(57)【要約】      （修正有）【課題】  半導体ウェーハのようなセンサ装置の製造環境に置いて、操作やメンテナンスを人手を介さずに自動的に行う方法が必要である。【解決手段】  センサー装置を維持及び・あるいは、処理するための装置、方法、システム、コンピュータープログラムであって、メンテナンスユニットにはセンサ装置と通信をおこなうため通信機器、センサ装置の電源を充電するための機器が含まれている。センサ装置は２次コイルとこれに接続された充電器を備え、メンテナンスユニット側の１次コイルと同調してメンテナンスユニットから電力の供給を受ける。また、センサ装置と、メンテナンスユニットはコイルを用いて無線通信を行う。メンテナンスユニットはセンサ装置を操作、維持すると共に外部情報源と通信し、センサ装置探知機及びデータ、校正係数、コマンドを記憶する記憶装置を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサー装置を維持し、貯蔵するためのメンテナンスユニットであって、センサー装置は電源を有しており、当該メンテナンスユニットは、センサー装置を収容するための標準的な機械式インターフェイスボックスあるいは前開き式の統一化されたポッドから成るハウジング、ハウジングに取り付けられている電源、センサー装置の電源を充電するために、メンテナンスユニットの電源と電気接続されている電力充電器から構成されている、メンテナンスユニット。
【請求項２】
センサー装置と情報通信をおこなう通信機器を有する、請求項１のメンテナンスユニット。
【請求項３】
メンテナンスユニットの電源が再充電可能なバッテリーからなる、請求項1のメンテナンスユニット。
【請求項４】
メンテナンスユニットの電源が、再充電可能なバッテリー、コンデンサー、光電池、電力機器を利用するための接続のうち、少なくともその１つからなる、請求項１のメンテナンスユニット。
【請求項５】
メンテナンスユニットの電源用の状態表示機をさらに有する、請求項１のメンテナンスユニット。
【請求項６】
センサー装置の電源用の状態表示機をさらに有する請求項１のメンテナンスユニット。
【請求項７】
センサー装置が半導体ウェーハー用の支持体を有する、請求項１のメンテナンスユニット。
【請求項８】
ハウジングが、半導体ウェーハーの基板、平面パネルディスプレイの基板、露光マスクの基板、プリント配線回路の基板からなるグループの中から選択された基板を保持するために設けられている、請求項１のメンテナンスユニット。
【請求項９】
センサー装置が、バッテリーと少なくとも一つのコイル屈曲部を有する実質的に平坦な形状の2次コイルを有し、2次コイルはバッテリーを充電するためにバッテリーと接続されており、電力充電器は、少なくとも2つのコイル屈曲部を有する実質的に平坦な形状の1次コイル有し、2つのコイル屈曲部のうち少なくとも1つは、時計方向に巻かれており、2つのコイル屈曲部のうち少なくとも1つは、半時計方向に巻かれており、1次コイルと実質的に平行で、異なった平面に1次コイルと近接して2次コイルを配置することによって、1次コイルに電力が通電された際には、2次コイルに電力が生じる、請求項１のメンテナンスユニット。
【請求項１０】
1次コイルの内側の半径と1次コイルの外側の半径の合計の約半分と等しくなるように、2次コイルの軸が１次コイルの軸と間隔をあけて配置されている、請求項9のメンテナンスユニット。
【請求項１１】
1次コイルの外側の半径が約1センチ〜約9センチであって、1次コイルの屈曲部の数が大体3個〜30個である、請求項9のメンテナンスユニット。
【請求項１２】
電力充電器が、1次コイルに、約0.1ＭＨｚ〜約4ＭＨｚの1次周波数帯で、約3ボルト〜約18ボルトの1次電圧を提供するように配置されている、請求項9のメンテナンスユニット。
【請求項１３】
電力充電器が、1次コイルに1次コイルの同調周波数、あるいは1次コイルの分数調波周波数である制御周波数を提供するように配置されている、請求項9のメンテナンスユニット。
【請求項１４】
センサー装置を維持し、貯蔵するためのメンテナンスユニットであって、メンテナンスユニットは、センサー装置を収容するためのハウジングと、センサー装置を操作し維持するための実行可能なコードを有する情報プロセッサーと、センサー装置と情報通信をおこなう通信機器から構成されている、メンテナンスユニット。
【請求項１５】
情報プロセッサーに電力を供給するための電源を有する、請求項14のメンテナンスユニット。
【請求項１６】
センサー装置の電源を充電するための電力を供給する電力充電器を有する、請求項14のメンテナンスユニット。
【請求項１７】
センサー装置を充電するために電力を供給する電力充電器を有し、センサー装置が、バッテリーと少なくとも一つのコイル屈曲部を有する実質的に平坦な形状の2次コイルを有し、2次コイルはバッテリーを充電するためにバッテリーと接続されており、電力充電器は、少なくとも2つのコイル屈曲部を有する実質的に平坦な形状の1次コイル有し、コイル屈曲部のうち少なくとも1つは、時計方向に巻かれており、コイル屈曲部のうち少なくとも1つは、半時計方向に巻かれており、1次コイルと実質的に平行で、異なった平面に1次コイルと近接して2次コイルを配置することによって、1次コイルに電力が通電された際には、2次コイルに電力が生じる、請求項14のメンテナンスユニット。
【請求項１８】
1次コイルの内側の半径と1次コイルの外側の半径の合計の約半分と等しくなるように、2次コイルの軸が１次コイルの軸と間隔をあけて配置されている、請求項17のメンテナンスユニット。
【請求項１９】
電力充電器が、1次コイルに、約0.1ＭＨｚ〜約4ＭＨｚの1次周波数帯で、約3ボルト〜約18ボルトの1次電圧を提供するように配置されている、請求項17のメンテナンスユニット。
【請求項２０】
通信機器が、センサー装置を充電するために電力を供給する電力充電器を有する、請求項14のメンテナンスユニット。
【請求項２１】
通信機器が、1次コイル、1次コイル内に交流電流を発生させることを可能にする発振電子回路、1次コイルの特性を調整することのできる電子回路、1次コイルの特性の変化を探知可能な電子回路から構成されている、請求項20のメンテナンスユニット。
【請求項２２】
通信機器が、制御周波数400kHz〜４MHzで１次コイルに電力を供給するように配置されている、請求項20のメンテナンスユニット。
【請求項２３】
1次コイルが周波数400kHz〜4MHzで直列に同調する、請求項21のメンテナンスユニット。
【請求項２４】
通信機器が、制御周波数を9.6kHz〜57.6kHzの間で変えることができるように設定されていて、変調には1次コイルに提供される電力の最大信号レベルの20％以下から80％以上の間での振幅が含まれる、請求項22のメンテナンスユニット。
【請求項２５】
通信機器が、制御周波数を変えられるように配置されていて、変調には制御周波数を約400kHz〜約4MHzの間で急速に変更することを含む、請求項22のメンテナンスユニット。
【請求項２６】
1次コイルの特性の探知される変化の中には、1次コイルの見かけのインピータンスの変化も含まれる、請求項21のメンテナンスユニット。
【請求項２７】
通信機器が、1次コイルに適用される制御電圧の振幅の変化を計測することによって、1次コイルの見かけのインピータンスの変化を計測できるように配置されている、請求項26のメンテナンスユニット。
【請求項２８】
見かけのインピータンスの変化が、周波数9.6kHz〜56.7kHzである、請求項27のメンテナンスユニット。
【請求項２９】
通信機器が、制御周波数を変えることができるように配置されていて、変調には1次コイルに適用される電気信号の振幅を変えることも含まれている、請求項22のメンテナンスユニット。
【請求項３０】
通信機器が、1次コイルに適用される電気信号の周波数を変えることができるように配置されている、請求項22のメンテナンスユニット。
【請求項３１】
ハウジング内にセンサー装置が存在していることを知らせるセンサー装置探知機を有する、請求項14のメンテナンスユニット。
【請求項３２】
データ、較正係数、コマンドの少なくとも1つを記憶する情報記憶装置を有する、請求項14のメンテナンスユニット。
【請求項３３】
外部電源から電力を受け取るコネクターを有する、請求項14のメンテナンスユニット。
【請求項３４】
外部情報源と通信をおこなう通信機器を有する請求項14のメンテナンスユニット。
【請求項３５】
センサー装置の少なくとも一部を収容するハウジング、センサー装置を操作し、維持するための実行可能なコードを有する情報プロセッサー、センサー装置と情報通信をおこなう通信機器、情報プロセッサーに電力を提供する電源、センサー装置を充電するために電力を提供する電力充電器、センサー装置探知機、センサー装置指向性探知機、データ、較正係数、コマンドの少なくとも1つを記憶する情報記憶装置、外部電源から電力を受け取るコネクター、外部情報源と通信をおこなうための第2の通信機器の組み合わせからなる、装置。
【請求項３６】
ハウジングが標準機械式インターフェイスボックス、前開き式の統一化されたポッド、ウェーハーカセットのいずれかにより構成されている、請求項35の組み合わせからなる装置。
【請求項３７】
ハウジングが、半導体ウェーハーカセットからなる、請求項35の組み合わせからなる装置。
【請求項３８】
ハウジングが、半導体ウェーハー、平面パネルディスプレイの基板、露光マスク基板のいずれかを保持するように構成されている、請求項36の組み合わせからなる装置。
【請求項３９】
基板を処理するための処理チャンバーと、少なくとも1つのセンサー装置を収容するためのセンサー装置メンテナンスチャンバーを有している基板処理ツール、電源と内部コミュニケイターを有するセンサー装置、電源を充電するためにセンサー装置と電気接続が可能なように配置されているセンサー装置収容チャンバー、内部コミュニケイターを通じてセンサー装置と通信可能なように配置されているセンサー装置メンテナンスチャンバーの組み合わせからなる、装置。
【請求項４０】
処理チャンバーが半導体ウェーハーの処理のために構成されている、請求項39の基板処理ツール。
【請求項４１】
処理チャンバーが平面パネルディスプレイの製造処理、あるいは露光マスクの製造処理のために構成されている、請求項39の基板処理ツール。
【請求項４２】
処理チャンバーが電子機器の製造処理のために構成されている、請求項39の基板処理ツール。
【請求項４３】
処理チャンバーが、エッチング、プラズマエッチング、露光後の焼き締め、化学的機械的平坦化、化学気相成長法、スパッタリング法、ドライ法、イオン注入、プラズマ化学気相成長法、フォトレジストの除去からなるグループの中から選択された処理のために構成されている、請求項39の基板処理ツール。
【請求項４４】
再充電可能なバッテリーとバッテリーを充電するための少なくとも1個のコイル屈曲部を有する実質的に平坦な形状の2次コイルを有するセンサー装置、2次コイルと接続されているバッテリー、2次コイルと誘導的に電気接続するための電力充電機からなる電力充電システムであって、当該電力充電器は少なくとも2つの同心のコイル屈曲部のある実質的に平坦な形状の1次コイルを有し、当該1次コイルのコイル屈曲部の少なくとも一つは時計方向に巻かれており、当該1次コイルのコイル屈曲部の少なくとももう1つは半時計方向に巻かれており、当該1次コイルはセンサー装置と実質的に同心になるように露出されており、当該1次コイルに電力が通電された際には、2次コイルに電力が生じるように、1次コイルと実質的に平行で、異なった平面に1次コイルに近接して2次コイルが配置されている、電力充電装置。
