用于表征粒子的传感器布置的制作方法

1.本发明涉及一种用于表征(charakterisierung)粒子，尤其用于确定粒子位置、粒子速度、粒子加速度和/或粒子大小的传感器布置。本发明亦涉及一种(例如)用于euv辐射产生设备的、具有此传感器布置的光学布置。


背景技术：

2.粒子或粒子流的表征，例如，粒子的大小/体积、其位置或轨迹及其速度或飞行方向对于许多领域(诸如化学、制药或半导体产业)具有高相关性。尤其当粒子小时(即，在纳米及微米范围中的粒子大小的情况下)，且当粒子以高频流动时，所建立的传感器系统满足其限制。若粒子进一步地在液体中移动，则粒子的表征需要非常高的开销。


技术实现要素：

3.本发明所基于的任务是提供一种可用于不同类型的介质中尤其实时地表征粒子的传感器布置。
4.此任务通过一种传感器布置达成，其包括：发射器，发射器具有用于产生激光束的激光源和用于产生该激光束的场分布的模式转换装置，该场分布在各位置处具有局部强度及局部偏振方向的不同组合；聚焦光学器件，其用于将该激光束的该场分布聚焦或成像至由该粒子行进通过的焦平面中的至少一个测量区域上；接收器，其具有分析器光学器件，分析器光学器件用于求取至少一个测量区域中激光束的场分布的偏振相关的强度信号，接收器具有分析处理装置，该分析处理装置用于表征粒子，尤其用于基于偏振相关的强度信号，尤其基于强度信号的时间上的变化过程确定粒子位置、粒子速度、粒子加速度和/或粒子大小。
5.此处描述的传感器布置基于场分布或光学模式的产生，场分布或光学模式具有局部强度分布与局部偏振方向之间的唯一相关性。移动通过呈此光学模式的形式的测量区域的粒子引发场分布的强度及偏振两者的时间变化。通过相应的偏振/强度组合精确地对于一个子区域、或精确地对于光学模式的一个位置的唯一可分配性，能够确定(瞬时)粒子位置，并且基于强度信号的时间上的变化过程(亦粒子(即，粒子轨迹)的时间上的变化过程)来进行确定，即，分析处理装置构造用于计算回(zur
ü
ckzurechnen)空间坐标或轨迹。基于强度信号的时间上的变化过程，亦可确定(瞬时)粒子速度或其时间上的变化过程。可同样地确定粒子大小或其时间上的变化过程。在本说明书的意义中，粒子大小可理解为焦平面中的粒子的横截面积。粒子的表征在具有高速度的传感器布置的情况下可以在吉赫兹范围中进行，即，粒子的探测或表征可实时进行。
6.发射器包括激光源及模式转换装置两者。原则上，任何类型的激光适合作为激光源。例如，具有1550nm的激光波长及具有100mw的光学功率的激光二极管可用作激光源。在不限于传感器布置的基本原理的情况下，此激光源可借助具有不同激光波长的激光来取代。因此，所使用的传感器布置或测量方法可使用任何可用激光波长及多个激光波长(甚至
在可见光谱之外)的组合实施。因此，用于表征粒子的传感器布置可用于多个不同介质(气态、液态或固态)中。由激光源产生的激光束的横向模式轮廓通常是tem
00
，但激光源可视情况亦产生不同模式轮廓。
7.激光束可在发射器中借助具有(例如)呈透镜的形式的至少一个聚焦光学元件的聚焦光学器件聚焦至焦平面中，其中，由模式转换装置产生的场分布被成像至焦平面中。激光束可通过聚焦光学器件准直且视情况通过望远镜(teleskop)加宽，以便使射束横截面匹配于在射束路径中后接的模式转换装置，使得此装置被最佳地照明。聚焦光学元件的焦距匹配或能够匹配发射器与粒子流或待表征的粒子之间的期望的足够大的工作距离。焦平面中的测量区域形成一类“虚拟传感器表面”，该“虚拟传感器表面”能够实现粒子的远程表征而无需将传感器定位于焦平面中，或粒子的位置处。聚焦光学器件可包括反远距物镜(retrofokus-objektiv)。聚焦光学器件亦可具有用于调整焦平面中的焦点大小的变焦光学器件。
8.在一种实施方式中，模式转换装置构造用于产生具有径向对称偏振方向的激光束的场分布或产生具有直线型恒定的偏振方向的场分布。如上文描述，粒子传感器基于场分布或横向射束轮廓(即，垂直于激光束的传播方向)的光学横向模式及光学偏振模式的固有的关联模式转换组件构造用于(a)在激光束上施加附加的横向相位；及(b)局部地修改激光束的空间偏振。在聚焦期间，此在焦平面中产生电磁场分布，其中(a)振幅/强度及(b)偏振向量的方向(对应于偏振方向)的每个组合仅存在于射束轮廓的一个经唯一确定的横向位置处。这种场分布的一个示例是径向偏振，即，由tem01及tem10模式的叠加所描述的径向对称偏振分布。其他的示例是具有径向偏振且其中强度在一个方向上连续增加的场分布。以此方式，在一个线上的每个点具有不同强度，使得强度及偏振方向的组合可被唯一地分配给一个点。不同线上的点具有不同偏振方向且因此可同样地彼此区分。
