EP3914946A1

EP3914946A1 - Haltevorrichtung für eine optische faser

Info

Publication number: EP3914946A1
Application number: EP20711038.8A
Authority: EP
Inventors: Axel Grabowski
Original assignee: Physik Instrumente PI Se and Co KG
Current assignee: Physik Instrumente PI Se and Co KG
Priority date: 2019-02-06
Filing date: 2020-02-05
Publication date: 2021-12-01
Also published as: JP3235999U; DE102019102965A1; CN217739555U; WO2020160731A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Haltevorrichtung (1) für eine optische Faser (2) oder ein Faserbündel bzw. Faserarray zur Anordnung an einer Positioniervorrichtung (3), wobei die Haltevorrichtung (1) einen Armabschnitt (4) und einen Halteabschnitt (5) umfasst, und ein proximales Ende (6) des Armabschnitts (4) zur Anordnung an der Positioniervorrichtung (3) ausgebildet ist, und sich an einem distalen Ende (7) des Armabschnitts (4) der Halteabschnitt (5) zur Halterung der optischen Faser (2) befindet, und an dem Armabschnitt (4) benachbart zu der optischen Faser (2) wenigstens zwei platten- oder scheibenförmige kapazitive Sensorelemente (10) angeordnet sind zur gleichzeitigen Bestimmung eines Abstands und einer Lage zwischen der optischen Faser (2) und einem Element oder einer Struktur, gegenüber dem bzw. der die optische Faser (2) positionierbar ist.

Description

Haltevorrichtung für eine optische Faser

[0001] Die Erfindung betrifft eine Haltevorrichtung für eine optische Faser gemäß den Ansprüchen 1 bis 10, sowie eine Positioniervorrichtung mit einer solchen Haltevorrichtung gemäß Anspruch 11 und ein Verfahren zur gleichzeitigen Bestimmung eines Abstands und einer Lage bei der Positionierung einer optischen Faser gegenüber einem Element unter Verwendung einer solchen Haltevorrichtung gemäß den Ansprüchen 12 und 13.

[0002] Durch die immer weiter fortschreitende Miniaturisierung in der Elektronik und dem Wunsch nach immer höheren Übertragungsgeschwindigkeiten von Informationen wird in vielen Bereichen der Industrie daran gearbeitet, die Informationen mit Licht zu übertragen und die Verarbeitung der optischen Informationen direkt auf Chipebene zu realisieren.

[0003] In der Halbleiterindustrie werden normalerweise auf sogenannten Wafern eine Vielzahl von integrierten Schaltkreisen (Integrated Circuits oder ICs) gefertigt. Die einzelnen ICs umfassen dabei eine große Anzahl von Mikro- und Nanostrukturen. Um Informationen aus der IC-Struktur direkt in lichtleitende Elemente, wie z.B. eine einzelne optische Faser oder in ein Bündel von optischen Fasern einzukoppeln, ist es nötig, die Faser bzw. die Fasern in die Nähe der Oberfläche der Mikrostrukturen zu bringen, um Informationen für Testzwecke auszulesen, oder die Faser/n direkt in die richtige Position zu bringen, um sie in einem weiteren Prozessschritt mit einer Mikrostruktur zu verbinden, beispielsweise durch einen

Klebeprozess. Der zuerst beschriebene Testprozess ist wichtig, um schon frühzeitig im Halbleiterfertigungsprozess herauszufinden, welche der bereits gefertigten Strukturen nutzbar sind und welche nicht. Mit diesem Wissen kann dann entschieden werden, welche der Strukturen weiter prozessiert werden.

[0004] Wenn im Folgenden von einer bzw. der optischen Faser die Rede ist, so ist darunter nicht zwangsläufig eine einzelne Faser gemeint, sondern auch ein Bündel von optischen Fasern, z.B. in einer Array-Anordnung. Eine explizite Unterscheidung wird nur dann getroffen, wenn es für das Verständnis des entsprechenden Teils der Beschreibung als notwendig erachtet wird. Die optische Faser kann in der Anwendung entweder dafür verwendet werden, um davon ausgesendetes Licht beispielsweise in ein optisches Element eines Substrats oder Wafers einzukoppeln, öder es kann beispielsweise Licht aus einem solchen optischen Element in die Faser eingekoppelt werden.

[0005] In der Anwendung muss die optische Faser bewegt werden können, um sie in eine optimale Position in Relation zu einem anderen Element, etwa einem optischen Element, welches an einem Wafer angebracht oder in dieses integriert ist, bringen zu können. Zur Positionierung wird die Faser zusammen mit einem Faserhalter typischerweise an einem

Positioniersystem angebracht, welches es erlaubt, die optische Faser in Relation zu dem optischen Element zu bewegen. Hierbei kann es günstig sein, die Faser in drei translatorischen und drei rotatorischen

Freiheitsgraden zu bewegen. Es sei angemerkt, dass der Abstand zwischen der Vorderseite der optischen Faser und der Oberfläche des Wafers typischerweise in der Größenordnung zwischen 5pm und 500pm liegt. In einer überlagerten, durch eine Elektronik gesteuerten Routine, ist es dann möglich, die Faser optimal in Relation zur Oberfläche bzw. in Relation zu dem optischen Element zu positionieren. Optimal bedeutet hierbei zumeist, dass ein Maximum an Licht aus dem optischen Element des Wafers in die Faser eingekoppelt bzw. aus der Faser in das optische Element eingekoppelt wird. Während dieses gesamten Prozesses ist es hilfreich, den Abstand der Faser in Relation zur Oberfläche bzw. zu dem optischen Element genau zu kennen bzw. permanent zu messen. Dies kann insbesondere als Kollisionsschutz der Faser dienen, um eine Berührung mit der Oberfläche des Wafers oder des optischen Elements auszuschließen.

[0006] Aus der US 7 183 759 B1 ist eine Einkoppeloptik mit einem

Abstandssensor zur Positionierung eines Faserarrays gegenüber einem Wafer bekannt, bei welcher an einem Faserarrayhalter eine Vielzahl parallel zueinander angeordneter optischer Fasern angeordnet sind, und an dem Faserarrayhalter beabstandet zu den Fasern ein kapazitiver Sensor zur Bestimmung eines Abstands zwischen den Facetten der optischen Fasern und optischen Elementen des Wafers angeordnet ist.