【請求項４５】
2次コイルは半径がRSであり、1次コイルは内側の半径がR1−RSであり、1次コイルは外側の半径がR1+RSであり、2次コイルの軸は1次コイルの軸からR1の距離だけ間隔があけられている、請求項44の電力充電装置。
【請求項４６】
センサー装置が、2次コイルから内部電流を受け取るために2次コイルと接続されている整流電子回路を有する、請求項44の電力充電装置。
【請求項４７】
2次コイルが約１ｃｍ〜約15ｃｍの半径を有し、大体3個〜30個の屈曲部を有する、請求項44の電力充電装置。
【請求項４８】
センサー装置が2次コイルから内部電流を受け取るために2次コイルと接続されている整流電子回路を有し、整流電子回路は電圧倍加電子回路よりなる、請求項44の電力充電装置。
【請求項４９】
電力充電器が、2次コイルの同調周波数で、あるいは2次コイルの分数調波周波数で2次コイルを制御可能なように構成されている、請求項44の電力充電装置。
【請求項５０】
1次コイルの外側の半径が約1ｃｍ〜9ｃｍであって、1次コイルの屈曲部の数が大体3個〜30個である、請求項44の電力充電装置。
【請求項５１】
電力充電器が、1次コイルに1次電圧約3〜18ボルト、1次周波数約0.1〜４MHzの電流を提供するように配置されている、請求項44の電力充電装置。
【請求項５２】
電力充電器が、1次コイルに1次コイルの同調周波数である制御周波数、あるいは1次コイルの分数調波周波数である制御周波数を提供するように配置されている、請求項44の電力充電装置。
【請求項５３】
センサー装置およびメンテナンスユニットの無線充電および無線通信システムであって、センサー装置に組み込まれている2次コイル、2次コイル内で発生した交流電流を直流電流に変換するための整流電子回路、2次コイルの状態の変化を探知するために配置されている電子回路、2次コイルの特性を制御可能なように変えるために配置されている調整電子回路、メンテナンスユニットに組み込まれている1次コイル、1次コイル内で交流電流を発生させるために1次コイルと接続されている発振電子回路、1次コイルの特性を変えるために配置されている電子回路、1次コイルの特性の変化を探知するために配置されている電子回路からなる、装置。
【請求項５４】
2次コイルが5〜50の湾曲部を有する、請求項53の装置。
【請求項５５】
2次コイルが整流電子回路に接続されている、請求項53の装置。
【請求項５６】
整流電子回路が電圧倍加電子回路よりなる、請求項53の装置。
【請求項５７】
2次コイルの状態の変化を電流が流れているかいないかで判断する、請求項53の装置。
【請求項５８】
2次コイルの状態の変化をあらかじめ定められた周波数帯で電気信号が存在するか、しないかで判断する、請求項53の装置。
【請求項５９】
2次コイルの状態の変化が、周波数9.6kHz〜57.6kHzの電気信号である、請求項53の装置。
【請求項６０】
調整電子回路が2次コイルのインピータンスの変化を作り出すために配置されている、請求項53の装置。
【請求項６１】
1次コイルが周波数400kHz〜4ＭＨｚで直列に同調する、請求項53の装置。
【請求項６２】
1次コイルと2次コイルが同軸に配置されている、請求項53の装置。
【請求項６３】
2次コイルの状態の変化を探知するための電子回路が、発生した電圧の振幅を探知するために設けられている、請求項53の装置。
【請求項６４】
2次コイルの状態の変化を探知するための電子回路が、発生した電圧の周波数を探知するために設けられている、請求項53の装置。
【請求項６５】
調整電子回路が、2次コイルのインピータンスを制御可能なものに変えるために設けられている、請求項53の装置。
【請求項６６】
調整電子回路が、あらかじめ定められた周波数で制御可能なように電気信号の存在を調整するために設けられている、請求項53の装置。
【請求項６７】
変調された電気信号が周波数9.6kHz〜56.7kHzである、請求項66の装置。
【請求項６８】
同時通信とセンサー装置に電力を供給するための方法であって、当該方法では、シリコンウェーハー、ウェーハーによって支持されている再充電可能なバッテリー、ウェーハーによって支持されている2次コイルを使用し、さらにセンサー装置、電力充電器、2次コイル内で電力を発生させるための1次コイルを有する電力充電器を使用し、a)１次コイルから2次コイル内で発生した交流電流を整流することによって、発生した電流をバッテリーに充電する、ｂ）発生した電流をオンとオフの状態に切り替えることによって、電力充電器とセンサー装置間の通信をおこなう、ｃ）1次コイルが通電している間に、2次コイルのインピータンスを変えることによって、センサー装置と電力充電器間の通信をおこなう、という工程からなる方法。
【請求項６９】
センサー装置とセンサー装置メンテナンスユニットの間で無線通信と無線で電力を供給するための方法であって、a）1次コイルと同軸に2次コイルを配置する、ｂ）1次コイル内で交流電流を発生させる、ｃ）あらかじめ定められたパターンで1次コイルの特性を変える、ｄ）2次コイル内で交流電流を発生させる、e)2次コイル内の交流電流を整流する、ｆ）2次コイルの状態の変化を探知する、ｇ）あらかじめ定められていたパターンと2次コイルの状態の探知された変化を比較する、ｈ）探知された状態の変化とあらかじめ定められたパターンとが合致していることに応答して、あらかじめプログラムされた連続工程を実行する、このプログラムされた連続工程の１つはセンサー装置の状態とデータを外部装置に送信することである、i)あらかじめ定められたパターンで、2次コイルの特性を変化させる、ｊ）2次コイルの特性を変化させることにともない、1次コイルの特性を変化させる、k)1次コイルの特性の変化を探知する、ｌ）1次コイルの探知された状態の変化とあらかじめ定められたパターンが合致しているかどうか判断するために比較する、ｍ）探知された状態の変化とあらかじめ定められたパターンとが合致していることに応答して、あらかじめプログラムされた連続工程を実行する、という工程からなる方法。
【請求項７０】
センサー装置のメンテナンスユニットであって、半導体ウェーハーの処理ツールとインターフェイスで接続されている前開き式の統一化されたポッドと、センサー装置を操作し、維持するための実行可能なコードを有する情報プロセッサー、センサー装置に情報を送信するための通信機器、情報プロセッサーに電力を提供するための電源、センサー装置を充電するために電力を供給するための電力充電器、センサー装置探知機、センサー装置指向性探知機、計測されたデータ、較正係数、コマンドのうち少なくとも1つを記憶するための情報記憶装置、外部情報源と通信をおこなう第2通信機器のうち、少なくともそのうち１つからなる、メンテナンスユニット。
【請求項７１】
センサー装置指向性探知機がカメラである、請求項70のメンテナンスユニット。
【請求項７２】
センサー装置指向性探知機が変換機である、請求項70のメンテナンスユニット。
【請求項７３】
センサー装置のメンテナンスユニットであって、半導体ウェーハー処理ツールとインターフェイスで接続されるように配置されている標準機械式インターフェイスボックスと、センサー装置を操作し、維持するための実行可能なコードを有する情報プロセッサー、センサー装置に情報を送信するための通信機器、情報プロセッサーに電力を供給するための電源、センサー装置を充電するために電力を供給する電力充電器、センサー装置探知機、センサー装置指向性探知機、計測されたデータ、較正係数、コマンドの少なくとも１つを記憶するための情報記憶装置、外部電源から電力を受け取るためのコネクター、外部情報源と通信するための第2通信機器、発光ダイオードおよび液晶ディスプレイのような情報ディスプレイに情報を提供するためのインターフェイスのうち、少なくともそのうちの１つからなる、メンテナンスユニット。
【請求項７４】
センサー装置志向性探知機がカメラである、請求項73のメンテナンスユニット。
【請求項７５】
センサー装置志向性探知機が変換機である、請求項73のメンテナンスユニット。
【請求項７６】
情報プロセッサーと電源を有するセンサー装置、製造中の製品を処理するためのツールをインターフェイスで接続しているハウジングと電源を無線充電するための充電器を有するセンサー装置メンテナンスユニットの組み合わせである装置であって、センサー装置が、メンテナンスユニットから電力を受け取っていない場合にはそのことを探知可能なように配置されており、情報プロセッサーが、センサー装置が電源を充電するための電力を受け取っていないと判断したことに応じて、あらかじめ定められていたデータ収集プログラムを動作させるという実行可能な指令を有する、装置。
【請求項７７】
ハウジングが半導体ウェーハー処理ツール用の前開き式の統一化されたポッドからなる、請求項76の組み合わせた装置。
【請求項７８】
ハウジングが半導体ウェーハー処理ツール用の標準機械式インターフェイスボックスからなる、請求項76の組み合わせた装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、加工中の製品を処理する際に、とりわけ電子機器の製造の際の加工中の製品を処理する際に、処理状況を計測するために用いる、向上された方法、装置、コンピュータープログラム製品に関連している。
【背景技術】
【０００２】
米国特許第6,691,068号に記載されているように自動化されたセンサーウェハーのようなセンサー装置を使ったり、用いたりする通常の方法では人間の手が使用される。つまり操作手順の中に人間の手でおこなうものが、１またはそれ以上含まれているわけである。センサー装置は人間によってバッテリーの状態を監視され、そのバッテリーは適切な方法によって充電される。センサー装置に新たな情報が入力された場合には、センサー装置に起動せよ、との命令を手動で与えなければならず、そのデーターを手動で読み込ませなければならない。センサー装置を処理ツールに搭載し、または処理ツールから外す場合には、センサー装置をコンテナから手で取り出す必要がある。半導体の処理に用いられる自動化されたウェーハーセンサーのいくつかのタイプでは、センサー装置を貯蔵するためのコンテナは、ウェーハーカセットあるいは前開き式の統一化されたポッドである。センサー装置を貯蔵コンテナから取り出し、充電設備の上に置くという作業は、人間が真空の杖を用いたり、グローブを装着した手でセンサー装置を持ち上げることによっておこなう。これらの人間によっておこなう作業が、センサー装置を半導体の製造工程のような実質的に自動化された製造工程において容易に用いられることを妨げている。
【特許文献１】米国特許第6,427,850号
【特許文献２】米国特許第6,398,032号
【特許文献３】米国特許第6,186,331号
【特許文献４】米国特許第4,471,716号
【特許文献５】米国特許第479,399号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