9.在另一实施方式中，模式转换装置构造为(必要时分段的)相位板、衍射光学元件、光子晶体光纤或液晶。原则上，可执行横向相位的施加及不同光学元件处的偏振的局部修改。然而，通常，进行同一相同光学元件处的相位及偏振两者的变化(这例如通过上文描述的类型的光学元件能够实现)是有利的。
10.在另一实施方式中，激光源构造用于产生优选具有小于1ns的脉冲持续时间的脉冲激光束。原则上，激光源可构造用于产生连续波辐射(cw辐射)。在此处描述的实施例中，激光源涉及脉冲激光源或脉冲激光系统，例如，超短脉冲激光，借助激光源产生具有在皮秒范围中的脉冲持续时间的激光脉冲。脉冲激光束可用于扩大焦平面中的测量区域或虚拟传感器表面，如下文将更详细描述。应理解，亦可使用可在具有连续波辐射的运行模式与具有脉冲激光辐射的运行模式之间切换的激光源。
11.在另一实施方式中，发射器包括在射束路径中布置于模式转换装置之后的射束分离器装置，射束分离器装置用于将激光束分离成具有由模式转换装置产生的场分布的多个子射束，且聚焦光学器件构造用于将多个子射束聚焦至焦平面中的多个测量区域中。优选地，接收器包括用于分别借助不同延迟时间延迟多个子射束的(光学)延迟装置。在此情况中，焦平面中的虚拟传感器表面可以通过以下方式来扩大：在空间上接近彼此地产生多个测量区域。
12.为此目的，借助射束分离器装置，激光束被分离成分别具有由模式转换装置产生
的相同场分布的期望的多个子射束。聚焦光学器件将子射束聚焦至焦平面中通常呈规则布置(即，呈具有以n个列及以m个行布置的nx m个测量区域的栅格或阵列)的多个测量区域上。为此目的，聚焦光学器件例如可以包括多个聚焦透镜，或一个或多个透镜阵列。
13.可提供对应于传感器布置中的分析器光学器件或接收器的数目的n x m个子射束。在此情况中，可省略(光学)延迟装置，或若实际上需要此延迟，则此可通过分析器光学器件的强度信号的纯电子延迟来取代。
14.接收器中的延迟装置用于借助不同延迟时间在时间上如此延迟已行进通过相应的测量区域的偏振相关的强度信号或子射束，使得来自不同测量区域的脉冲子射束在不同时间进入分析器光学器件，且照射该处存在的光学探测器。延迟装置通常通过产生至分析器光学器件的、相应的子射束的不同光学路径长度而能够实现不同延迟。通过(光学)延迟装置，可借助单一的分析器光学器件分析处理多个子射束。
15.通过不同延迟，不同测量区域的空间分辨率可变换为时间分辨率，或变换为时变信号(时分复用)。为了简化通过相应的脉冲子射束产生的时变信号或偏振参数的分配，可产生触发值，其方式例如是：使用完全吸收测量区域或调变子射束之一，或者以这种方式调整子射束，使得其能够实现由分析器光学器件求取的偏振相关的强度信号至用于产生触发值或触发信号的测量区域的唯一分配。
16.在一种扩展方案中，射束分离器装置具有用于产生具有相同波长的多个子射束的衍射光学元件和/或至少一个微透镜阵列。在此实施方式中，在衍射光学元件处将激光束分离成分别具有(近似)相同波长的多个子射束。随后借助延迟装置的至少一个光学元件(例如，借助玻璃板或楔板)将空间上分离的子射束延迟至不同程度。
17.在一种替代的扩展方案中，射束分离器装置具有用于产生具有不同波长的多个子射束的衍射光学元件，且延迟装置优选构造为衍射或分散光学元件，其分别借助不同延迟时间来延迟具有不同波长的子射束。在此情况中，相应的子射束具有不同波长并且可借助衍射光学元件(例如，反射或透射光栅或色散光学元件)在空间上被分离，且通过对应延迟区段(诸如具有不同长度的玻璃光纤电缆)在时间上延迟至不同程度以用于复用(multiplex)。
18.原则上，延迟装置亦可具有衍射光学元件或光学元件(诸如偏转镜、楔板、棱镜或类似者)，以便通常在子射束进入接收器的分析器光学器件之前将其延迟至不同程度。为了在子射束入射至分析器光学器件中之前空间叠加该子射束，具有抗反射涂层的折射光学元件可设有波长相关的反射比或可具有抗反射涂层中的梯度，使得具有不同波长的子射束被叠加。