[0007] Der schematischen Figur 19 und dem entsprechenden Teil der

Beschreibung in Spalte 20, Zeilen 37 bis 54 der US 7 183 759 B1 ist lediglich die prinzipielle bzw. schematische Anordnung des Faserarrays und des kapazitiven Sensors an dem Faserarrayhalter zu entnehmen, Details zur spezifischen Ausgestaltung fehlen hingegen. Es wird von der Anmelderin angenommen, dass die optischen Fasern des Faserarrays in schräger Ausrichtung gegenüber dem Faserarrayhalter angeordnet sind (d.h. aus der Darstellungsebene heraustretend), wie dies die Figuren 3A bis 3C nahelegen. Gleichzeitig wird angenommen, dass ein kapazitiver Sensor mit einem Aufbau wie in Figur 1 dieser Erfindung skizziert in dem Faserarrayhalter versenkt angeordnet ist und seine Ausdehnung in einer zur Ausrichtung der Faser parallelen Richtung deutlich größer ist als Figur 19 der US 7 183 759 B1 zu entnehmen. Bei solchen angenommenen Randbedingungen wird die Anordnung des kapazitiven Sensors

gegenüber den Fasern, nämlich seitlich dazu beabstandet,

nachvollziehbar, denn bei einer Anordnung des kapazitiven Sensors hinter den optischen Fasern (bezüglich einer Blickrichtung auf die Fasern bzw. die Darstellungsebene zu) resultierte insbesondere bei naher Anordnung des kapazitiven Sensors zu den optischen Fasern eine Kollisionssituation zwischen den schräg verlaufenden optischen Fasern und dem nach oben austretenden kapazitiven Sensor bzw. dessen elektrischer Zuleitungen wie in Figur 2 der vorliegenden Erfindung verdeutlicht.

[0008] Die in Figur 19 der US 7 183 759 B1 gezeigte Darstellung der Anordnung zwischen dem kapazitiven Sensor und dem Faserarray ist jedoch insofern nachteilig, als sich der Abstand zwischen den einzelnen Fasern zu dem kapazitiven Sensor deutlich voneinander unterscheidet, so dass bei einer etwaigen Verkippung des Faserarrayhalters um eine Achse, die senkrecht zu der Längserstreckungsrichtung des Faserarrayhalters verläuft, nur hinsichtlich der dem kapazitiven Sensor nächstgelegenen optischen Faser eine vergleichsweise genaue Abstandsbestimmung möglich ist, während diese mit zunehmenden Abstand bezüglich der anderen optischen Fasern zu dem kapazitiven Sensor ungenauer wird. Im ungünstigsten Fall kommt es während der Positionierung der Fasern gar zu einem Kontakt zwischen den weiter entfernt liegenden optischen Fasern und den entsprechenden optischen Elementen des Wafers.

[0009] Figur 3 der vorliegenden Erfindung verdeutlicht mit den Abbildungen a) und b) in einer jeweiligen Draufsicht auf die Flaltevorrichtung 202 gemäß Figur 2 eine mögliche Fehlerquelle bei der Positionierung einer Mehrzahl an einer Flaltevorrichtung 202 angeordneten optischer Fasern 204 - ausgeführt als Faserbändchen - gegenüber dem an dem Waferhalter 207 angeordneten Wafer 206 bzw. der Oberfläche des Wafers 206. Im optimalen Fall gemäß Figur 3a) sind die optischen Fasern 204 parallel zu der Oberfläche des Wafers 206 ausgerichtet, so dass die entsprechenden Positionierungsroutinen erwartungsgemäß funktionieren. Wenn jedoch gemäß Figur 3b) eine ungewünschte Verkippung der Flaltevorrichtung 202 (hier: Verkippung um eine Achse, die parallel zur

Flaupterstreckungsrichtung der Flaltevorrichung 202 verläuft) vorliegt, kann es im schlimmsten Fall passieren, dass mit einer der optischen Fasern justiert und das Optimum der Einkopplung gegenüber einem an dem Wafer 206 angeordneten optischen Element gesucht wird, während gleichzeitig eine andere optische Faser der Reihe oder des Arrays mit der Oberfläche des Wafers 206 kollidiert.

[0010] Der vorliegenden Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, eine

Flaltevorrichtung für eine optische Faser bereitzustellen, mit deren FHilfe eine optimierte Bestimmung bzw. Einstellung der Position und der Lage wenigstens einer an der Flaltevorrichtung angeordneten optischen Faser gegenüber einem weiteren Element, insbesondere einem optischen Element, ermöglicht ist, so dass zum Einen eine optimierte bzw.

maximierte Einleitung von Licht durch die optische Faser in das optische Element resultiert, und zum Anderen Kollisionen zwischen der optischen Faser und dem optischen Element sicher vermieden werden. [0011] Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Haltevorrichtung gemäß Anspruch 1 , wobei die sich daran anschließenden Unteransprüche wenigstens zweckmäßige Weiterbildungen beschreiben.

[0012] Es wird demnach ausgegangen von einer Haltevorrichtung für wenigstens eine optische Faser, wobei die Haltevorrichtung einen Armabschnitt und einen Halteabschnitt aufweist, und ein proximales Ende des Armabschnitts zur Anordnung an einer Positioniervorrichtung ausgebildet ist und sich an einem distalen Ende des Armabschnitts und beabstandet zu seinem proximalen Ende der Halteabschnitt befindet. Der Armabschnitt hat in vorteilhafter Ausgestaltung eine langgestreckte und vorzugsweise gerade Form und erstreckt sich dabei entlang einer entsprechenden

Haupterstreckungsrichtung. Der Armabschnitt kann hierbei auch einfach oder mehrfach abgeknickt sein und sich im Wesentlichen entlang einer Haupterstreckungsrichtung erstrecken. Unter einer Erstreckungsrichtung ist in jedem Fall eine Richtung zu verstehen, die zumindest einen Anteil hat, der von dem proximalen Ende zu dem distalen Ende des

Armabschnitts weist.

[0013] Der Halteabschnitt umfasst eine Haltefläche, deren Flächennormale eine zu einer Haupterstreckungsrichtung des Armabschnitts abweichende Ausrichtung aufweist, und an der Haltefläche ist ein Halteelement für eine klemmende Halterung der optischen Faser angeordnet. Auf diese Weise ist eine zu der Haupterstreckungsrichtung des Armabschnitts geneigte Anordnung bzw. Halterung der optischen Faser einfach realisierbar, so dass insbesondere eine rückreflexionsfreie Einkopplung von Licht durch die optische Faser beispielsweise in ein optisches Element, gegenüber dem die optische Faser positioniert werden soll, ermöglicht ist.

[0014] An dem Armabschnitt der Haltevorrichtung sind in benachbarter Position zu der optischen Faser wenigstens zwei dünne und platten- oder scheibenförmige kapazitive Sensorelemente zur gleichzeitigen

Bestimmung eines Abstands und einer Lage zwischen der an der

Haltevorrichtung angeordneten optischen Faser und einem Element, vorzugsweise einem optischen Element, oder einer Struktur, gegenüber dem bzw. der die optische Faser positionierbar ist, angeordnet. Dabei können die kapazitiven Sensorelemente an der Oberfläche der dem Element bzw. der Struktur zuwendbaren Seitenfläche der Haltevorrichtung angeordnet sein, oder aber wenigstens teilweise bezüglich dieser

Seitenfläche in den Armabschnitt eingesetzt oder eingelassen sein. Auch eine komplette Versenkung in dem Armabschnitt bzw. eine bündige Anordnung der kapazitiven Sensorelemente mit der entsprechenden Seitenfläche ist denkbar.