実質的に自動化されたセンサー装置を要求する分野は多くある。そのためには、製造環境においてセンサー装置を用いる場合に、センサー装置の操作やメンテナンスを自動化する、製造工程の全体を最大化するという、従来技術において発生している1つあるいはそれ以上の問題を克服する必要がある。実質的に自動化されたセンサー装置を要求する分野のうち重要な分野としては、半導体ウェーハー、平面パネルディスプレイ、露光マスク、あるいは他の電子機器のような製造中の製品の処理がある。製造環境において、センサー装置を一層役に立つものにするためには、手動でおこなわれている1又はそれ以上の手順を自動化すべきである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
請求項1の発明は、センサー装置を維持し、貯蔵するためのメンテナンスユニットであって、センサー装置は電源を有しており、当該メンテナンスユニットは、センサー装置を収容するための標準的な機械式インターフェイスボックスあるいは前開き式の統一化されたポッドから成るハウジング、ハウジングに取り付けられている電源、センサー装置の電源を充電するために、メンテナンスユニットの電源と電気接続されている電力充電器から構成されている、メンテナンスユニットとした。
【０００５】
請求項２の発明は、センサー装置と情報通信をおこなう通信機器を有する、請求項１のメンテナンスユニットとした。
【０００６】
請求項３の発明は、メンテナンスユニットの電源が再充電可能なバッテリーからなる、請求項1のメンテナンスユニットとした。
【０００７】
請求項４の発明は、メンテナンスユニットの電源が、再充電可能なバッテリー、コンデンサー、光電池、電力機器を利用するための接続のうち、少なくともその１つからなる、請求項１のメンテナンスユニットとした。
【０００８】
請求項５の発明は、メンテナンスユニットの電源用の状態表示機をさらに有する、請求項１のメンテナンスユニットとした。
【０００９】
請求項６の発明は、センサー装置の電源用の状態表示機をさらに有する請求項１のメンテナンスユニットとした。
【００１０】
請求項７の発明は、センサー装置が半導体ウェーハー用の支持体を有する、請求項１のメンテナンスユニットとした
【００１１】
請求項８の発明は、ハウジングが、半導体ウェーハーの基板、平面パネルディスプレイの基板、露光マスクの基板、プリント配線回路の基板からなるグループの中から選択された基板を保持するために設けられている、請求項１のメンテナンスユニットとした。
【００１２】
請求項９の発明は、センサー装置が、バッテリーと少なくとも一つのコイル屈曲部を有する実質的に平坦な形状の2次コイルを有し、2次コイルはバッテリーを充電するためにバッテリーと接続されており、電力充電器は、少なくとも2つのコイル屈曲部を有する実質的に平坦な形状の1次コイル有し、2つのコイル屈曲部のうち少なくとも1つは、時計方向に巻かれており、2つのコイル屈曲部のうち少なくとも1つは、半時計方向に巻かれており、1次コイルと実質的に平行で、異なった平面に1次コイルと近接して2次コイルを配置することによって、1次コイルに電力が通電された際には、2次コイルに電力が生じる、請求項１のメンテナンスユニットとした
【００１３】
請求項１０の発明は、1次コイルの内側の半径と1次コイルの外側の半径の合計の約半分と等しくなるように、2次コイルの軸が１次コイルの軸と間隔をあけて配置されている、請求項9のメンテナンスユニットとした。
【００１４】
請求項１１の発明は、1次コイルの外側の半径が約1センチ〜約9センチであって、1次コイルの屈曲部の数が大体3個〜30個である、請求項9のメンテナンスユニットとした。
【００１５】
請求項１２の発明は、電力充電器が、1次コイルに、約0.1ＭＨｚ〜約4ＭＨｚの1次周波数帯で、約3ボルト〜約18ボルトの1次電圧を提供するように配置されている、請求項9のメンテナンスユニットとした。
【００１６】
請求項１３の発明は、電力充電器が、1次コイルに1次コイルの同調周波数、あるいは1次コイルの分数調波周波数である制御周波数を提供するように配置されている、請求項9のメンテナンスユニットとした。
【００１７】
請求項１４の発明は、センサー装置を維持し、貯蔵するためのメンテナンスユニットであって、メンテナンスユニットは、センサー装置を収容するためのハウジングと、センサー装置を操作し維持するための実行可能なコードを有する情報プロセッサーと、センサー装置と情報通信をおこなう通信機器から構成されている、メンテナンスユニットとした。
【００１８】
請求項１５の発明は、情報プロセッサーに電力を供給するための電源を有する、請求項14のメンテナンスユニットとした。
【００１９】
請求項１６の発明は、センサー装置の電源を充電するための電力を供給する電力充電器を有する、請求項14のメンテナンスユニットとした。
【００２０】
請求項１７の発明は、センサー装置を充電するために電力を供給する電力充電器を有し、センサー装置が、バッテリーと少なくとも一つのコイル屈曲部を有する実質的に平坦な形状の2次コイルを有し、2次コイルはバッテリーを充電するためにバッテリーと接続されており、電力充電器は、少なくとも2つのコイル屈曲部を有する実質的に平坦な形状の1次コイル有し、コイル屈曲部のうち少なくとも1つは、時計方向に巻かれており、コイル屈曲部のうち少なくとも1つは、半時計方向に巻かれており、1次コイルと実質的に平行で、異なった平面に1次コイルと近接して2次コイルを配置することによって、1次コイルに電力が通電された際には、2次コイルに電力が生じる、請求項14のメンテナンスユニットとした。
【００２１】
請求項１８の発明は、1次コイルの内側の半径と1次コイルの外側の半径の合計の約半分と等しくなるように、2次コイルの軸が１次コイルの軸と間隔をあけて配置されている、請求項17のメンテナンスユニットとした。
【００２２】
請求項１９の発明は、電力充電器が、1次コイルに、約0.1ＭＨｚ〜約4ＭＨｚの1次周波数帯で、約3ボルト〜約18ボルトの1次電圧を提供するように配置されている、請求項17のメンテナンスユニットとした。
【００２３】
請求項２０の発明は、通信機器が、センサー装置を充電するために電力を供給する電力充電器を有する、請求項14のメンテナンスユニットとした。
【００２４】
請求項２１の発明は、通信機器が、1次コイル、1次コイル内に交流電流を発生させることを可能にする発振電子回路、1次コイルの特性を調整することのできる電子回路、1次コイルの特性の変化を探知可能な電子回路から構成されている、請求項20のメンテナンスユニットとした。
【００２５】
請求項２２の発明は、通信機器が、制御周波数400kHz〜４MHzで１次コイルに電力を供給するように配置されている、請求項20のメンテナンスユニットとした。
【００２６】
請求項２３の発明は、1次コイルが周波数400kHz〜4MHzで直列に同調する、請求項21のメンテナンスユニットとした。
【００２７】
請求項２４の発明は、通信機器が、制御周波数を9.6kHz〜57.6kHzの間で変えることができるように設定されていて、変調には1次コイルに提供される電力の最大信号レベルの20％以下から80％以上の間での振幅が含まれる、請求項22のメンテナンスユニットとした。
【００２８】
請求項２５の発明は、通信機器が、制御周波数を変えられるように配置されていて、変調には制御周波数を約400kHz〜約4MHzの間で急速に変更することを含む、請求項22のメンテナンスユニットとした。
【００２９】
請求項２６の発明は、1次コイルの特性の探知される変化の中には、1次コイルの見かけのインピータンスの変化も含まれる、請求項21のメンテナンスユニットとした。
【００３０】
請求項２７の発明は、通信機器が、1次コイルに適用される制御電圧の振幅の変化を計測することによって、1次コイルの見かけのインピータンスの変化を計測できるように配置されている、請求項26のメンテナンスユニットとした。
【００３１】
請求項２８の発明は、見かけのインピータンスの変化が、周波数9.6kHz〜56.7kHzである、請求項27のメンテナンスユニットとした。
【００３２】
請求項２９の発明は、通信機器が、制御周波数を変えることができるように配置されていて、変調には1次コイルに適用される電気信号の振幅を変えることも含まれている、請求項22のメンテナンスユニットとした。
【００３３】
請求項３０の発明は、通信機器が、1次コイルに適用される電気信号の周波数を変えることができるように配置されている、請求項22のメンテナンスユニットとした。
【００３４】
請求項３１の発明は、ハウジング内にセンサー装置が存在していることを知らせるセンサー装置探知機を有する、請求項14のメンテナンスユニットとした。
【００３５】
請求項３２の発明は、データ、較正係数、コマンドの少なくとも1つを記憶する情報記憶装置を有する、請求項14のメンテナンスユニットとした。
【００３６】
請求項３３の発明は、外部電源から電力を受け取るコネクターを有する、請求項14のメンテナンスユニットとした。
【００３７】
請求項３４の発明は、外部情報源と通信をおこなう通信機器を有する請求項14のメンテナンスユニットとした。
【００３８】
請求項３５の発明は、センサー装置の少なくとも一部を収容するハウジング、センサー装置を操作し、維持するための実行可能なコードを有する情報プロセッサー、センサー装置と情報通信をおこなう通信機器、情報プロセッサーに電力を提供する電源、センサー装置を充電するために電力を提供する電力充電器、センサー装置探知機、センサー装置指向性探知機、データ、較正係数、コマンドの少なくとも1つを記憶する情報記憶装置、外部電源から電力を受け取るコネクター、外部情報源と通信をおこなうための第2の通信機器の組み合わせからなる、装置とした。
【００３９】
請求項３６の発明は、ハウジングが標準機械式インターフェイスボックス、前開き式の統一化されたポッド、ウェーハーカセットのいずれかにより構成されている、請求項35の組み合わせからなる装置とした。
【００４０】
請求項３７の発明は、ハウジングが、半導体ウェーハーカセットからなる、請求項35の組み合わせからなる装置
【００４１】
請求項３８の発明は、ハウジングが、半導体ウェーハー、平面パネルディスプレイの基板、露光マスク基板のいずれかを保持するように構成されている、請求項36の組み合わせからなる装置とした。
【００４２】
請求項３９の発明は、基板を処理するための処理チャンバーと、少なくとも1つのセンサー装置を収容するためのセンサー装置メンテナンスチャンバーを有している基板処理ツール、電源と内部コミュニケイターを有するセンサー装置、電源を充電するためにセンサー装置と電気接続が可能なように配置されているセンサー装置収容チャンバー、内部コミュニケイターを通じてセンサー装置と通信可能なように配置されているセンサー装置メンテナンスチャンバーの組み合わせからなる、装置とした。
【００４３】
請求項４０の発明は、処理チャンバーが半導体ウェーハーの処理のために構成されている、請求項39の基板処理ツールとした。
【００４４】
請求項４１の発明は、処理チャンバーが平面パネルディスプレイの製造処理、あるいは露光マスクの製造処理のために構成されている、請求項39の基板処理ツールとした。
【００４５】
請求項４２の発明は、処理チャンバーが電子機器の製造処理のために構成されている、請求項39の基板処理ツールとした。
【００４６】