19.接收器通常包括用于在激光束或激光束的子射束入射至分析器光学器件之前对其进行准直的准直光学器件。用于求取偏振相关的强度(即，相依于偏振方向的强度(或等效地，相应的功率)的分析器光学器件可以不同方式构造。为此目的，分析器光学器件具有例如可以以光电二极管(例如，pin二极管)的形式构造的、通常非位置解析的至少一个探测器。为了在不同(线性)偏振方向的情况下求取两个或两个以上强度，分析器光学器件例如可以包括固定偏振器及(例如)呈旋转λ/2延迟板的形式的偏振旋转装置。然而，可移动光学元件的使用对于以ghz范围中的频率进行的快速分析处理是不利的。因此，分析器光学器件不包括可移动光学元件是有利的。
20.在一种实施方式中，分析器光学器件包括用于将分析器光学器件的射束路径分离成第一探测射束路径及第二探测射束路径的(几何)射束分离器。几何射束分离器例如可以以射束分离器立方体(strahlteiler-w
ü
rfels)或类似者的方式构造，且其可用于以固定预定的比率(例如，50:50)将激光束的功率分离到两个探测射束路径。
21.在一种扩展方案中，第一探测射束路径包括第一偏振射束分离器以及第一光学探测器及第二光学探测器，且第二探测射束路径包括第二偏振射束分离器以及第三光学探测器及第四光学探测器。例如呈光电二极管(例如，(小)pin二极管)的形式的光学探测器能够实现10ghz以及更高的采样率或分辨率。已证明四个探测器的使用有利于由偏振相关的强度确定场分布的偏振参数(斯托克斯(stokes)参数)，如下文将更详细描述。光学探测器匹配于激光束或子射束的(多个)波长。光学探测器或pin二极管可构造为自由射束二极管或光纤耦合二极管(单模或多模)。后者具有受杂散光影响较小的优点。所使用探测器确定取样期间的最大可能时间分辨率。
22.在一种扩展方案中，分析器光学器件具有要么在第一偏振射束分离器之前、要么在第二偏振射束分离器之前将激光束(或激光束的相应的子射束)的偏振方向旋转达45
°
的偏振旋转装置。偏振旋转装置可以(例如)涉及适合定向的λ/2延迟板。已证明四个探测器分别探测垂直于彼此定向的两个偏振方向(0
°
及90
°
或45
°
及135
°
)的功率或强度对于求取偏振参数是有利的。两个探测射束路径之间的偏振方向旋转达45
°
简化由偏振相关的强度求取偏振参数(见下文)。除偏振旋转装置之外，两个探测射束路径或分析器光学器件中的激光束的经反射及经透射的射束分量是可互换的。
23.在另一扩展方案中，从分析器光学器件的(几何)射束分离器到第一至第四光学探测器的光学路径长度具有相同大小。已证明有利的是，分析器光学器件中的光学路径长度或自射束分离器至探测器的光学路径长度具有相同长度，使得在光学探测器处求取的偏振相关的强度信号之间不出现飞行时间差。对于仅使用一个激光束的情况，不仅在分析器光学器件中的光学路径长度、而且还有从焦平面至四个探测器的光学路径长度具有相同大小。
24.在另一实施方式中，分析处理装置构造用于由第一探测器及第二探测器的所求取的偏振相关的强度形成一个和信号和/或差信号，和/或由第三探测器及第四探测器的所求取的偏振相关的强度形成另一和信号和/或另一差信号。分析处理装置构造用于由第一探测器及第二探测器或者第三探测器及第四探测器的偏振相关的强度产生和信号或差信号。由分别在已在两个正交定向偏振方向上求取的两个强度之间的和或差，可确定测量区域中的场分布的偏振参数。偏振参数通常涉及所谓的斯托克斯参数的两个或多个，但原则上亦可确定描述测量区域中的场分布的偏振状态的其他参数。基于和信号及差信号，可同时确定粒子位置或粒子速度及粒子大小。
25.分析处理装置中和信号或差信号的形成可在读出电子器件中被动地通过定向耦合器或主动地通过电子放大器(运算放大器)进行，以便增加信噪比并且因此增加传感器布置的分辨率。读出电子器件的速度匹配于光电二极管的带宽。分析处理装置的读取电子器件被集成到接收器中。分析处理装置的剩余部分可同样地安置在接收器中，或接收器的壳体中，但也可能的是，例如若在分析处理计算机或类似者上进行计算，则分析处理装置的一部分亦可通过接口连接至接收器。