[0015] Durch die sich aus der Platten- bzw. Scheibenform ergebenden flachen und kompakten Bauweise der kapazitiven Sensorelemente besteht kaum eine Einschränkung hinsichtlich deren Anordnung an dem Armabschnitt bzw. in Relation zu der optischen Faser. Hierbei ist eine Anordnung möglich, bei welcher die kapazitiven Sensoren entlang einer

Haupterstreckungsrichtung des Armabschnitts hintereinander und dabei insbesondere in mit der Faser überdeckender Weise angeordnet sind, wobei das der optischen Faser nächstgelegene kapazitive Sensorelement äußerst nahe daran angeordnet werden kann. Zudem ist es aufgrund der flachen Bauform auf vergleichsweise einfache Art möglich, insbesondere eine Vielzahl von kapazitiven Sensoren an dem Armabschnitt bzw. dessen Seitenfläche anzuordnen, die dem Element oder der Struktur zuwendbar ist, gegenüber dem bzw. der die optische Faser positionierbar ist. Die kompakte Bauform solcher kapazitiven Sensorelemente geht mit einem vergleichsweise geringen Eigengewicht einher, so dass selbst bei der Verwendung einer Vielzahl solcher kapazitiven Sensorelemente eine Haltevorrichtung mit einem geringen Gesamtgewicht resultiert, das hohe Positioniergeschwindigkeiten bzw. eine hohe Positionierdynamik erlaubt.

[0016] Es kann von Vorteil sein, dass die wenigstens zwei kapazitiven

Sensorelemente in benachbarter Anordnung zusammen eine

Kreisabschnittsform und insbesondere eine Halbkreisform bilden, deren Kreissehne in der durch die Haltefläche aufgespannten Ebene liegt.

Hierdurch wird eine besonders nahe Anordnung der beiden kapazitiven Sensorelemente zu der optischen Faser ermöglicht.

[0017] Es kann zudem von Vorteil sein, dass die kapazitiven Sensorelemente derart nebeneinanderliegend angeordnet sind, dass ihr jeweils kürzester Abstand zu einer an dem Halteabschnitt angeordneten optischen Faser identisch oder im Wesentlichen identisch ist. Durch eine solche Anordnung der kapazitiven Sensorelemente, die im Wesentlichen quer zu der

Haupterstreckungsrichtung des Armabschnitts verläuft, gelingt zum Einen die Bestimmung eines Abstand zwischen der optischen Faser und einem Element bzw. einer Struktur, und zum Anderen die Bestimmung einer Verkippung des Armabschnitts um eine Achse, die parallel zu der

Haupterstreckungsrichtung des Armabschnitts verläuft.

[0018] Es kann weiterhin von Vorteil sein, dass die Haltevorrichtung zwei

kapazitive Sensorelemente umfasst, die entlang der

Haupterstreckungsrichtung des Armabschnitts hintereinanderliegend angeordnet sind, so dass der Abstand der beiden kapazitiven

Sensorelemente zu einer an dem Halteabschnitt angeordneten optischen Faser unterschiedlich ist. Durch eine solche Anordnung der kapazitiven Sensorelemente, die im Wesentlichen parallel zu der

Haupterstreckungsrichtung des Armabschnitts verläuft, gelingt zum Einen die Bestimmung eines Abstands zwischen der optischen Faser und einem Element bzw. einer Struktur, und zum Anderen die Bestimmung einer Verkippung des Armabschnitts um eine Achse, die im Wesentlichen quer zu der Haupterstreckungsrichtung des Armabschnitts verläuft.

[0019] Es kann darüber hinaus von Vorteil sein, dass die Haltevorrichtung drei kapazitive Sensorelemente umfasst, die derart an dem Armabschnitt angeordnet sind, dass die Linien, welche die Mittelpunkte benachbarter kapazitiver Sensorelemente miteinander verbinden, ein Dreieck bilden. Durch eine solche Anordnung der kapazitiven Sensorelemente gelingt zum Einen die Bestimmung eines Abstands zwischen der optischen Faser und einem Element bzw. einer Struktur, und zum Anderen die

Bestimmung von Verkippungen des Armabschnitts um folgende zwei Achsen: 1. um eine Achse, die im Wesentlichen quer zu der

Haupterstreckungsrichtung des Armabschnitts auf den Halteabschnitt zu verläuft, und 2. um eine Achse, die im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsrichtung des Armabschnitts auf den Halteabschnitt zu verläuft. [0020] Es kann außerdem von Vorteil sein, dass die Haltevorrichtung vier kapazitive Sensorelemente umfasst, die derart an dem Armabschnitt angeordnet sind, dass die Linien, welche die Mittelpunkte unmittelbar benachbarter kapazitiver Sensorelemente miteinander verbinden, zusammen ein Viereck bilden. Hierdurch ist es möglich, jeweils zwei kapazitive Sensorelemente und somit paarweise zur Messung gegen eine nicht geerdete Gegenelektrode zu verwenden, womit zum Einen die Bestimmung eines Abstands zwischen der optischen Faser und einem Element bzw. einer Struktur, und zum Anderen die Bestimmung von Verkippungen des Armabschnitts um folgende zwei Achsen gelingt: 1. um eine Achse, die im Wesentlichen quer zu der Haupterstreckungsrichtung des Armabschnitts auf den Halteabschnitt zu verläuft, und 2. um eine Achse, die im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsrichtung des Armabschnitts auf den Halteabschnitt zu verläuft.

[0021] Es kann vorteilhaft sein, dass die Breite oder der Durchmesser eines

kapazitiven Sensorelements wenigstens drei Mal größer als dessen Dicke ist, so dass dieses eine flache bzw. dünne Form aufweist. Von

besonderem Vorteil ist es hierbei, wenn die Breite oder der Durchmesser eines kapazitiven Sensorelements wenigstens zehn Mal größer ist als dessen Dicke. Damit haben die kapazitiven Sensorelemente eine für deren Anordnung an dem Armabschnitt der Haltevorrichtung optimierte Geometrie bzw. Flachheit, so dass gegebenenfalls die kapazitiven

Sensorelemente an der entsprechenden Oberfläche des Armabschnitts angeordnet bzw. angebracht sein können, ohne sie darin ganz oder teilweise zu versenken. Dies erlaubt eine besonders einfache Art der Fertigung der Haltevorrichtung bei gleichzeitig kompakten Abmessungen.

[0022] Zudem kann es vorteilhaft sein, dass der Abstand der Mittelpunkte

benachbarter kapazitiver Sensorelemente kleiner als 10 mm ist. Auch dies trägt zu einer sehr kompakten Ausführung der Haltevorrichtung bei.

[0023] Außerdem kann es für eine kompakte Ausführung der Haltevorrichtung vorteilhaft sein, dass der Abstand des Mittelpunkts jedes kapazitiven Sensorelements von der optischen Faser kleiner als 20 mm ist. Dies umfasst, dass selbst der Abstand des Mittelpunkts des von der optischen Faser am weitesten entfernten kapazitiven Sensorelements geringer als 20 mm ist.