請求項４３の発明は、処理チャンバーが、エッチング、プラズマエッチング、露光後の焼き締め、化学的機械的平坦化、化学気相成長法、スパッタリング法、ドライ法、イオン注入、プラズマ化学気相成長法、フォトレジストの除去からなるグループの中から選択された処理のために構成されている、請求項39の基板処理ツールとした。
【００４７】
請求項４４の発明は、再充電可能なバッテリーとバッテリーを充電するための少なくとも1個のコイル屈曲部を有する実質的に平坦な形状の2次コイルを有するセンサー装置、2次コイルと接続されているバッテリー、2次コイルと誘導的に電気接続するための電力充電機からなる電力充電システムであって、当該電力充電器は少なくとも2つの同心のコイル屈曲部のある実質的に平坦な形状の1次コイルを有し、当該1次コイルのコイル屈曲部の少なくとも一つは時計方向に巻かれており、当該1次コイルのコイル屈曲部の少なくとももう1つは半時計方向に巻かれており、当該1次コイルはセンサー装置と実質的に同心になるように露出されており、当該1次コイルに電力が通電された際には、2次コイルに電力が生じるように、1次コイルと実質的に平行で、異なった平面に1次コイルに近接して2次コイルが配置されている、電力充電システムとした。
【００４８】
請求項４５の発明は、2次コイルは半径がRSであり、1次コイルは内側の半径がR1−RSであり、1次コイルは外側の半径がR1+RSであり、2次コイルの軸は1次コイルの軸からR1の距離だけ間隔があけられている、請求項44の電力充電システムとした
【００４９】
請求項４６の発明は、センサー装置が、2次コイルから内部電流を受け取るために2次コイルと接続されている整流電子回路を有する、請求項44の電力充電システムとした。
【００５０】
請求項４７の発明は、2次コイルが約１ｃｍ〜約15ｃｍの半径を有し、大体3個〜30個の屈曲部を有する、請求項44の電力充電システムとした。
【００５１】
請求項４８の発明は、センサー装置が2次コイルから内部電流を受け取るために2次コイルと接続されている整流電子回路を有し、整流電子回路は電圧倍加電子回路よりなる、請求項44の電力充電システムとした。
【００５２】
請求項４９の発明は、電力充電器が、2次コイルの同調周波数で、あるいは2次コイルの分数調波周波数で2次コイルを制御可能なように構成されている、請求項44の電力充電システムとした。
【００５３】
請求項５０の発明は、1次コイルの外側の半径が約1ｃｍ〜9ｃｍであって、1次コイルの屈曲部の数が大体3個〜30個である、請求項44の電力充電システムとした。
【００５４】
請求項５１の発明は、電力充電器が、1次コイルに1次電圧約3〜18ボルト、1次周波数約0.1〜４MHzの電流を提供するように配置されている、請求項44の電力充電システムとした。
【００５５】
請求項５２の発明は、電力充電器が、1次コイルに1次コイルの同調周波数である制御周波数、あるいは1次コイルの分数調波周波数である制御周波数を提供するように配置されている、請求項44の電力充電システムとした。
【００５６】
請求項５３の発明は、センサー装置およびメンテナンスユニットの無線充電および無線通信システムであって、センサー装置に組み込まれている2次コイル、2次コイル内で発生した交流電流を直流電流に変換するための整流電子回路、2次コイルの状態の変化を探知するために配置されている電子回路、2次コイルの特性を制御可能なように変えるために配置されている調整電子回路、メンテナンスユニットに組み込まれている1次コイル、1次コイル内で交流電流を発生させるために1次コイルと接続されている発振電子回路、1次コイルの特性を変えるために配置されている電子回路、1次コイルの特性の変化を探知するために配置されている電子回路からなる、システムとした。
【００５７】
請求項５４の発明は、2次コイルが5〜50の湾曲部を有する、請求項53のシステムとした。
【００５８】
請求項５５の発明は、2次コイルが整流電子回路に接続されている、請求項53のシステムとした。
【００５９】
請求項５６の発明は、整流電子回路が電圧倍加電子回路よりなる、請求項53のシステムとした。
【００６０】
請求項５７の発明は、2次コイルの状態の変化を電流が流れているかいないかで判断する、請求項53のシステムとした。
【００６１】
請求項５８の発明は、2次コイルの状態の変化をあらかじめ定められた周波数帯で電気信号が存在するか、しないかで判断する、請求項53のシステムとした。
【００６２】
請求項５９の発明は、2次コイルの状態の変化が、周波数9.6kHz〜57.6kHzの電気信号である、請求項53のシステムとした。
【００６３】
請求項６０の発明は、調整電子回路が2次コイルのインピータンスの変化を作り出すために配置されている、請求項53のシステムとした。
【００６４】
請求項６１の発明は、1次コイルが周波数400kHz〜4ＭＨｚで直列に同調する、請求項53のシステムとした。
【００６５】
請求項６２の発明は、1次コイルと2次コイルが同軸に配置されている、請求項53のシステムとした。
【００６６】
請求項６３の発明は、2次コイルの状態の変化を探知するための電子回路が、発生した電圧の振幅を探知するために設けられている、請求項53のシステムとした。
【００６７】
請求項６４の発明は、2次コイルの状態の変化を探知するための電子回路が、発生した電圧の周波数を探知するために設けられている、請求項53の方法とした。
【００６８】
請求項６５の発明は、調整電子回路が、2次コイルのインピータンスを制御可能なものに変えるために設けられている、請求項53のシステムとした。
【００６９】
請求項６６の発明は、調整電子回路が、あらかじめ定められた周波数で制御可能なように電気信号の存在を調整するために設けられている、請求項53のシステムとした。
【００７０】
請求項６７の発明は、変調された電気信号が周波数9.6kHz〜56.7kHzである、請求項66のシステムとした。
【００７１】
請求項６８の発明は、同時通信とセンサー装置に電力を供給するための方法であって、当該方法では、シリコンウェーハー、ウェーハーによって支持されている再充電可能なバッテリー、ウェーハーによって支持されている2次コイルを使用し、さらにセンサー装置、電力充電器、2次コイル内で電力を発生させるための1次コイルを有する電力充電器を使用し、a)１次コイルから2次コイル内で発生した交流電流を整流することによって、発生した電流をバッテリーに充電する、ｂ）発生した電流をオンとオフの状態に切り替えることによって、電力充電器とセンサー装置間の通信をおこなう、ｃ）1次コイルが通電している間に、2次コイルのインピータンスを変えることによって、センサー装置と電力充電器間の通信をおこなう、という工程からなる方法とした。
【００７２】
請求項６９の発明は、センサー装置とセンサー装置メンテナンスユニットの間で無線通信と無線で電力を供給するための方法であって、a）1次コイルと同軸に2次コイルを配置する、ｂ）1次コイル内で交流電流を発生させる、ｃ）あらかじめ定められたパターンで1次コイルの特性を変える、ｄ）2次コイル内で交流電流を発生させる、e)2次コイル内の交流電流を整流する、ｆ）2次コイルの状態の変化を探知する、ｇ）あらかじめ定められていたパターンと2次コイルの状態の探知された変化を比較する、ｈ）探知された状態の変化とあらかじめ定められたパターンとが合致していることに応答して、あらかじめプログラムされた連続工程を実行する、このプログラムされた連続工程の１つはセンサー装置の状態とデータを外部装置に送信することである、i)あらかじめ定められたパターンで、2次コイルの特性を変化させる、ｊ）2次コイルの特性を変化させることにともない、1次コイルの特性を変化させる、k)1次コイルの特性の変化を探知する、ｌ）1次コイルの探知された状態の変化とあらかじめ定められたパターンが合致しているかどうか判断するために比較する、ｍ）探知された状態の変化とあらかじめ定められたパターンとが合致していることに応答して、あらかじめプログラムされた連続工程を実行する、という工程からなる方法とした。
【００７３】
請求項７０の発明は、センサー装置のメンテナンスユニットであって、半導体ウェーハーの処理ツールとインターフェイスで接続されている前開き式の統一化されたポッドと、センサー装置を操作し、維持するための実行可能なコードを有する情報プロセッサー、センサー装置に情報を送信するための通信機器、情報プロセッサーに電力を提供するための電源、センサー装置を充電するために電力を供給するための電力充電器、センサー装置探知機、センサー装置指向性探知機、計測されたデータ、較正係数、コマンドのうち少なくとも1つを記憶するための情報記憶装置、外部情報源と通信をおこなう第2通信機器のうち、少なくともそのうち１つからなる、メンテナンスユニットとした。
【００７４】
請求項７１の発明は、センサー装置指向性探知機がカメラである、請求項70のメンテナンスユニットとした。
【００７５】
請求項７２の発明は、センサー装置指向性探知機が変換機である、請求項70のメンテナンスユニットとした。
【００７６】
請求項７３の発明は、センサー装置のメンテナンスユニットであって、半導体ウェーハー処理ツールとインターフェイスで接続されるように配置されている標準機械式インターフェイスボックスと、センサー装置を操作し、維持するための実行可能なコードを有する情報プロセッサー、センサー装置に情報を送信するための通信機器、情報プロセッサーに電力を供給するための電源、センサー装置を充電するために電力を供給する電力充電器、センサー装置探知機、センサー装置指向性探知機、計測されたデータ、較正係数、コマンドの少なくとも１つを記憶するための情報記憶装置、外部電源から電力を受け取るためのコネクター、外部情報源と通信するための第2通信機器、発光ダイオードおよび液晶ディスプレイのような情報ディスプレイに情報を提供するためのインターフェイスのうち、少なくともそのうちの１つからなる、メンテナンスユニットとした。
【００７７】
請求項７４の発明は、センサー装置志向性探知機がカメラである、請求項73のメンテナンスユニットとした。
【００７８】
請求項７５の発明は、センサー装置志向性探知機が変換機である、請求項73のメンテナンスユニットとした。
【００７９】
請求項７６の発明は、情報プロセッサーと電源を有するセンサー装置、製造中の製品を処理するためのツールをインターフェイスで接続しているハウジングと電源を無線充電するための充電器を有するセンサー装置メンテナンスユニットの組み合わせである装置であって、センサー装置が、メンテナンスユニットから電力を受け取っていない場合にはそのことを探知可能なように配置されており、情報プロセッサーが、センサー装置が電源を充電するための電力を受け取っていないと判断したことに応じて、あらかじめ定められていたデータ収集プログラムを動作させるという実行可能な指令を有する、装置とした。
【００８０】
請求項７７の発明は、ハウジングが半導体ウェーハー処理ツール用の前開き式の統一化されたポッドからなる、請求項76の組み合わせた装置とした。
【００８１】
請求項７８の発明は、ハウジングが半導体ウェーハー処理ツール用の標準機械式インターフェイスボックスからなる、請求項76の組み合わせた装置とした。
【発明を実施するための最良の形態】
【００８２】