26.在一种扩展方案中，分析处理装置构造用于由和信号和/或由另一和信号计算粒子大小。由于相对小测量区域及分析处理期间的高时间分辨率，为了简化，可假定分别地仅单粒子行进通过测量区域，即，所求取的偏振相关的强度可被唯一地分配给一个粒子。由在第一探测器及第二探测器处求取的偏振相关的强度得出的和信号与已行进通过测量区域的激光束的总强度(斯托克斯参数s0)成正比。总强度或和信号越低，测量区域被粒子越大地遮蔽，即，粒子或其在焦平面中的横截面越大。可比较和信号与一个或多个阈值以便将经探测粒子按其大小分类。必要时，为此目的，读出电子器件可包括(必要时)具有可调整阈值的一个或多个电子比较器。借助校准或通过将具有已知粒子大小的粒子递送至测量区域，所探测的粒子的大小可不仅相对地而且亦绝对地确定。粒子根据其粒子大小或根据其粒子横截面的分类可以(例如)在约100nm至5000nm的大的大小间隔内进行。
27.在另一扩展方案中，分析处理装置构造用于，基于差信号和/或基于另一差信号，计算焦平面中或测量区域中的粒子位置、粒子速度和/或粒子加速度。为此目的，可分析处理差信号的时间上的变化过程，通常两个差信号的时间上的变化过程，其可涉及两个斯托克斯参数s1、s2，斯托克斯参数描述偏振的线性分量。另外，和信号或斯托克斯参数s0亦可用于此目的。由于焦平面中的场分布的偏振分布与强度分布之间的相关性，可重建测量区域中的粒子位置并且因此基于时间上的变化过程重建粒子轨迹。为此目的，测量区域中的位置可能被提前分配给各斯托克斯向量s0、s1、s2且储存于一表中。基于时间上的变化过程或斯托克斯向量s0、s1、s2，亦可确定测量区域中的粒子的速度及加速度。
28.如上文结合粒子大小的计算描述，粒子轨迹与目标轨迹的偏差例如可以借助电子比较器探测，比较器比较必要时具有可调整的阈值的差信号。针对其中偏差太大的情况，控制或调节干涉必要时可在其中产生粒子或预定粒子轨迹的程序中进行。目标轨迹可尤其涉及粒子的预定的恒定的目标位置，粒子应保持在该位置处。通过在ghz范围中的时间分辨率，甚至能够实时确定与该目标位置的非常小的偏差。
29.借助发射器及接收器，可在焦平面中的两个空间方向上确定粒子位置、粒子速度、粒子加速度和/或粒子大小。为了行进通过测量区域的粒子的全部三个空间方向上的表征，使用单个的发射器-接收器对通常是不足的。
30.在另一实施方式中，传感器布置包括另一发射器，另一发射器用于将另一激光束聚焦于与测量区域中的焦平面相交的另一焦平面中，以及用于接收另一激光束的另一接收器。分析处理装置构造用于确定三个空间方向上的粒子位置、粒子速度、粒子加速度和/或粒子大小。另一发射器及另一接收器可尤其构造成具有与上文描述的发射器及接收器相同的结构，且可构造用于确定在另一焦平面中的两个空间方向上的粒子位置、粒子速度、粒子加速度和/或粒子大小。由于另一焦平面及所述焦平面在由粒子进行通过的测量区域中相交，故分析处理装置可供用于表征行进通过测量区域的粒子的全部三个空间方向上的全部信息。焦平面及另一焦平面垂直于彼此定向是有利的。
31.在另一实施方式中，发射器包括具有出射窗的壳体，且接收器包括具有入射窗的壳体，焦平面形成在具有出射窗的壳体与具有入射窗的壳体之间。发射器及接收器的壳体通过窗气密地密封，使其免受待检查的粒子及介质影响。粒子的经投射测量表面及路径曲线在位于两个气密封闭之壳体之间的焦平面中被探测。
32.在另一实施方式中，发射器及接收器或更确切地说其壳体固定地彼此连接。发射器及接收器可通过固定的、不可释放连接彼此连接；例如，发射器及接收器可紧固至c框架。发射器与接收器之间的固定连接亦可构造为可释放的；例如，发射器及接收器可通过插塞连接固定地彼此连接。固定的连接确保发射器及接收器布置成彼此相距预定距离且如期望地相对于彼此定向，即，通常具有平行定向的入射窗及出射窗。
33.替代地，传感器布置的发射器及接收器不是固定地彼此连接。在此情况中，发射器及接收器最初相对于彼此定向且在此定向中稳定化(被动的实施)。替代地，发射器及接收器不是固定地而是以光学连接彼此连接，或发射器及接收器相对于彼此的定向借助激光束的主动稳定化维持(主动的实施)。为了激光束的稳定化，例如，与低于粒子读出频率的采样率组合的分析器光学器件的全部探测器的和信号的变动可用作稳定性准则在此情况中，和信号在显著长于粒子读出频率的周期内被集成。由于较长集成时间，源自例如发射器与接收器之间的热漂移的、发射器与接收器之间的长时间漂移在和信号中可见。通过发射器及接收器根据和信号的适合的相对于彼此移位和/或旋转作为稳定性准则，可维持发射器与接收器之间的光学连接或定向。替代地或附加地，摄像机(见下文)的信号亦可用作稳定性准则。