[0024] Darüber hinaus kann es vorteilhaft sein, dass die kapazitiven

Sensorelemente derart in den Armabschnitt eingesetzt sind, dass sie bündig mit einer Seitenfläche der Haltevorrichtung abschließen.

Insbesondere von Vorteil ist hierbei das bündige Abschließen mit der Seitenfläche der Haltevorrichtung, die während der Positionierung der optischen Faser dem Element, also etwa einem optischen Element oder einem Substrat bzw. Wafer, zugewandt ist. Die resultierende Versenkung der kapazitiven Sensorelemente in dem Armabschnitt führt zu einer kompakten Haltevorrichtung, wobei die Sensorelemente gleichzeitig gegen einen mechanischen Angriff geschützt sind.

[0025] Die Erfindung betrifft zudem eine Positioniervorrichtung mit einer

Haltevorrichtung nach einer der vorstehend beschriebenen

Ausführungsformen.

[0026] Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur gleichzeitigen

Bestimmung eines Abstands und einer Lage bei der Positionierung einer optischen Faser gegenüber einem Element bzw. einer Struktur unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Haltevorrichtung, wobei die durch die kapazitiven Sensorelemente an einer einzelnen Position erhaltenen Messsignale sowohl der Bestimmung des Abstands, als auch der Lage der optischen Faser zu dem Element bzw. zu der Struktur dienen. Dies bedeutet, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht mehrere Positionen zeitlich hintereinander angefahren werden und anschließend aus den Messsignalen der kapazitiven Sensorelemente an den verschiedenen Positionen die Lage der optischen Faser bzw. der optischen Fasern gegenüber dem Element bzw. der Struktur bestimmt wird, was das erfindungsgemäße Verfahren sehr einfach und schnell macht.

[0027] Es kann hierbei von Vorteil sein, dass die kapazitiven Sensorelemente paarweise mit Wechselspannungssignalen aufweisend einen

Phasenunterschied von 180° beaufschlagt werden und das Element bzw. die Struktur, gegenüber dem bzw. der die optische Faser positioniert wird, ein Undefiniertes elektrisches Potential aufweist.

[0028] Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung werden deutlicher aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Figuren. Es zeigen:

[0029] Figur 1 : Kapazitiver Sensor nach dem Stand der Technik

[0030] Figur 2: Flaltevorrichtung für eine optische Faser nach dem Stand der Technik

[0031] Figur 3: Darstellung zur Verdeutlichung der Messproblematik bei einer verkippten Flaltevorrichtung gemäß Figur 2, wobei an der Flaltevorrichtung ein Faserarray angeordnet ist

[0032] Figur 4: Erfindungsgemäße Flaltevorrichtung für eine optische Faser

[0033] Figur 5: Positioniersystem mit einer Positioniervorrichtung und einer daran angeordneten erfindungsgemäßen Flaltevorrichtung

[0034] Figur 6: Darstellung zur Verdeutlichung eines Messprinzips mit den

kapazitiven Sensorelementen einer erfindungsgemäßen Flaltevorrichtung [0035] Figur 7 a) bis c) (nicht zur Erfindung gehörend): Unterschiedliche

Ausführungsformen einer Flaltevorrichtung mit einem einzigen kapazitiven Sensor

[0036] Figur 8 a) bis e): Unterschiedliche Ausführungsformen der

erfindungsgemäßen Flaltevorrichtung mit zwei oder drei daran

angeordneten kapazitiven Sensorelementen zur Abstands- und

Lagebestimmung nach einem ersten Messprinzip

[0037] Figur 9: Ausführungsform der erfindungsgemäßen Flaltevorrichtung mit vier daran angeordneten kapazitiven Sensorelementen zur Abstands- und Lagebestimmung nach einem zweiten Messprinzip

[0038] Figur 1 zeigt in einer schematischen Darstellung den internen Aufbau eines kapazitiven Abstandssensors 102 nach dem Stand der Technik. Dieser ist in zylindrischer Form ausgeführt, und der Kabelabgang mit dem in der Regel als Triaxialkabel ausgeführten Kabel 101 des Systems ist axial nach hinten bzw. in Figur 1 nach oben ausgeführt. Die Verwendung eines Triaxialkabels ist vorteilhaft, da das eigentliche Sensorsignal mit einer speziellen Art der Schirmung zurück zur entsprechenden Elektronik zu führen ist. Der Sensor 102 kann verwendet werden, um den Abstand zu einer Oberfläche eines als Gegenelektrode 105 fungierenden Objekts zu messen. Die Gegenelektrode muss dabei auf einem in Relation zur Elektronik des Sensors definierten elektrischen Potential liegen.

[0039] Der Sensor 102 weist zwei frontseitige Sensorflächen 108 und 110 auf.

Die Sensorfläche 110 wird für die eigentliche Kapazitätsmessung verwendet, während die zweite Sensorfläche 108 so angesteuert wird, dass das elektrische Feld zwischen dem Sensor 102 und der

Gegenelektrode 105 im Bereich der inneren Elektroden so homogen wie möglich ist. Eine Messelektrode 107 und eine Schutzelektrode 103 des kapazitiven Abstandssensors 102 sind als zylindrische Teile ausgeführt und koaxial zueinander angeordnet. Das Gesamtsystem ist nach außen hin durch einen Sensorkörper bzw. ein Sensorgehäuse 111

abgeschlossen, der bzw. das typischerweise geerdet ist und damit auf GND-Potential liegt, um den Sensor nach außen hin elektrisch neutral zu halten. Die einzelnen Teile sind durch elektrisch isolierende Elemente 104 und 109 voneinander getrennt. Im oberen Bereich des Sensors ist ein Hohlraum 112 vorgesehen, der es erlaubt, die einzelnen Elektroden und die Außenelektrode mit dem Kabel 101 zu verbinden. Das Kabel 101 ist mittels eines als Zugentlastung fungierenden Anschlusselements 106 fest mit dem Sensorgehäuse 111 verbunden.

[0040] Figur 2 zeigt eine Haltevorrichtung für eine optische Faser nach dem

Stand der Technik mit einem kapazitiven Abstandssensor gemäß Figur 1. Die in Form eines Auslegers ausgeführte Haltevorrichtung 202 ist dabei an einer in Figur 2 nur schematisch angedeuteten Positioniervorrichtung 201 angeordnet, wodurch die optische Faser 204 gegenüber dem an einem Waferhalter 207 angeordneten Wafer 206 positioniert werden kann. An einer abgeschrägten Frontfläche der Haltevorrichtung ist ein Halteelement 205 vorgesehen, welches die optische Faser 204 in einer gewünschten Ausrichtung haltert. Die Ausrichtung ist dergestalt, dass es bei

Einkopplung von Licht in den Wafer zu keiner Rückreflexion des Lichts in die optische Faser kommt. Zu der optischen Faser 204 beabstandet ist in der Haltevorrichtung 202 ein kapazitiver Sensor 203 eingelassen, dessen Messoberfläche im Wesentlichen parallel zu der von dem Wafer 206 aufgespannten Ebene angeordnet ist.