センサー装置を維持し、貯蔵するためのメンテナンスユニットであって、センサー装置は電源を有しており、当該メンテナンスユニットは、センサー装置を収容するための標準的な機械式インターフェイスボックスあるいは前開き式の統一化されたポッドから成るハウジング、ハウジングに取り付けられている電源、センサー装置の電源を充電するために、メンテナンスユニットの電源と電気接続されている電力充電器から構成されている、メンテナンスユニットとした。
【実施例】
【００８３】
半導体ウェーハー等の電子機器の処理をおこなう際の1またはそれ以上の処理状況を計測するということに関連した出願である米国特許第6,691,068号に記載されているような実質的に自動化されているセンサー装置用のメンテナンス及び処理ユニットが存在するという状況において、本発明の実施例の操作手順が以下に最初に論じられている。
【００８４】
しかし、本発明にもとづく実施例は半導体ウェーハーの処理に用いられるメンテナンス及び処理ユニットに限定されない、と理解されている。本発明の他の実施例は、平面パネルディスプレイや露光マスクの処理状況を計測するためのセンサー装置に配置されているメンテナンス及び処理ユニットである。さらにその上、本発明の実施例について論じられている部分のほとんどが、半導体ウェーハー用のセンサー装置に直接的に向けられたものである。そしてセンサー装置は半導体ウェーハーの基盤に大体似せて配置されている。本発明の実施例は、半導体ウェーハーから電子機器の製造で典型的におこなわれている処理、または平面パネルディスプレイの基盤から平面パネルディスプレイの製造で典型的におこなわれている処理、さらには露光マスクの製造で典型的におこなわれている処理といった、多様な分野にわたる処理のために配置されることができる。個々の処理の特定の例には、プラズマエッチング、プラズマ堆積法、プラズマ化学気相成長法、化学気相成長法、露光後の焼き締め、化学的機械的平坦化、スパッタリング法などがある。以下で言及する図面に関する記載のうち、図面と共通の要素や手順を指し示す場合には、図面で用いたものと同じ参照番号等を用いる。
【００８５】
図1を参照する。そこには、本発明の実施例の構成要素が記載された箱型の図が示されている。図1では、センサー装置3000とメンテナンスユニット3005が示されている。センサー装置3000は2000年8月22日に出願された米国特許第6,691,068号で記載されたものと類似している。そして、2000年8月22日に出願された米国特許第6,691,068号で記載されたセンサー装置の内容の全てがこの明細書に組み入れられている。
【００８６】
図１はメンテナンスユニット3005の好ましい実施例における構成要素の物理的な配置を示している。メンテナンスユニット3005は、ハウジング3010、情報プロセッサー3020、電源3030、情報送信発信機3040、センサー装置の電源を充電するために電源3030からの電力を供給する電力充電器3050、センサー装置探知機3060、センサー装置指向性探知機3070を含んでいる。図1に示されているメンテナンスユニット3005の配置には、情報プロセッサー3020、電源3030、情報送信発信機3040、電力充電器3050、センサー装置探知機3060、センサー装置指向性探知機3070は、ハウジング3010に連結されている。より好ましい実施例においては、ハウジング3010は実質的に情報プロセッサー3020、電源3030、情報送信発信機3040、電力充電器3050、センサー装置探知機3060、センサー装置指向性探知機3070を内蔵している。
【００８７】
情報プロセッサー3020は、マイクロプロセッサー、コンピューター、用途が限定された  集積回路、あるいは情報を処理し命令を実行する他のタイプの電子機器等の通常の情報プロセッサーである。電源3030は、充電式のバッテリー、取換え式のバッテリー、コンデンサー、光電池、機器を電力に接続させる接続等の通常の電源である。電源は多くの売り手から市場において入手可能なものであることが望ましい。メンテナンスユニット3005の好ましい実施例においては、送信受信機3040は、赤外線や無線を用いた無線通信のものが配置されている。
【００８８】
センサー装置探知機3060は、センサー装置がメンテナンスユニット3005の中に存在しているかどうかを探知するために設置されている。選択的に、センサー装置探知機3060は複合的なセンサー装置の存在を探索するために配置されうる。あるいはセンサー装置探知機3060は、メンテナンスユニット3005が有することのできるセンサー装置のそれぞれに配置されることも可能である。このように見てくると、当該技術分野において通常の知識を有する者は、センサー装置探知機3060の配置について多くのバリエーションを考え出すことが可能である。センサー装置探知機3060の可能な配置の例には、センサー装置の存在を探知する単一の接触スイッチ、光線の軌道を変えることでスイッチを動かす光線を用いたスイッチ等の配置がある。センサー装置探知機3060の働きによって可能となる機能の1つは、当該メンテナンスユニット3005に搭載されているセンサー装置のメンテナンスを開始するべきであるという情報をメンテナンスユニットに伝えることができることである。言い換えれば、センサー装置探知機3060は、自動的に、すなわち操作者がメンテナンス工程を開始しなくても、メンテナンスユニット3005にセンサー装置のメンテナンス工程を開始させることができるわけである。
【００８９】
センサー装置指向性探知機3070は、メンテナンスユニット3005に搭載されているセンサー装置3000の方向を決定するために配置されている。センサー装置3000の方向を決定するための情報には、センサー装置から獲得されたデータ、及びデータ分析のために利用可能となったデータも含まれうる。付加的な効用として、方向を決定するための情報はセンサー装置3000がメンテナンスユニット3005に適切に搭載されているかどうか、検証するために利用されうる、そして、その後のセンサー装置3000を配置するか、しないかを決定するための指標として利用されうる。
【００９０】
メンテナンスユニット3005にセンサー装置3000が搭載される際に、センサー装置3000の方向を決定するのに、様々な技術を用いることが可能である。本発明の1つの実施例では、センサー装置3000の方向を決定するのは、メンテナンスユニット3005に配置された変換器とセンサー装置3000である。方向を決定するための方法には、センサー装置3000の端部で、デジタル変換されたパターンの組み合わせも含まれる。変換器には、市場において入手可能な1またはそれ以上の単純な光学スキャナーのような光学スキャナーも含まれる。パターンは光学スキャナーによって読み込まれ、その読み込まれたデータは、方向性を決定するためのデータに変換するために、情報プロセッサー3020に提供されうる。この方法を用いることによって、簡単に１のゼロ乗あるいはそれ以上の正確性を達成することが可能である。
【００９１】
あるいは、センサー装置3000の方向は、メンテナンスユニット3005の中に配置されているセンサー装置3000のイメージを獲得し、分析することによって、決定されうる。この実施例では、センサー装置方向性探知機3070には、デジタルカメラのようなカメラも含まれる。ある実施例では、メンテナンスユニット3005に配置されているセンサー装置3000の中央部を見るために、カメラは露出されている。カメラによって収集されたイメージは、情報プロセッサー3020の中で、情報プロセッサー3020の中に蓄積されたイメージと比較される。そしてそれらの相対的な情報は、１のゼロ乗あるいはそれ以上の正確性で引き出されることが可能である。この方法を用いることによる利点の1つは、比較的簡単な方法であり、センサー装置を修正する必要がないことがあげられる。また本明細書の開示内容を考慮すると、他の多くの技術を代わりに用いることが可能であり、当該技術分野において通常の技術の1つであることは明白である。
【００９２】
好ましくは、情報プロセッサー3020、電源3030、情報送信受信機3040、電力充電器3050、及びセンサー装置探知機3060は、実質的にハウジング3010に内蔵されている。より好ましい実施例においては、情報プロセッサー3020、あるいは情報プロセッサー3020の一部、電源3030、情報送信受信機3040、電力充電器3050、及びセンサー装置探知機3060を含めた第2のハウジングからなる電気モジュール（電気モジュールは図1に示されていない）である。本発明のいくつかの実施例において選択的に、ハウジング3010は、情報プロセッサー3020、電源3030、情報送受信機3040、電力充電器3050、センサー装置探知機3060を実質的に含めた分室を有している。
【００９３】
本発明の幾つかの実施例において選択的に付加されているように、ハウジング3010は、メンテナンスユニット3005の状態情報、及び/あるいはメンテナンスユニット3005によってメンテナンスされているセンサー装置3000に関する情報を視覚的に表示するための情報ディスプレイを有している（情報ディスプレイは図1で示されてはいない）。情報ディスプレイは、発光ダイオードを用いたものであっても、液晶を用いたものであってもよい。それらのディスプレイは、メンテナンスユニット3005の外部から見えるように、メンテナンスユニット3005に配置されている。
【００９４】
好ましい実施例においては、メンテナンスユニットの電源3030は、充電可能なバッテリーからなる。選択的に、メンテナンスユニットは、電源の状態についての情報を視覚的に表示し、蓄積し、及び/あるいは送信するために、メンテナンスユニットの電源の状態表示機を有している。同様にメンテナンスユニットは選択的にセンサー装置の電源の状態表示機を有している。
【００９５】
好ましい実施例においては、ハウジング3010は、半導体ウェーハーの基盤、平面パネルディスプレイの基盤、露光マスクの基盤、及びプリント配線基盤から構成されるグループの中からから選択された基盤を保持するために配置されている。例えば、ハウジング3010は、標準機械的インターフェースボックス、前開き式の統一化されたポッド、及び半導体ウェーハーカセットといった形で配置されている。
【００９６】
好ましい実施例においては、情報プロセッサー3020は、センサー装置3000を操作し、維持するための実行可能なコードを有している。実行可能なコードは、課題をおこなう際に、メンテナンスユニットがより一層独立して機能することを可能にする。更なる実施例においては、メンテナンスユニットは、データ、較正係数、コマンドのうち、少なくとも1つを蓄積するため、情報プロセッサー3020と連結されている情報記憶装置を有している。
【００９７】
図1において示されている実施例は、好ましい実施例が示されている。本発明の他の実施例においては、図1に示されているものより構成要素が少ないものもある。他の実施例は、図２、図３、図４で示されている。
【００９８】
図２を参照する。そこには、本発明のもう１つの実施例の構成要素が記載されている箱型の図が示されている。図２に記載されている箱型の図は、実質的に自動化されたセンサー装置3000とメンテナンスユニット3005Ａが示されている。図２で示されているセンサー装置3000は、米国特許第6,691,068号に記載されているセンサー装置と類似している。この米国特許第6,691,068号に記載されているセンサー装置の内容に関しては、本明細書に全て組み込まれてる。
【００９９】