34.在另一实施方式中，接收器包括用于将激光束的辐射分量耦合输出(auskoppeln)至位置解析探测器上，尤其至摄像机上的另一射束分离器。借助另一射束分离器，可将激光束的任何期望的功率部分耦合输出至摄像机上以用于程序观察(prozessbeobachtung)。程序观察可尤其用于待检查的粒子相对于激光束的初始定向。发射器及接收器的定向的上述主动稳定化亦可借助摄像机的输出信号进行，此信号被用作稳定性准则。摄像机可整合至接收器中。替代地，接收器可具有耦合输出窗，在该耦合输出窗处在摄像机的方向上从接收器中耦合输出经耦合输出辐射部分。
35.本发明的其他方面涉及一种尤其用于euv辐射产生设备的光学布置，其包括：真空腔室，粒子可被递送至该真空腔室；传感器布置，其如上文描述般构造，用于表征、尤其是确定真空腔室中的粒子的粒子位置、粒子速度、粒子加速度和/或粒子大小。如上文描述，传感器布置可在许多应用领域中使用以便表征固态、液态或气态粒子，或粒子流。
36.例如，传感器布置可用于表征euv辐射产生设备的真空腔室中的粒子或粒子流。这种euv辐射产生设备通常包括用于产生驱动器激光束的驱动器激光布置，以及用于将驱动器激光束递送至上文描述的真空腔室的射束递送装置。驱动器激光束聚焦在真空腔室的目标区域中，其中引入呈锡粒子或锡小滴的形式的目标材料。在驱动器激光束的辐射下，相应的粒子进入电浆状态且接着发射euv辐射。被引导至目标区域的目标材料的粒子以及在激光束照射目标材料之后(在目标材料的蒸发之后)产生的粒子可借助上文描述的传感器布置来表征。应理解，传感器布置亦可在其他应用领域中用于表征粒子，例如，用于表征煤烟粒子等。
附图说明
37.本发明的其他优点可在描述及附图中得出。同样地，上文提及的特征及下文提及的特征可独立地使用，或多个特征可以任何期望的组合使用。所示出及描述的实施例不应被解释为穷举性清单，而是具有用于描述本发明的示例性的性质。
38.图1a示出用于表征行进通过发射器与接收器之间的焦平面中的测量区域的粒子的传感器布置的示意性表示；
39.图1b示出具有另一发射器及另一接收器的类似于图1a的传感器布置的示意性表示；
40.图2a、图2b示出构造用于产生焦平面中的多个测量区域的传感器布置的示意性表示；
41.图3示出包括用于表征真空腔室中的粒子的传感器布置的euv辐射产生设备的示意性表示；及
42.图4示出通过模式转换装置产生的两个场分布的示意性表示。
43.在附图的以下描述中，相同附图标记用于相同或功能上等效的组件。
具体实施方式
44.图1a示意性地示出传感器布置1的示例，其包括用于发射激光束3的发射器2及用于接收激光束3的接收器4。发射器2包括用于产生激光束3的激光源5，该激光源5在所示出示例中涉及二极管激光，二极管激光具有取决于应用、选自约180nm与约10000nm之间的波长范围的激光波长。在激光束3的射束路径中，在激光源5之后接着为呈用于准直激光束3的准直透镜6的形式的准直光学器件。经准直的激光束3随后照射模式转换装置7且由呈聚焦透镜8(具有焦距f)的形式的后续的聚焦光学器件聚焦至焦平面9上，具体而言，至对应于焦平面9中的激光束3的聚焦区(fokuszone)的测量区域10上。
45.传感器布置1用于表征行进通过测量区域10的粒子p，其在图1a中以在垂直于激光束3的传播方向z的xy平面中的详细图示中示出。借助传感器布置1，可确定行进通过测量区域10的粒子p的粒子位置p
x
、py、粒子速度v
x
、vy及粒子大小或粒子直径d。
46.为了能够实现这一点，模式转换装置7(其在所示出示例中构造为分段相位板，且其可替代地构造为例如光子晶体光纤、液晶或衍射光学元件)在焦平面9中产生如在图4a中示出的场分布11。由模式转换装置7产生的场分布11经径向对称地偏振，即，场分布11的局部偏振方向r(x,y)始终相对于激光束3的射束轮廓的中心径向定向。激光束3在场分布11中的局部强度i(x,y)形成径向偏振模式。图4a中示出的场分布11(该场分布11示出tem
01
及tem
10
模式的叠加)借助模式转换装置7由激光束3在自激光源5射出时所具有的tem
00
模式轮廓(modenprofil)产生。
