了可用于193 nm波长的高透过率石英单晶,并加工出已知报道的最大尺寸?160 mm石英波片坯料。实验过程中使用改进的框架籽晶法淘汰了可遗传腐蚀隧道缺陷,通过优化原料配比进一步降低Al~(3+)、Na~+等微量元素含量,控制升温曲线实现籽晶界面晶格匹配,从而淡化籽晶外延区域均匀性差异。对单晶样品进行微量元素含量、内透过率、双折射性能和光学均匀性表征,结果表明,石英晶体微量元素总含量控制在7×10~(-6)以内,内透过率达到99.80%/mm,双折射率差不均匀性低于0.029 7%,?140 mm有效通光口径内光学均匀性PV值达到3.9×10~(-6)。