図２は、ハウジング3010、電源3030、電力充電器3050を含んだメンテナンスユニット3005Ａの実施例の構成要素の物理的な配置を示している。図２の中で示されているメンテナンスユニット3005Ａでは、電源3030と電気充電器3050がハウジング3010に連結されて配置されている。好ましくは、電源3030と電力充電器3050は、実質的にハウジング3010に内蔵されている。より好ましい実施例は、電源3030及び電力充電器3050を有する第2のハウジングからなる電気モジュール（電気モジュールは図２に示されていない）である。あるいは、本発明の他の実施例におけるハウジング3010において、電源3030と電力充電器3050を実質的に内蔵する分室を有している。
【０１００】
図３は、ハウジング3010、マイクロプロセッサー、コンピューター、特定の目的に特化された集積回路、あるいは情報を処理し、命令を実行するための他のタイプの電子機器のような情報プロセッサー3020、電源3030、情報送信受信機3040、及び電力充電器3050を有するメンテナンスユニット3005Ｂの他の実施例の構成要素の物理的な配置を示している。図３で示されているメンテナンスユニット3005Ｂでは、情報プロセッサー3020、電源3030、情報送受信機3040、電力充電器3050はハウジング3010に連結されている。好ましくは、情報プロセッサー3020、電源3030、情報送受信機3040、電力充電器3050は、実質的にハウジング3010に内蔵されている。より好ましい実施例は、情報プロセッサー3020、電源3030、情報送受信機3040、及び電力充電器3050を有する第2のハウジングからなる電気モジュール（電気モジュールは図３に示されていない）である。あるいは、本発明のいくつかの実施例におけるハウジング3010においては、情報プロセッサー3020、電源3030、情報送受信機3040、及び電力充電器3050を実質的に内蔵する分室を有している。
【０１０１】
図４は、ハウジング3010、マイクロプロセッサー、コンピューター、特定の目的に特化された集積回路、あるいは情報を処理し、命令を実行するための他のタイプの電子機器のような情報プロセッサー3020、電源3030、情報送信受信・電力充電器3045を含むメンテナンスユニット3005Ｃの、他の実施例における構成要素の物理的な配置を示している。図４で示されているメンテナンスユニット3005Ｃは、情報プロセッサー3020、電源3030、情報送受信・電力充電器3045を有している。好ましくは、情報プロセッサー3020、電源3030、情報送受信・電力充電器3045は、実質的にハウジング3010に内蔵されている。より好ましい実施例は、情報プロセッサー3020、電源3030、情報送受信・電力充電器3045を有する第2のハウジングからなる電気モジュール（電気モジュールは図４に示されていない）である。あるいは、本発明のいくつかの実施例におけるハウジング3010においては、情報プロセッサー3020、電源3030、情報送受信・電力充電器3045を実質的に内蔵する分室を有している。
【０１０２】
図５を参照する。そこには、本発明の1つの実施例の構成要素の電気的な配置を記載した箱型の図が示されている。図５において示されている構成要素は、図１で示されていたものと実質的には同じである。図５では、ハウジング3010がセンサー装置3000を内蔵していることを示している。図５はまた、ハウジング3010が情報プロセッサー3020、電源3030、情報送受信機3040、電力充電器3050、センサー装置探知機3060、センサー装置指向性探知機3070を内蔵していることを示している。情報プロセッサー3020は、操作するための電力を得るため、電源3030に連結されている。情報プロセッサー3020は、センサー装置3000に情報を伝達するため、情報送受信機3040に連結されている。情報プロセッサー3020は、センサー装置3000の電源の充電を制御するため電力充電器3050に連結されている。情報プロセッサー3020は、センサー装置が存在しているかいないかの情報を受け取るために、センサー装置探知機3060に連結されている。このことは、情報プロセッサー3020がメンテナンスの工程を開始する時期、やめる時期を決定することを可能にする。情報プロセッサー3020は、センサー装置3000の方向を決定するために用いることの可能な情報を受け取るために、センサー装置指向性探知機3070と連結されている。センサー装置の方向性に関する情報は、上記したように他の用途に利用することも可能である。
【０１０３】
図６を参照する。そこには、本発明の1つの実施例による、メンテナンスユニット3100内に保持されている1又はそれ以上のセンサー装置3101を維持し、処理するためのメンテナンスユニット3100の透視図が示されている。図６で示されているセンサー装置3101は、半導体ウェーハーから機器を製造する工程を監視するために配置されている。このことは、センサー装置3101が半導体ウェーハーの形状と類似するように実質的に平坦な形状で構成されていることを意味している。センサー装置3101は、センサー装置3101が半導体ウェーハを処理するための処理状況を計測するのに用いられうるように、半導体ウェーハーの特性に似せて構成されている。言い換えれば、センサー装置3101は、半導体ウェーハーに対する処理に伴って生じる1つあるいはそれ以上のパラメーターを計測するためのセンサー装置をからなる。図６で示されているセンサー装置3101は、米国特許第6,691,068号に記載されているセンサーウェーハーに関するいくつかの実施例のものと実質的に同じである。センサー装置3101は、半導体ウェーハーの寸法と類似する寸法となるように構成されている。メンテナンスユニット3100は、ハウジング3110と電気モジュール3115を有している。
【０１０４】
好ましい実施例においては、センサー装置3101をそれぞれ、ハウジング3110内に搭載したり、取り出したりすることができるように、ハウジング3110は出入り口を有している。好ましくは、ハウジング3110はまた、ハウジング3110が実質的に周囲の環境から隔離されうるように、出入り口に相当するドアを有している（ドアは図６に示されてはいない）。より好ましい実施例においては、ハウジング3110は実質的に、一般的に用いられている標準機械式インターフェースボックスあるいは前開き式の統一化されたポッド、あるいは通常のウェーハーカセットのような半導体ウェーハーのキャリーボックスに相当する。言い換えれば、ハウジング3110は、機械式インターフェースボックスの寸法、あるいは前開き式の統一化されたポッドの寸法、通常のウェーハーカセットの寸法と実質的に同じ寸法である。寸法は、センサー装置3101が、半導体ウェーハーのような製造中の製品を貯蔵ボックスから処理ツールに運び出す場合と同じ方法で、ハウジング3110から運び出すことが可能となるように工業的な両立式の製造中の製品用のキャリーイングボックスの大きさと同じにする。同じ寸法とすることでまた、処理ツールに半導体ウェーハーのような製造中の製品を搭載したり、取り出したりする際に工業的に一般的におこなわれているのと実質的に同じ方法で、ハウジング3110が処理ツールとインターフェイスで連結されることを可能にする。いいかえれば、本発明の幾つかの実施例において、ハウジング3110は、前開き式の単一化されたポッド、標準機械式インターフェースボックス、およびウェーハーカセットのようなハウジングの役割を果たす。そのためセンサー装置3101はハウジング3110から直接的に自動で搭載可能となる。それによって搭載したり取り外したりという手作業を省くことになる。
【０１０５】
標準機械式インターフェースボックス、前開き式の単一化されたポッド、通常のウェーハーカセットのようなウェーハーキャリーイングボックスは当業者によく知られている。いくつかの典型的なウェーハーキャリーイングボックスの配置の詳細は、技術文献及び特許文献から簡単に入手可能である。ウェーハーキャリアーの例は、米国特許第6,427,850号、米国特許第6,398,032号、米国特許第6,186,331号、米国特許第4,471,716号、米国特許第479,399号の中で見つけることができる。これらの実施例の全ては、この参照によって、そっくりそのまま本発明の実施例に含まれる。
【０１０６】
標準的な技術であるウェーハーキャリアーとは異なり、図６で示されている本発明の実施例では、センサー装置3101を監視し、操作するための電気モジュール3115を含んでいる。本発明の好ましい実施例においては、電気モジュール3115は、電源、充電システム、ウェーハーの存在を感知するセンサー、記憶装置、複合的な通信装置のうちの１つ、あるいはそれ以上の構成要素を有するように構成されている。本発明の実施例においては、これらの構成要素の全てを有していることは要求されないことは理解されている。本発明の実施例はこれらの構成要素のみに限定されないことは理解されている。
【０１０７】
より明白なことは、構成要素の様々な組み合わせが、センサー装置3101を維持し操作するためのあらかじめ定められた多様な機能を提供するために、本発明の実施例に含まれうる。本発明の好ましい実施例においては、電気モジュール3115は以下に示す構成要素のいずれか一つを含んでいる。
センサー装置を操作し、維持するための実行可能なコードを有する情報プロセッサー
センサー装置に情報を伝達するための通信機器
情報プロセッサーに電力を供給するための電源
センサー装置の電源を充電するために電力を供給する充電器
センサー装置探知器
センサー装置指向性探知器
計測されたデータ、較正係数、コマンドの少なくとも一つを記憶するための情報記憶
装置
電源設備のような外部電源から電力を受け取るためのコネクター
外部情報源と通信するための第２通信機器
情報と、発光ダイオードのディスプレイ及び液晶ディスプレイのような情報ディスプ
レイとを結合するインターフェイス
より好ましい実施例においては、電気モジュール3115は、今あげた構成要素のうち1つ
以上を含んでいる。
【０１０８】
電気モジュール3115に含まれる構成要素は、メンテナンスユニット3100のいくつかの実施例にとって好ましい機能を提供するかどうかによって決定される。ある実施例においては、電気モジュール3100を構成する構成要素は、電気モジュール3115が、ハウジング3110内にセンサー装置3101が存在する場合に、1又はそれ以上のセンサー装置3101を自動的に探知できるように配置されている。電気モジュール3115がセンサー装置3101の存在を探知した場合には、それから電気モジュール3115は通信機器を通じて、センサー装置3101に情報を伝達するために、センサー装置3101と無線通信をおこなう。いったん通信がおこなわれれば、センサー装置3101は、センサー装置3101に電力を与えるバッテリー充電の電流の適切な大きさを決定する。それらの電流は、1つまたはそれ以上のセンサー装置3101のそれぞれに供給されるべきであり、これによって電力充電装置を活性化することになる。電気モジュール3115は、新たな探知データがセンサー装置3101の記憶装置に存在するかどうか監視しており、もし存在する場合にはこれらのデータを電気モジュール3115の情報記憶装置にダウンロードし始める。好ましくは、操作する人が介在する必要がないように、これらの手順の全てが自動的におこなわれる。電気モジュール3115の情報プロセッサーからの命令に対する応答としてこれらの手順は実行されうる。