47.图4a中示出的场分布11具有特定特征(besonderheit)，即，其在场分布11及因此测量区域10的每个位置x、y处具有局部强度i(x,y)及局部偏振方向r(x,y)的不同组合，即，没有任何位置x、y的场分布11的不仅偏振方向r(x,y)、而且强度i(x,y)均一致。这能够实现场分布11的各位置x、y精确地至强度i(x,y)及偏振方向r(x,y)的一个组合的唯一分配。
48.图4b示出场分布11a，其同样地具有结合图4a描述的特性，使得各位置x、y可被唯一地分配给一个偏振/强度组合。与图4a中示出的场分布11相比，偏振方向r(x,y)在图4b中示出的场分布11a中径向延伸。强度i(x,y)在场分布11a内沿着经定义方向连续增加。
49.图4a、图4b中示出的场分布11、11a的性质可用于以上文描述的方式表征粒子p，而在此无需执行位置解析的测量。为此目的，在行进通过测量区域10之后，激光束3首先由呈布置于接收器4中的准直透镜12的形式的准直光学器件准直。经准直的激光束3通过第一几
何射束分离器13进入分析器光学器件14。在第一射束分离器13处，激光束3的辐射部分(例如，辐射功率的约50％)被耦合输出且不进入分析器光学器件14。激光束3的辐射功率的剩余50％照射第二几何射束分离器15，在该第二几何射束分离器15处，激光束3(或确切地说其辐射功率)同样在第一探测射束路径16a与第二探测射束路径16b之间以50:50的比率分离。
50.在第一探测射束路径16a中，由第二射束分离器15传输的激光束3照射将激光束3分离成垂直于彼此线性偏振的两个分量的第一偏振射束分离器17a。具有0
°
的偏振角的激光辐射的强度i1在此中由第一探测器18a检测，而垂直于其偏振(即，具有90
°
的偏振角)的激光辐射的强度i2由第二探测器18b检测。在第二探测射束路径16b中，由第二射束分离器15反射的激光束3照射第二偏转射束分离器17b，但在此之前，该激光束行进通过呈λ/2延迟板19的形式的、将激光束3的偏振状态旋转达45
°
的偏振旋转装置。在第二偏振射束分离器17b处反射的辐射部分(其偏振方向具有45
°
的偏振角)的强度i3由第三探测器18c探测。对应地，由第二偏振射束分离器17b传输的辐射部分(其偏振方向具有135
°
的偏振角)的强度i4由第四探测器18d检测。因此，借助四个探测器18a至18d，检测四个偏振相关的强度信号i1至i4。
51.在所示出示例中，光学探测器18a至18d涉及发光二极管或确切地说pin二极管，其容许在ghz范围中的取样。在图1a中示出的示例中，探测器18a至18d以pin二极管的形式体现为自由射束二极管。分析器光学器件14包括用于将激光束3的四个经线性偏振的部分聚焦至相应的pin二极管18a至18d上的聚焦透镜。替代地，光学探测器18a至18d例如可以构造为光纤耦合的pin二极管。光学探测器18a至18d可经调谐至激光束3的波长或针对激光束3的波长被优化。然而，这种优化并非绝对必要，因为由si、ingaas或ge组成的通常的半导体探测器18a至18d良好涵盖上文指定的波长范围。强度信号i1、i2、i3、i4借助如下文更详细描述的分析处理装置20分析处理。
52.在所示出示例中，发射器2由壳体23与周围环境屏蔽开。对应地，接收器4亦由壳体24与周围环境屏蔽开。为了激光束3的出射，出射窗21a形成于发射器2的壳体23上。对应地，入射窗21b形成于接收器4的壳体24上，用于激光束3在行进通过测量区域10之后入射至接收器4中。接收器4包括耦合输出窗21c，透过该耦合输出窗21c将由第一几何射束分离器13传输的激光束3的辐射部分从接收器4中耦合输出至呈摄像机22的形式的位置解析探测器上。摄像机22用于程序观察且可例如用于识别、必要时校正粒子p或粒子流相对于焦平面9的定向。窗21a至21c能够实现将发射器2及接收器4与周围环境屏蔽开，使得传感器布置1可用于探测不同液态、气态或固态介质。