[0041] Eine Anordnung des kapazitiven Sensors 203 so nahe wie möglich zu der optischen Faser 204 ist wünschenswert, um Messungenauigkeiten bezüglich der Abstandsmessung zwischen der optischen Faser 204 und dem Wafer 206 so gering wie möglich zu halten. Je näher jedoch der kapazitive Sensor an der optischen Faser bei der Flaltevorrichtung nach dem Stand der Technik gemäß Figur 2 platziert wird, umso größer ist die Wahrscheinlichkeit einer Kollision zwischen dem kapazitiven Sensor 203 und der optischen Faser 204, so dass eine beliebig nahe Anordnung des kapazitiven Sensors 203 zu der optischen Faser 204 ohne Änderung der Ausrichtung des kapazitiven Sensors ausscheidet.

[0042] Eine Anordnung des kapazitiven Sensors neben der optischen Faser, so dass der Abstand des kapazitiven Sensors 203 von der

Positioniervorrichtung 201 im Wesentlichen identisch ist zu dem Abstand der optischen Faser 204 von der Positioniervorrichtung 201 , und nicht - wie in Fig. 2 - dargestellt, hinter der optischen Faser, so dass der Abstand des kapazitiven Sensors von der Positioniervorrichtung kleiner ist als der Abstand der optischen Faser von der Positioniervorrichtung, ist normalweise unerwünscht, da typischerweise nicht nur eine solche Flaltevorrichtung bzw. ein entsprechendes Positioniersystem in einer Anordnung über dem Wafer genutzt wird, sondern zwei oder mehrere, wodurch beispielsweise über die optische Faser einer Flaltevorrichtung Licht in den Wafer eingekoppelt wird, und über die optische Faser einer anderen Flaltevorrichtung das in den Wafer eingekoppelte Licht wieder ausgekoppelt wird. Um es dabei zu ermöglichen, dass sich die optischen Fasern der beiden Flaltevorrichtungen so nahe wie möglich kommen können, sollte die Faser den alleinigen vordersten Punkt, im Idealfall die vorderste Spitze der Flaltevorrichtung, bilden.

[0043] Figur 4 zeigt eine erfindungsgemäße Flaltevorrichtung 1 mit einem

Armabschnitt 4, dessen proximales Ende 6 an einer in Figur 3 nur schematisch angedeuteten Positioniervorrichtung 3 angeordnet ist, um die Flaltevorrichtung 1 und damit die an ihr angebrachte optische Faser 2 gegenüber einem an einer als Wafer 8 ausgeführten Struktur

angebrachten oder darin integrierten optischen Element (in Figur 3 nicht gezeigt) zu positionieren bzw. auszurichten. Der Armabschnitt 4 hat eine abgewinkelte Form, jedoch erstreckt sich der Armabschnitt 4 im

Wesentlichen entlang einer Flaupterstreckungsrichtung HE bzw. der überwiegende Teil des Armabschnitts 4 erstreckt sich parallel zur

Flaupterstreckungsrichtung HE , wobei die Flaupterstreckungsrichtung HE bei der in Figur 4 gezeigten Anordnung im Wesentlichen parallel zu dem von einem Waferträger 81 unterstützten Wafer 8 verläuft.

[0044] An dem distalen Ende 7 des Armabschnitts 4 befindet sich ein

Flalteabschnitt 5 mit einer Flaltefläche 51 , deren Flächennormale eine zu der Flaupterstreckungsrichtung HE abweichende Ausrichtung aufweist und die Flaltefläche 51 somit schräg zu der Flaupterstreckungsrichtung HE verläuft. An der Flaltefläche 51 ist ein Flalteelement 55 für eine

kraftschlüssige und vorzugsweise klemmende Flalterung der optischen Faser 2 angeordnet. Es ist jedoch denkbar, die optische Faser 2 auch auf andere Weise in dem Flalteelement 55 zu halten, z.B. durch Formschluss oder durch Stoffschluss.

[0045] Aufgrund der schrägen Ausrichtung der Flaltefläche 51 gegenüber der Flaupterstreckungsrichtung HE des Armabschnitts 4 und der

entsprechenden Ausbildung des Flalteelements 55 ist auch die durch das Flalteelement 55 gehaltene optische Faser 2 schräg gegenüber der Flaupterstreckungsrichtung HE des Armabschnitts 4 ausgerichtet, so dass sich eine Ausrichtung der optischen Faser 2 gegenüber dem Wafer ergibt, welche von einer rechtwinkligen Ausrichtung abweicht. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass Licht durch die optische Faser 2 rückreflexionsfrei oder im Wesentlichen rückreflexionsfrei in das an dem Wafer 8

angeordnete oder darin integrierte optische Element einleitbar ist.

[0046] An der dem Wafer 8 bzw. dem daran angeordneten oder darin integrierten optischen Element zuwendbaren Seitenfläche 9 der Flaltevorrichtung 1 und unmittelbar benachbart zu der optischen Faser 2 sind wenigstens zwei platten- oder scheibenförmige kapazitive Sensorelemente 10 zur gleichzeitigen Bestimmung eines Abstands und einer Lage zwischen der optischen Faser 2 und dem optischen Element bzw. dem Wafer 8 angeordnet, wobei in Figur 4 nur eines der in Blickrichtung

hintereinanderliegend angeordneten kapazitiven Sensorelemente 10 zu sehen ist. Die kapazitiven Sensorelemente 10 sind teilweise in den Armabschnitt 4 eingesetzt bzw. eingelassen. Es ist jedoch ebenso denkbar, dass die kapazitiven Sensorelemente 10 komplett in den

Armabschnitt 4 eingelassen bzw. darin versenkt sind und deren

Oberfläche bündig mit der Seitenfläche 9 abschließt. Denkbar ist weiterhin, dass die kapazitiven Sensorelemente 10 überhaupt nicht in den Armabschnitt 4 eingelassen oder eingesetzt sind, sondern an der

Oberfläche der Seitenfläche 9 angeordnet und bevorzugt daran angeklebt sind.

[0047] Figur 5 zeigt ein Positioniersystem 60 mit der Flaltevorrichtung 1 gemäß Figur 4, der Positioniervorrichtung 3 und einer entsprechenden

Elektronikeinheit 50, welche mit der optischen Faser 2, zwei kapazitiven Sensorelementen 10 und der Positioniervorrichtung 3 verbunden ist. Mittels der Verbindung zwischen der optischen Faser 2 und der

Elektronikeinheit 50 ist es möglich, entweder Licht in die optische Faser 2 einzukoppeln, oder aber eine in die optische Faser 2 eingekoppelte Lichtmenge zu messen.

[0048] Die beiden kapazitiven Sensorelemente 10 (von denen in Figur 5 nur eines zu sehen ist) sind jeweils mittels des Kabels 101 mit der

Elektronikeinheit 50 verbunden, so dass die von den kapazitiven

Sensorelementen 10 erzeugten Messwerte von der Elektronikeinheit 50 ausgelesen werden können und dadurch Informationen über den Abstand der Haltevorrichtung 1 zu dem Wafer 8 und hierüber auch Informationen über die Position der Front der optischen Faser 2 in Relation zu der Oberfläche des Wafers 8 zur Verfügung stehen.