【０１０９】
さらなる手順においては、別個の“ベースステーション”あるいは“データサーバー”コンピューター(図６には示されていない)が、外部情報源の伝達のために第2の通信機器を通じて、メンテナンスユニット3100の内部にある電気モジュール3115の状態及び/あるいは1またはそれ以上のセンサー装置3101の状態を照会するために、電気モジュール3115と外部通信をおこなうために、提供及び配置されうる。メンテナンスユニット3100の情報記憶装置に集められた情報は検索することができ、1またはそれ以上のセンサー装置から集められたデータは分析あるいは外部記憶のために回収することができる。
【０１１０】
センサー装置3101で用いられている指令、コマンド、及び/あるいはパラメーターは、処理機器がただちにあるいは遅れて動作を開始することができるように、電気モジュール3115に送信することができる。さらに、これらの指令、コマンド、及び/あるいはパラメーターは、ロボットが今まさにハウジング3110からセンサー装置3101を取り外そうとしているところを、電気モジュール3115が探知した場合には自動的に動作し始めるように設定しておくことができる。
【０１１１】
これらの基礎的な操作に加えて、本発明のいくつかの実施例においてはさらに実行可能な能力を有している。例えば、電気モジュール3115はテストシーケンスを動作させることで、自動的に1又はそれ以上のセンサー装置3101のバッテリー容量をテストすることが可能である。センサー装置に電力を与えるバッテリーについては、バッテリー容量はどのくらい使用するかによって変化しうる。特に高い温度においては、バッテリーの寿命は延びる。好ましい実施例においては、電子モジュール3115がメンテナンスユニット3100によって維持されているセンサー装置3101に関する情報のデータベースを有することが可能となるように構成されている。
【０１１２】
データーサーバーコンピューターと継続的な無線通信をおこなうことにより、メンテナンスユニット3100は、“fab”として知られている、電子機器製品の製造設備といった製品の処理設備と継続的な通信をおこなうことが可能となる。センサー装置3101からの新たな計測データが利用可能となった場合に、そのデータはメンテナンスユニット3100の電気モジュール3115にダウンロードされる。そしてそのデータは分析のためにデータサーバーコンピューターに無線送信される。メンテナンスユニット3100はまた、センサー装置3101を用いておこなわれた計測データの自動制御を可能とする“fabのcentral Factory Automation(FA)sever”に接続されうる。
【０１１３】
本発明のいくつかの実施例においては、製造中の製品の処理のために完全に自動化された度量衡システムを構築することが可能である。より明白なことは、処理ツールは度量衡システムの必要性を中央工場自動化サーバー(＝central Factory Automation server)に伝達しうることである。そして、中央工場自動化サーバーは、メンテナンスユニットが前開き式の統一化されたポッドと実質的に同じように配置されているような本発明の実施例によっては、前開き式の統一化されたポッドの物をつかむロボットを用いて、貯蔵設備から処理ツールまで300ミリの半導体ウェーハーを保持するために、メンテナンスユニットを送る。工場自動化サーバーはそれからメンテナンスユニットに、工場自動化網を通じてセンサー装置にその処理ツールに固有のデータを収集する準備をさせるための、指令をだし、その指令を開始する。ツールはそれからセンサー装置をツール自身に搭載し、重要な方法を用いてセンサー装置を処理し、それからセンサー装置をメンテナンスユニットに戻す。この時点において、メンテナンスユニットは、新たに収集されたデータをダウンロードするだけでなく、センサー装置の電源を充電し始める。一旦このデータが整えられれば、メンテナンスユニットはデータサーバーに接続可能となり、そのデータをデータサーバーに、例えば新たな較正係数の摘出といった分析のために、送信する。これらの新たな係数が利用可能となった場合には、これらの新たな係数は、ツールに再び送信できるように、工場自動化システムに返信される。ツールはそれから最適な性能を提供するために、新たな係数を実行可能となる。一方、工場自動化システムは、次の事案のための準備として、メンテナンスユニットを貯蔵設備に戻す。
【０１１４】
メンテナンスユニットの好ましい実施例においては、充電システムと通信システムがセンサー装置の配置から独立したものとなるように配置されている。加えて、メンテナンスユニットは、メンテナンスユニットが一般的なウェーハーカセット、標準機械式インターフェイスボックス、標準前開き式の単一化されたポッドといった一般的な輸送機器によって輸送可能となるように、通常のツール前端インターフェイスと合致するように構成されている。
【０１１５】
典型的なセンサー装置の充電システムには、誘導コイルのような無線充電システムを一直線に並ばせるために、センサー装置に直接、電圧/電流を適用する接触点を用いる場合と、センサ装置の限定された区域について直接、電圧/電流を適用する接触点を用いる場合がある。これらのシステムは両方とも、これらのシステムの性質によって、どの充電システムを選択するかによって、センサーウェーハーに特定の一直線化を要求する。ここで示されているメンテナンスユニットの実施例にとって好ましいことである、位置づけを独立化することによって、これらの限定は除去される。
【０１１６】
これらの限定を克服するための一つの方法としては、接触あるいは誘導コイルのいずれかの充電システムをウェーハーの中心に配置することである。この場合において、ウェーハーの中心は常に予測可能な箇所であり、ウェーハーが回転した場合でもその箇所は動かない。しかし、センサー装置の中心部分は、センサーの配置にとって重要な箇所である。このように配置することは、本発明のいくつかの実施例においては可能であるが、よりこのましい実施例には、センサー装置の中心から離れた箇所に充電システムを配置する場合も含む。
【０１１７】
接触型の充電システムにおいて、本発明のより好ましい実施例には、環状接続システムも含まれる。ある配置例においては、それぞれ、輪の一つが接触することになるように、メンテナンスユニットのハウジングの中で露出されている一組の電気接続に対応させるため、その同心円上にあるセンサー装置の一組の環状の電気接続を有する環状接続システムも含まれる。またある配置例においては、センサー装置がメンテナンスユニットに完全に挿入された場合に、センサー装置の充電するための接触部分に合わせて、接触範囲を移動できるように、接続の輪は、メンテナンスユニットを取り囲むように配置されている。このように、センサー装置の位置にかかわらず、常に接触している。
【０１１８】
センサー装置と物理的な接触をおこなうと、潜在的に粒子を発生させる危険性があるため、電子機器の製造工程のようないくつかのセンサー装置の実施例においては、無線充電機構を用いるほうが好ましい。このような場合において、本発明の好ましい実施例においては、メンテナンスユニットからセンサー装置に電力を誘導的に運ぶという新奇なシステムも含まれる。
【０１１９】
本発明の実施例による充電システムは、図１、図６、図７、図８、図９を参照するとともに、次に示されている。充電システムは、センサー装置3000及びセンサー装置3101の内蔵された電源が充電され、あるいは再充電されることが可能となるように配置されている。好ましい実施例においては、センサー装置の内蔵された電源は、バッテリーである。しかし、それ以外のタイプの電源も使用可能である。電源と電力を受ける媒体とを電力で誘導的に連結する基本原理については、当業者の間でよく知られていることである。
【０１２０】
本発明の一つの実施例による電力充電システムには、図７で示されているセンサー装置誘導コイル3210のように同心円状のコイルに湾曲部を有する、平坦で多回転の誘導コイルのような伝導性の材料からなる誘導コイルが含まれる。誘導コイルは当該技術分野においてよく知られているものである。実質的にあらゆる誘導コイルを誘導コイル3210として用いることが可能である。センサー装置誘導コイル3210はセンサー装置3101に接続されている。付加的に、センサー装置誘導コイル3210はセンサー装置3101の表面に露出されているか、センサー装置3101の内部にある。より明確なことは、センサー装置誘導コイル3210は、センサー装置誘導コイル3210に接続されている電力が、センサー装置3101の内臓電源に提供可能となるように、センサー装置3101の他の電気的な構成要素と接続されているピックアップコイルとして取り扱われることである。センサー装置誘導コイル3210に接続されているセンサー装置3101の他の電気的構成要素には、センサー装置誘導コイル3210内で発生した交流電流から直流電流を生産することを可能にする整流のための構成要素や電気回路が含まれる。直流電流は、バッテリーや他の電源を充電するために用いられ、それ以外の機能としては、センサー装置3101の内部に組み入れられている電気的に活性な構成要素に電力を与えることである。好ましい実施例においては、センサー装置誘導コイル3210に接続されているセンサー装置誘導コイル3210と電気的に活性な構成要素は、化学的及び電気的に不活性の材料及び/あるいは保護する役割をする構成要素に完全に取り囲まれている。
【０１２１】
充電システムは、図８で示されているメンテナンスユニット誘導コイル3220のようなメンテナンスユニット誘導コイルを含んでいる。メンテナンスユニット誘導コイル3220は伝導性材質の1又はそれ以上の輪を有し、センサー装置誘導コイルの伝動コイルとしての役割を果たしている。充電器にとって典型的であるように、充電システムは、メンテナンスユニット誘導コイル3220の内部で交流電流を生産可能にする構成要素や電気回路に接続されている。メンテナンスユニット誘導コイル3220の内部で交流電流を生産可能にする構成要素や電気回路は好ましくは、図６で示されている実施例においては、電気モジュール3115の一部に含まれている。メンテナンスユニット誘導コイル3220は好ましくは、センサー装置誘導コイル3210の内部で、センサー装置との物理的な接触なくして交流電流を発生させることが可能となるように、ハウジング3010内で露出されている。さらにメンテナンスユニット誘導コイル3220は好ましくは、センサー装置の自動化された輸送に一致するように、ハウジング3010内で露出されている。
【０１２２】
本発明のある実施例による充電システムの操作は、標準的な電気変圧器と比較することによって理解されうる。通常の電気変圧器においては、2つのコイルがあり、交流電流を伝導するための１次コイル、交流電流を発生させるための2次コイルがある。これら2つのコイルは、軸(共軸の構成)の周りに形成される、あるいは磁芯の周りに形成される磁気誘導を通して接続されている。２つのコイルの間の屈曲部の数の比率は、それぞれのコイルにおける電圧及び電流の関係によって定まる。伝導体特性(直径、材質、絶縁体、等)と芯の材質(例えば、空気、鉄等)は、使用可能な電力及び周波数の範囲を決定する。変圧器の理論、デザイン、適用例に関しては非常に技術が発達し、広く利用されている。
【０１２３】