53.发射器2及接收器4被紧固至框架25以用于相对于彼此的定向。框架25以相对于彼此的恒定距离及恒定角度定向的方式固持发射器2及接收器4，并且能够实现发射器2及接收器4的光轴的同轴定向。作为所示出示例的替代，例如可通过插塞连接将发射器2及接收器4可释放地彼此连接。同样可能的是，发射器2及接收器4彼此不连接，但最初使其相对于彼此定向(被动定向)或借助主动的射束稳定化使其相对于彼此定向(主动定向)。在后一种情况中，发射器2及接收器4相对于彼此的定向借助主动的激光束稳定化来维持。为此目的，例如，可使用由摄像机22产生的信号，其用作发射器2及接收器4相对于彼此的定向的稳定性准则。在给定足够长整合时间的情况下，全部探测器18a至18d的和信号i1 i2 i3 i4亦用
作稳定性准则。
54.为了表征粒子p，在分析处理装置20中由第一探测器18a及第二探测器18b的偏振相关的强度i1、i2形成分别对应于斯托克斯参数s0及斯托克斯参数s1的和信号i1 i2及差信号i
1-i2。对应地，由在第三探测器18c及第四探测器18d处确定的偏振相关的强度i3、i4形成另一和信号i3 i4及另一差信号i
3-i4。在此情况中，另一差信号i3-i4对应于斯托克斯参数s2。相应的和信号i1 i2、i3 i4及相应的i
1-i2、i
3-i4的形成可在分析处理装置20中借助被动的电子组件(例如，借助定向耦合器)，或借助主动组件(例如，借助运算放大器)进行。分析处理装置20的读出电子器件的速度匹配于探测器18a至18d的带宽。
55.分析处理装置20构造用于，基于和信号s0(或者说i1 i2)计算粒子大小d。在此情况中，使用和信号s0与已行进通过测量区域10的激光束3的总强度成正比的事实。若测量区域10由粒子p部分地或必要时完全覆盖，则激光束3的总强度及因此同样和信号s0的值皆减小。对应地，亦可分析处理另一和信号i3 i4以便计算粒子大小d。基于和信号s0的值，亦可例如通过例如借助具有不同大阈值(其与粒子p的相应的大小类别相关联)的比较器比较和信号s0的值来将粒子p按其大小分类。
56.分析处理装置20亦构造用于，基于差信号s1并且基于另一差信号s2确定焦平面9中粒子p的粒子位置p
x
、py。必要时，和信号s0(或另一和信号i3 i4)可另外用于此目的。为了位置确定，分析处理装置20可例如具有表(tabelle)或类似者，该表或类似者将测量区域10中的位置p
x
、py分配给各组合s1、s2或视情况至各组合s0、s1、s2。基于差信号s1、s2的时间上的变化过程，可确定测量区域10中的粒子p的轨迹。基于差信号s1、s2的时间上的变化过程，亦可进一步确定在焦平面9中的相应的粒子位置p
x
、py处的粒子速度v
x
、vy及粒子加速度a
x
、ay。
57.由于由相应的偏振相关的强度信号i1、i2、i3、i4计算和或差以用于表征粒子p，因此必要的是：在分析器光学器件14中不出现与四个探测器18a至18d的时间偏移或飞行时间差。为了防止所述时间偏移或飞行时间差，分析器光学器件14构造成，从将激光束3分离成第一探测射束路径16a与第二探测射束路径16b的射束分离器15至四个探测器18a至18d的光学路径长度分别具有相同长度。
58.图1b示出传感器布置1，其包括图1a的发射器2及接收器4，以及具有与图1a的发射器2及接收器4相同的设计的另一发射器2a及另一接收器4a。另一发射器2a包括用于将另一激光束3a聚焦于另一焦平面9a(其垂直于图1的焦平面9定向)中的另一聚焦装置(未示出)。焦平面9及另一焦平面9a在测量区域10中相交。另一接收器4a的另一分析处理光学器件(未表示)能够实现确定另一焦平面9a中的粒子p的粒子位置p
x
、pz、粒子速度v
x
、vz及粒子加速度a
x
、az。由于两个焦平面9、9a在测量区域10的在x方向上延伸的线性区段中相交，故分析处理装置20可使用附加的信息以便确定行进通过测量区域10的粒子p在全部三个空间方向x、y、z上的粒子位置p
x
、py、pz、粒子速度v
x
、vy、vz及粒子加速度a
x
、ay、az。对应地，分析处理装置20亦可确定在全部三个空间方向x、y、z上的粒子大小d
x
、dy、dz。
59.图2a、图2b中示出的传感器布置1与图1a、图1b中示出的传感器布置1的区别基本上在于，代替于一个测量区域10，在焦平面9中产生多个测量区域(通过示例表示其的三个测量区域10a至10c)。为了产生多个测量区域10a至10c，将激光束3分离成对应多个子射束(在图2a、图2b中通过示例表示其的三个子射束3a至3c)的射束分离器装置26布置在模式转换装置7之后的射束路径中。三个子射束3a至3c由经适合地修改的聚焦光学器件3聚焦至三