[0049] Weiterhin ist die Positioniervorrichtung 3 über ein Kabel 301 mit der

Elektronikeinheit 50 verbunden, wobei die von den beiden kapazitiven Sensorelementen 10 gemessenen Daten zur entsprechenden

Ansteuerung bzw. Regelung der Positioniervorrichtung 3 verwendet werden, um die Position der optischen Faser 2 in Relation zu der Oberfläche des Wafers 8 bzw. eines daran angeordneten oder darin integrierten optischen Elements in wenigstens zwei Freiheitsgraden und in bis zu sechs Freiheitsgraden einzustellen. Hierbei kann die

Elektronikeinheit 50 beispielsweise so kommandiert werden, dass der Abstand der optischen Faser in Relation zu der Oberfläche des Wafers 8 immer auf einem konstanten Abstand gehalten wird. Anschließend kann ein Suchalgorithmus gestartet werden, der es beispielsweise ermöglicht, in die optische Faser eingekoppeltes Licht zu detektieren und durch

Veränderung der Position der optischen Faser in Relation zur Oberfläche des Wafers bzw. des daran angeordneten oder darin integrierten optischen Elements die Einkoppeleffizienz zu maximieren. Somit wird die Position der optischen Faser in einem konstanten Abstand zu der

Oberfläche des Wafers 8 auf ein definiertes Optimum positioniert.

[0050] Über das Verbindungselement 30 ist die Positioniervorrichtung 3

mechanisch steif mit dem Waferhalter 81 und damit dem Wafer 8 verbunden.

[0051] Die Positioniervorrichtung 3 weist ein Antriebssystem aus

elektromechanischen und insbesondere piezoelektrischen Antrieben auf. Es ist jedoch ebenfalls ein Antriebssystem mit elektromagnetischen Antrieben oder eine Kombination aus unterschiedlichen Antriebssystemen denkbar. Bei der Positioniervorrichtung 3 handelt es sich um eine

Parallelkinematik in Form eines Hexapoden, also einer gegenüber einer Basis bewegten Plattform, wobei die Plattform über sechs

längenveränderliche Beine mit der Basis gekoppelt ist. Durch direkten oder indirekten Antrieb der sechs Beine lässt sich eine gewünschte Pose der Plattform im Raum und damit auch eine gewünschte Lage und

Position der optischen Faser 2 in Bezug auf den Wafer 8 einstellen.

Alternativ sind auch Positioniervorrichtungen auf der Basis

serienkinematischer Systeme möglich. Zur Verbesserung der

Positioniergenauigkeit ist es auch denkbar, parallel- oder

serienkinematische Systeme in Kombination mit piezoelektrischen

Antrieben zu betreiben. [0052] Neben dem in Figur 5 gezeigten Positioniersystem 60 mit nur einer

Positioniervorrichtung 3 ist es denkbar, zwei Positioniervorrichtungen 3 zur unabhängigen Positionierung von zwei optischen Fasern 2 vorzusehen. Eine solche Anordnung kommt beispielsweise dann zum Einsatz, wenn mit einer der optischen Fasern Licht in den Wafer eingekoppelt und mit der anderen der optischen Fasern Licht aus dem Wafer ausgekoppelt wird. Hierbei ist es notwendig, beide optische Fasern getrennt voneinander präzise gegenüber dem Wafer zu platzieren. Alternativ hierzu ist denkbar, dass die zweite Positioniervorrichtung elektronische Tastkopfspitzen bezüglich des Wafers positioniert, um beispielsweise gleichzeitig zu dem optischen Signal über die optische Faser auch elektronische Signale mittels der elektronischen Tastkopfspitzen ein- oder auszukoppeln.

[0053] Die kapazitiven Sensorelemente 10 können nicht nur zur kontinuierlichen Abstandsmessung verwendet werden (d.h. um die Position der optischen Faser gegenüber dem Wafer bzw. einer Oberfläche desselben konstant zu halten), sondern auch dazu, eine Kollision der optischen Faser 2 mit einer Oberfläche des Wafers zu verhindern. Dafür kann die Elektronikeinheit 50 so konfiguriert werden, dass bei Unterschreiten eines Mindestabstandes der optischen Faser gegenüber der Oberfläche des Wafers die

Positioniervorrichtung gestoppt wird, oder dass eine Warnung ausgegeben wird.

[0054] Figur 6 zeigt eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung eines Messprinzips unter Verwendung von zwei kapazitiven Sensorelementen 10. Hierbei hat die Oberfläche des Wafers 8, gegen die als

Gegenelektrode gemessen wird, keinen definierten Potentialbezug in Relation zur Elektronik 70 des kapazitiven Sensorsystems. Die

Abstandmessung mittels kapazitiver Sensoren verlangt normalweise nach einer Gegenelektrode mit einem definierten Potential. Wenn dies nicht gegeben ist, scheitern kapazitive Abstandsmessungen in der Regel. Die Messung einer Kapazität ist in den meisten Fällen als AC-Messung ausgeführt, was bedeutet, dass ein alternierendes Messsignal in den Messkondensator eingekoppelt und die Kapazität zwischen dem

Messkondensator und der Gegenelektrode gemessen wird. [0055] Bei dem in Figur 6 dargestellten Messprinzip haben die zwischen den kapazitiven Sensorelementen 10 und der Gegenelektrode gebildeten Plattenkondensatoren 120 und 130 keinen Potentialnullpunkt mehr. Um einen alternativen Potentialpfad zu generieren, ist es jedoch möglich, zwei kapazitive Sensorelemente zu verwenden, die einen gekoppelten

Stromfluss haben. Die beiden kapazitiven Sensorelemente 10 werden dabei mechanisch nebeneinander angebracht und in der AC-Ansteuerung mit einer Phasendifferenz von 180° angesteuert. Daraus resultieren zwei Strompfade 140 und 150, wodurch sich eine Verschiebung des Stroms zwischen den beiden kapazitiven Sensorelementen 10 ergibt. Somit ist eine kapazitive Messung möglich, ohne auf eine Gegenelektrode angewiesen zu sein, das auf einem definierten Potential liegt. Zur

Messung des Abstandes werden die beiden Abstandssignale der

Einzelsensoren voneinander abgezogen, um Rauschanteile zu reduzieren. Das Ergebnis ist dann der Abstand 160 des Mittelpunktes zwischen den beiden benachbarten kapazitiven Sensorelementen 10 von der Oberfläche der Gegenelektrode bzw. des Wafers 8.