个测量区域10a至10c中，所述三个测量区域10a至10c在焦平面9中彼此间隔开地布置。通常，测量区域8a至8c、...在焦平面9中以规则的布置(测量栅格)的方式布置。通过将激光束3分离成多个子射束3a至3c，可显著扩大借助传感器布置1可在焦平面9中监测的区域。
60.图2a、图2b中示出的传感器布置1的激光源5以脉冲方式运行，即，其构造用于产生激光脉冲、或者说脉冲的激光束3。因此，在射束分离器装置或射束分离器光学器件处产生的、行进通过三个测量区域10a至10c的子射束3a至3c在其进入接收器4时同样地被脉冲激发。接收器4包括延迟装置27以便分别借助不同延迟时间δta、δtb、δtc来延迟子射束3a至3c，使得其时间偏移地进入分析器光学器件14，并且被分配给不同测量区域10a至10c的强度信号i1、i2、i3、i4时间偏移地照射探测器18a至18d。可以此方式进行时分复用，使得被分配给不同测量区域10a至10c的强度信号i1、i2、i3、i4的分析处理可按时间顺序进行。视情况，若相应的子射束3a至3c产生可唯一地识别(不变)的强度信号i1、i2、i3、i4，则子射束3a至3c之一可用作用于分析处理装置20中的分析处理的触发信号。这例如可以以下情况下实现：相应的子射束3a至3c被遮挡，其方式是例如测量区域10a至10c之一基本上吸收对应子射束3a至3c。
61.针对射束分离器装置26及延迟装置27的实现，存在不同可能性：在图2a中示出的示例中，射束分离器装置26构造为衍射光学元件(衍射光栅)且用于产生具有不同波长λa、λb、λc的多个子射束3a至3c。对应地，延迟装置27构造为衍射光学元件，例如，构造为反射或透射光栅，或构造为色散光学元件，用于借助分别不同延迟时δta、δtb、δtc来延迟具有不同波长λa、λb、λc…
的子射束3a至3c。
62.在图2b中示出的示例中，射束分离器装置26包括用于产生具有相同波长λa、λb、λc的多个子射束3a至3c的至少一个微透镜阵列。为了在焦平面9中产生测量区域10a至10c的栅格状布置，射束分离器装置26例如可以包括圆柱透镜阵列。作为微透镜阵列的替代例或补充，亦可在射束分离器装置26中使用产生具有实质上相同波长λa、λb、λc的多个子射束3a至3c的衍射光学元件。在此情况中，延迟装置27通常包括例如呈玻璃板或楔板的形式的至少一个分散光学元件。
63.如图2b中指示，在此情况中，聚焦光学器件8可包括多个聚焦透镜以便将相应的子射束3a至3c聚焦至测量区域10a至10c上。原则上，聚焦光学器件8以及在图2a、图2b中未示出的准直光学器件12可包括球面、非球面、消色差透镜、交叉圆柱透镜或grin透镜。应理解，作为透射光学元件的替代例或补充，聚焦光学器件8及准直光学器件12亦可包括反射光学元件。
64.结合图1a、图1b及图2a、图2b描述的传感器布置1可在许多不同应用中用于表征粒子p。下文将参考euv延迟产生装置30(举例而言，基于图3)更详细描述这种应用。euv延迟产生装置30包括射束源31、具有三个光学放大器或放大器载物台33a至33c的放大器布置32、射束导引装置34(未详细示出)及聚焦装置35。聚焦装置35用于将由射束源31产生且由放大器布置32放大的驱动器激光束31a聚焦于其中引入粒子p的真空腔室38中的目标区域36上。粒子p或各个锡滴被用作目标材料且通过驱动器激光束31a辐射。在此情况中，锡滴进入电浆状态且发射euv辐射，euv辐射借助集光器镜37聚焦。在图3中示出的示例中，集光器镜37包括供激光束31a进行通过的开口。在所示出示例中，射束源31包括两个co2激光，以便产生预脉冲及主脉冲，预脉冲及主脉冲共同地在放大器布置32中被放大且被聚焦至目标区域36
上。射束源31与放大器布置32共同地形成euv辐射产生装置30的驱动器激光布置39。
65.如在图3中可同样地看出，传感器布置1的发射器2及接收器4安装在真空腔室38上。焦平面9(该焦平面中形成一个或多个测量区域10、10a至10c)延伸穿过具有呈锡滴的形式的粒子p的目标区域36。借助传感器布置1，可检查粒子p或其至目标区域36的移动，且确定其的移动或轨迹。粒子p的大小，或在相应的锡滴通过驱动器激光束31a蒸发期间产生的较小粒子的大小亦可借助传感器布置1确定。在蒸发期间产生的粒子p的轨迹或速度亦可通过传感器布置1探测。