[0056] Figur 7 zeigt in den Darstellungen a) bis c) drei unterschiedliche und nicht zu der Erfindung gehörende Ausführungsformen einer Flaltevorrichtung 1 mit einem einzigen daran angeordneten bzw. in diese eingesetzten kapazitiven Sensorelement 10. Die Darstellungen a) bis c) von Figur 7 zeigen jeweils die Flaltevorrichtung 1 in einer Blickrichtung auf die

Seitenfläche 9 zu. Die optische Faser 2 ist durch das Flalteelement 55 gehalten und dadurch in einer definierten Ausrichtung an der

Flaltevorrichtung 1 angeordnet. Es ist hierbei zu erkennen, dass die optische Faser 2 den vordersten Punkt der Flaltevorrichtung 1 darstellt, womit es möglich wird, beispielsweise zwei optische Fasern, wovon jede an einer eigenen derartigen Flaltevorrichtung 1 angeordnet ist, sehr dicht zueinander zu positionieren.

[0057] Gemäß Figur 7a) ist das kapazitive Sensorelement 10 als einzelnes

rundes Sensorelement umfassend eine Sensorelektrodenfläche 115 und eine Schutzelektrodenfläche 116 ausgeführt. Jedoch sind auch andere geometrische Formen des kapazitiven Sensorelements denkbar, wie etwa eine Rechteckform gemäß Figur 7b). Um noch näher an der Stelle der optischen Faser messen zu können ist es, wie in Figur 7c) gezeigt, auch denkbar, die Sensorelektrodenfläche 115 und die Schutzelektrodenfläche 116 des kapazitiven Sensorelements 10 jeweils in Form eines Flalbkreises auszuführen. Flierdurch wird es gleichzeitig ermöglicht, so dicht wie möglich an der Position der optischen Faser den Abstand der

Haltevorrichtung und darüber den Abstand der optischen Faser zu einer Oberfläche messen zu können, und den Sensor entlang der

Haupterstreckungsrichtung HE der Haltevorrichtung in Richtung auf das proximale Ende 6 zu hinter der optischen Faser 2 positionieren zu können.

[0058] Figur 8 zeigt in den Darstellungen a) bis e) fünf unterschiedliche

Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung 1 , wobei in den Darstellungen a) bis c) jeweils eine Haltevorrichtung mit zwei daran angeordneten kapazitiven Sensorelementen 10 gezeigt ist, während in den Darstellungen d) und e) von Figur 8 die dort jeweils gezeigte

Haltevorrichtung insgesamt drei kapazitive Sensorelemente 10 umfasst.

Mit den Anordnungen der kapazitiven Sensorelemente gemäß den

Figuren 8 a) bis e) ist vorgesehen, dass jedes kapazitive Sensorelement 10 für sich alleine gegen eine Gegenelektrode misst, die ein definiertes Potential aufweist.

[0059] Gemäß Figur 8a) sind die beiden kapazitiven Sensorelemente 10 an der Seitenfläche 9 des Armabschnitts 4 im Bereich des Halteabschnitts 7 angeordnet. Hierbei sind die kapazitiven Sensorelemente 10 zumindest teilweise in den Armabschnitt 4 eingelassen bzw. in diesem versenkt angeordnet. Beide kapazitiven Sensorelemente 10 weisen jeweils eine Sensorelektrodenfläche 115 und eine Schutzelektrodenfläche 116 auf und sind in Form eines Vierteilkreises ausgeführt. Durch die benachbarte und symmetrisch bezüglich der Haupterstreckungsrichtung HE des

Armabschnitts 4 ausgeführte Anordnung der kapazitiven Sensorelemente 10 bilden diese zusammen einen Halbkreis, dessen Kreissehne in der durch die Haltefläche 51 aufgespannten Ebene liegt. Das Halteelement 55 ist ebenfalls in Form eines Halbkreises bzw. als Halbkreisscheibe ausgeführt und liegt mit seinen ebenen Seiten bzw. Flächen an der Haltefläche 51 an. Im Zentrum des Halteelements 55 ist eine Öffnung vorhanden, durch welche die optische Faser 2 hindurchragt, die mittels des Halteelements 55 an dem Armabschnitt 4 bzw. an dessen

Halteabschnitt 7 angeordnet ist.

[0060] Die Vierteilkreisform der beiden kapazitiven Sensorelemente 10 und deren Anordnung zu einem Halbkreis, dessen Kreissehne mit der durch die Haltefläche 51 aufgespannten Ebene zusammenfällt, erlaubt die

nächstmögliche Platzierung der kapazitiven Sensorelemente 10 an der optischen Faser 2. Durch die entsprechende Ausbildung des

Halteelements 55 rückt die optische Faser 2 besonders nahe an die beiden kapazitiven Sensorelemente 10 heran.

[0061 ] Figur 8b) zeigt eine weitere Ausführungsmöglichkeit für eine

erfindungsgemäße Haltevorrichtung, bei welcher die beiden kapazitiven Sensorelemente 10, die jeweils eine Sensorelektrodenfläche 115 und eine Schutzelektrodenfläche 116 aufweisen, eine kreisrunde Form besitzen und im Bereich des Halteabschnitts 7 in benachbarter Anordnung an der Seitenfläche 9 derart angeordnet sind, dass sie teilweise in den

Armabschnitt 4 eingesetzt bzw. eingelassen sind. Eine gedachte Linie, welche die Mittelpunkte der beiden kreisförmigen kapazitiven

Sensorelemente 10 miteinander verbindet, verläuft im Wesentlichen quer zu der Haupterstreckungsrichtung HE des Armabschnitts 4. Aufgrund dieser Anordnung haben die Mittelpunkte der kapazitiven Sensorelemente einen im Wesentlichen identischen Abstand zu der optischen Faser 2. Das Halteelement 55 weist einen Stegabschnitt und einen kreisförmigen Abschnitt mit einer zentralen Öffnung auf, durch welche die optische Faser 2 hindurchragt.

[0062] Die Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung nach Figur 8c) unterscheidet sich von der gemäß Figur 8b) lediglich dadurch, dass die beiden kreisrunden kapazitiven Sensorelemente 10 entlang der Haupterstreckungsrichtung HE hintereinander angeordnet sind, so dass die Mittelpunkte der kapazitiven Sensorelemente einen unterschiedlichen Abstand zu der optischen Faser 2 aufweisen. [0063] Bei der Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung nach Figur 8d) weist dieses insgesamt drei kapazitive Sensorelemente 10 auf, die symmetrisch bezüglich der Haupterstreckungsrichtung HE an der Seitenfläche 9 des Armabschnitts 4 angeordnet sind. Dabei sind die kapazitiven Sensorelemente teilweise in den Armabschnitt 4 eingesetzt bzw. eingelassen. Drei gedachte Linien, welche jeweils die Mittelpunkte zweier benachbarter kapazitiver Sensorelemente 10 verbinden, bilden zusammen ein Dreieck. Eine andere mögliche Anordnung bei Verwendung von drei kapazitiven Sensorelementen 10 zeigt Figur 8e), wobei die beiden näher zu der optischen Faser 2 angeordneten kapazitiven

Sensorelemente 10 symmetrisch bezüglich der Haupterstreckungsrichtung HE angeordnet sind, während das dritte kapazitive Sensorelement 10 hinter einem der beiden vorgenannten kapazitiven Sensorelemente 10 in einer zur Haupterstreckungsrichtung HE parallelen Richtung angeordnet ist.

[0064] Figur 9 zeigt eine weitere Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung 1 mit vier kapazitiven Sensorelementen, wovon jeweils zwei als Paar gemeinsam gegen eine Gegenelektrode messen, die kein definiertes Potential aufweist. Die vier kapazitiven Sensorelemente 10 sind hierbei paarweise symmetrisch zu der Haupterstreckungsrichtung HE angeordnet. Die Anordnung der vier kapazitiven Sensorelemente 10 zueinander ist dergestalt, dass Linien, welche die Mittelpunkte unmittelbar benachbarter kapazitiver Sensorelemente miteinander verbinden, zusammen ein Viereck bilden.

[0065] Es versteht sich, dass die in den Figuren 8a) bis 8e) und in Figur 9

dargestellten kapazitiven Sensorelemente 10 andere geometrische Formen aufweisen können, beispielsweise die in Figur 7b) gezeigte quadratische Form.

[0066] Bezugszeichenliste

1 Haltevorrichtung

2 optische Faser

3 Positioniervorrichtung

4 Armabschnitt (der Haltevorrichtung 1) Halteabschnitt (der Haltevorrichtung 1)

proximales Ende (des Armabschnitts 4)

distales Ende (des Armabschnitts 4)

Wafer

Seitenfläche (des Armabschnitts 4)

kapazitives Sensorelement

Verbindungselement

Elektronikeinheit

Haltefläche (des Armabschnitts 4)

Halteelement

Positioniersystem

Elektronik

Waferhalter

Kabel (zur elektrischen Verbindung eines kapazitiven Sensorelements 10 mit der Elektronikeinheit 50) kapazitiver Abstandssensor

Schutzelektrode

isolierendes Element

Gegenelektrode

Anschlusselement

Messelektrode

Sensorfläche

isolierendes Element

Sensorfläche

Sensorgehäuse

Hohlraum

Sensorelektrodenfläche

Schutzelektrodenfläche

Plattenkondensator

Strom pfad

Strom pfad Abstand (des Mittelpunkts zwischen zwei kapazitiven

Sensorelementen und der Oberfläche einer Gegenelektrode)

Positioniervorrichtung

Haltevorrichtung

kapazitiver Sensor

optische Faser

Halteelement

Wafer

Waferhalter

Kabel (zur elektrischen Verbindung der Positioniervorrichtung mit der Elektronikeinheit)

Claims

Anspruch 1. Haltevorrichtung (1) für wenigstens eine optische Faser (2) zur Anordnung an einer Positioniervorrichtung (3), wobei die Haltevorrichtung (1) einen Armabschnitt (4) und einen Halteabschnitt (5) umfasst, und ein proximales Ende (6) des Armabschnitts (4) zur Anordnung an der Positioniervorrichtung (3) ausgebildet ist, und sich an einem distalen Ende (7) des Armabschnitts (4) der Halteabschnitt (5) zur Halterung der optischen Faser (2) befindet, wobei sich der Armabschnitt (4) wenigstens abschnittsweise entlang einer Haupterstreckungsrichtung (HE) erstreckt und der Halteabschnitt (5) eine Haltefläche (51) aufweist, deren Flächennormale eine zu der Haupterstreckungsrichtung (HE) abweichende Ausrichtung aufweist, und an dem Armabschnitt (4) benachbart zu der optischen Faser (2) wenigstens zwei platten- oder scheibenförmige kapazitive Sensorelemente (10) angeordnet sind zur gleichzeitigen Bestimmung eines Abstands und einer Lage zwischen der optischen Faser (2) und einem Element oder einer Struktur, gegenüber dem bzw. der die optische Faser (2) positionierbar ist. Anspruch 2. Haltevorrichtung (1) nach Anspruch 1 , wobei die benachbarte Anordnung der wenigstens zwei kapazitiven Sensorelemente (10) zusammen eine Kreisabschnittsform und insbesondere eine Halbkreisform bildet, deren Kreissehne in der durch die Haltefläche (51) aufgespannten Ebene liegt. Anspruch 3. Haltevorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die kapazitiven Sensorelemente (10) derart nebeneinanderliegend angeordnet sind, dass ihr jeweils kürzester Abstand zu einer an dem Halteabschnitt (5) angeordneten optischen Faser (2) identisch ist. Anspruch 4. Haltevorrichtung (1) nach Anspruch 1 mit zwei kapazitiven Sensorelementen (10), die entlang der Haupterstreckungsrichtung (HE) des Armabschnitts (4) hintereinanderliegend angeordnet sind, so dass sich ihr jeweiliger Abstand zu einer am dem Halteabschnitt (5) angeordneten optischen Faser (2) voneinander unterscheidet. Anspruch 5. Haltevorrichtung (1) nach Anspruch 1 mit drei kapazitiven Sensorelementen (10), die derart an dem Armabschnitt (4) angeordnet sind, dass Linien, welche die Mittelpunkte benachbarter kapazitiver Sensorelemente (10) miteinander verbinden, zusammen ein Dreieck bilden. Anspruch 6. Haltevorrichtung (1) nach Anspruch 1 mit vier kapazitiven Sensorelementen (10), die derart an dem Armabschnitt (4) angeordnet sind, dass Linien, welche die Mittelpunkte unmittelbar benachbarter kapazitiver Sensorelemente (10) miteinander verbinden, zusammen ein Viereck bilden.Anspruch 7. Haltevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Breite oder der Durchmesser eines kapazitiven Sensorelements (10) wenigstens drei Mal größer ist als dessen Dicke. Anspruch 8. Haltevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Abstand der Mittelpunkte benachbarter kapazitiver Sensorelemente (10) kleiner als 10 mm ist. Anspruch 9. Haltevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Abstand des Mittelpunkts jedes kapazitiven Sensorelements (10) von der optischen Faser (2) kleiner als 20 mm ist. Anspruch 10. Haltevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die kapazitiven Sensorelemente (10) derart in den Armabschnitt (4) eingesetzt sind, dass sie bündig mit einer Seitenfläche (9) der Haltevorrichtung

(1) abschließen.

Anspruch 11. Positioniervorrichtung (3) mit einer Haltevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

Anspruch 12. Verfahren zur gleichzeitigen Bestimmung eines Abstands und einer Lage bei der Positionierung einer optischen Faser (2) gegenüber einem

Element oder einer Struktur unter Verwendung der Haltevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die durch die kapazitiven

Sensorelemente (10) an einer einzelnen Position erhaltenen Messsignale sowohl der Bestimmung des Abstands, als auch der Lage der optischen Faser

(2) zu dem Element bzw. zu der Struktur dienen.

Anspruch 13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die kapazitiven Sensorelemente (10) paarweise mit Wechselspannungssignalen aufweisend einen

Phasenunterschied von 180° beaufschlagt werden und das Element bzw. die Struktur, gegenüber dem bzw. der die optische Faser (2) positioniert wird, ein Undefiniertes elektrisches Potential aufweist.