開放型の変圧器の使用は(すなわち、1次コイルと2次コイルが著しい間隔を設けるように配置されている変圧器)、伝導物質を通さないで電力を接続するという非常に確立された技術である。機械的に独立した1次コイル及び2次コイルを使用することは、可動性の物体に電力を与えるために、よく知られた技術である。電力を接続するのに開放型変圧器による方法を用いるシステムは、1次コイルと2次コイルが注意深く配置される必要がある。１次コイルを急に遠くに離すことにより発生する磁界は、この磁界は相対的にコイルの軸の周りあるいは側面に発生するものであるが、この磁界は２次コイルとの結びつきを非常に小さくすることは、非常によく知られていることである。
【０１２４】
自動化されたウェーハーを取り扱う機械装置を使用する多くの半導体処理システムでは、それらを輸送したり、処理したりする場合に、ウェーハーもしくはウェーハ−のようなセンサー装置の回転時の並べ方は、保持されるわけではない。したがって、センサー装置の回転時の並べ方を、それがメンテナンスユニットに入る場合に、明確にすることはできない。回転時の並べ方が不確かであるということは、米国特許第6,691,068号で記載されているように、センサー装置技術に使用することに対して障害となっている。特定の回転方向を指定しないで、ウェーハーのようなセンサー装置に電力を効果的に接続する能力は、高度に自動化された処理設備において、センサー装置技術の使用を可能にするものである。センサー装置の誘導コイルとメンテナンスユニットの誘導コイルとの間の回転時の並べ方は、それらの間に電力を接続する際に問題にならないということは本発明のいくつかの実施例の固有の特徴である。
【０１２５】
本発明のいくつかの実施例においては、図1に参照として記載されているように電力充電器3050のような据付型の充電装置から自動センサー装置3000のようなセンサー装置に電力を接続することも可能である。この電力接続は、充電装置内のウェーハーの回転方向とは独立している。本発明の好ましい実施例においては、電力接続から方向が独立していることは、センサー装置誘導コイルの設計とメンテナンスユニットの誘導コイルの設計の結果として達成されたことである。
【０１２６】
特に、ある実施例においては、センサー装置誘導コイル3210はセンサー装置3101に配置されている。半導体ウェーハー処理に誘導コイルが適用される場合、センサー装置は、200ミリあるいは300ミリの直径を有する半導体ウェーハーを包含することが可能である。センサー装置誘導コイル3210は、典型的な比較的小さい平坦なコイルであり、例えば直径25.4ミリであり、ウェーハーの表面に配置される。センサー装置誘導コイル3210の寸法、つまり直径および厚さは、計測される際の影響、センサ装置誘導コイル3210の存在が処理状況に与える影響を少なくするために、最小化されている。センサー装置誘導コイル3210の半径は、Rsに指定されている。センサー装置誘導コイル3210の中央は、ウェーハーの中心に対して半径R1の位置に配置される。
【０１２７】
メンテナンスユニット誘導コイル3220は、それぞれ図1のメンテナンスユニット3005あるいは図５のメンテナンスユニット3100に配置される。あるいはまた、いくつかの実施例において、メンテナンスユニットコイル3220は、メンテナンスユニットのハウジングの外側に配置されることも可能である。たとえば、ハウジングの表面の外側にくっつけることも可能である。メンテナンスユニット誘導コイル3220は、図８で示されているように、同軸コイル3220Aと3220Bの2つが結合されて構成されている。これらのコイルは共通の中心点を有している。センサー装置3101がメンテナンスユニット3100内に存在する場合に、センサー装置3101の中心に対応する位置に中心点がくるように、コイルは、メンテナンスユニット3100の内部に配置されている。図９で示されているように、この1組のコイルの最も内側の直径は、R1-Rsであり、この1組のコイルの最も外側の直径はR1+Rsである。
図８で示されているように、二つのコイルは、二つのコイルの中で反対方向に電流が流れるように、3220Cで接続されている。つまり、もし外側のコイルが時計回りに巻かれているのであれば、内側のコイルは反時計回りに巻かれている。逆もありうる。
【０１２８】
操作中において、センサー装置誘導コイル3210は、図９で示されているように、メンテナンスユニット誘導コイル3220の屈曲部の半径の中間に、センサー装置誘導コイル3210の中心がくるように、配置されている。言い換えれば、センサー装置誘導コイル3220の中心がコイル3220Aの外側のコイル屈曲部と3220Bの内側のコイル屈曲部の間にくるように配置されている。このことは、センサー装置誘導コイル3210は、メンテナンスユニット誘導コイル3220と2点で接することを意味している。メンテナンスユニット誘導コイル3220内を逆に循環する電流は、センサー装置誘導コイル3210内に付加的な一定方向の電流を発生させることになる。
【０１２９】
センサー装置3101の中心が、良好な接続のために、メンテナンスユニット誘導コイル3220の中心と一致するように配置されなければならないのに対して、センサー装置3101の回転方向は、あまり重要ではない。センサー装置3101があらゆる方向に回転しても、センサー装置誘導コイル3210とメンテナンスユニット誘導コイル3220の間の電力接続は、望ましい状態で維持されるだろう。
本発明による充電システムの特定の実施例においては、かなりの設計変数を特定する必要がある。これらの設計変数のいくつかは、
a.     回転の割合−メンテナンスユニット誘導コイルとセンサー装置誘導コイルの間の
回転比率を指す
b.     最初の電圧−メンテナンスユニット誘導コイルに適用される電圧を指す
c.     伝動周波数−1次電圧の交流電流の周波数を指す
d.     コイルとコイルの間の間隔−コイル平面間の同軸上の距離を指す
特定の適用例に電力を供給する場合の基礎となるこれらの変数を最大限利用するために、変圧器や電力供給機の設計の分野に精通している必要があるということは明白なことである。本発明の実施例においては、回転時の並べ方に電気接続が影響を受けないという点で、開放型変圧器の電気接続をする1次コイル及び2次コイルの特定の配置と関連する。
【０１３０】
本発明のいくつかの実施例において、メンテナンスユニットのコイルは、1次コイルと言及されているものであるが、外側の半径の大きさが約1センチから約9センチであり、この大きさの範囲内であれば全てを含み、1次コイルの屈曲部の数は、3から約30個の屈曲部を有する場合があり、この数の範囲内であれば全ての場合を含む。
付加的に、電力充電器は1次コイルに、1次周波数を約0.1ＭＨｚから4ＭＨｚの間にした状態で、1次電圧を3ボルトから18ボルトの間で提供可能なように配置されている。電力充電器は、1次コイルに１次コイルの同調周波数、あるいは分数調波周波数である制御周波数を提供しうるように配置されている。電力充電器を、2次コイルとして言及されているセンサー装置コイルを、同調周波数あるいは分数調波周波数で操作可能なように配置することも可能である。
【０１３１】
図１０を参照する。図１０には本発明の一実施例によるメンテナンスユニットの一部分3252の側面図が示されている。図１０では、メンテナンスユニットの一部分3252が2つのセンサー装置3101を包含しているところが示されている。図１０で部分的に示されているメンテナンスユニットは、図６で示されていたメンテナンスユニット3100の対応部分と実質的に同じであるという特徴を有している。図１０では、センサー装置3101がどのようにハウジングに保持されているのかについて更に詳細に示している。センサー装置は、ハウジングの壁に成形された溝3254で保持されている。図１０は、メンテナンスユニット誘導コイルに関連して、センサー装置3101の相対的な配置例を示している。図１０の横断面に示されているメンテナンスユニット誘導コイル3220は、メンテナンスユニットの壁に埋め込むことも可能である。あるいはまた、メンテナンスユニット誘導コイル3220は、図１０で示しているように、メンテナンスユニットの壁の1つの表面に配置することも可能である。
【０１３２】
今まで開示されてきた事項を考慮すると、ここに示されている充電システムの広く多様な実施例は従来技術の1つを用いることによって生産しうる。例として、本発明の付加的な実施例を以下のように示す。
１．分離可能な物体の間に電気を接続するための方法では、回転する場合の物体の並べ  
方には影響を与えない。
２．実施例1の方法において、分離可能な物体の1つは相対的に据付型の充電装置であり、
第２の物体は、センサー装置からなる。
３．実施例２の方法において、センサー装置は1又はそれ以上の誘導ピックアップ(2次)コ
イルを有しており、2次コイルは、センサー装置中央部に関連して、一定の半径のも
のが配置されており、充電装置は2個又はそれ以上の誘導充電(1次)コイルを有してお
り、1次コイルはそれぞれが同軸上に配置されており、1次コイルの半径の概算と2次
コイルの半径の概算は違いがある。1次コイルは、近接したコイルの中で反対方向に
電流が流れるように、互いに電気的に結びつけられている。2次コイルは、1次コイル
の半径の中心点に対応するセンサー装置の中心から距離をとるように配置されてい
る。
４．実施例3の方法を利用する装置であって、2次コイルは1センチから15センチの半径を
有しており、2次コイルは3個から30個の屈曲部を有しており、半径0から8センチの2
次コイルは直径200ミリのシリコンウェーハーの中央に配置されている。
５．実施例3の方法を利用する装置おいて、2次コイルは整流電子回路に電力を供給する。
６．実施例5の装置において、整流電子回路は電圧倍増電子回路よりなる。
７．実施例5の装置において、2次コイルは同調周波数あるいは、分数調波周波数で操作さ
れる。
８．実施例3の方法を利用する装置において、1次コイルは半径が1センチから9センチであ
り、3個から30個の屈曲部を有している。
９．実施例3の方法を利用する装置において、1次電圧は3ボルトから18ボルトであり、1次
周波数は0.1ＭＨｚから4ＭＨｚである。
１０．実施例9の装置において、1次操作周波数は、1次コイルの同調周波数あるいは分数
調波周波数である。
【０１３３】
接触して伝達する方法は、データを送るためにセンサー装置との物理的な電気接続を使用する。それゆえ、本発明の好ましい実施例においては、同じ問題を共有することになる。そしてそれに対する無線再充電システムのような解決方法は上記で述べた。
【０１３４】
しかし、再充電システムの場合と同じ理由で、本発明の好ましい実施例に無線通信が組み込まれている。赤外線通信システムのようなこれら無線通信システムのいくつかのタイプは、特定方向の電波だけを送受信する。例えば、赤外線通信システムを有する本発明の実施例においては、良好な通信状態を確保するために、外部送受信機がセンサー装置の送信機及び受信機と近い位置に並べられる必要がある。これらの場合において、本発明の実施例には、メンテナンスユニットのハウジング内に露出されており、環状に配置されている複合赤外線トランシーバーが含まれている。このように、たとえメンテナンスユニットのハウジング内に配置されているセンサー装置の方向がどのようになっていようとも、トランシーバーの一つは、センサー装置のトランシーバーに向けられている。あるいはまた、本発明の他の実施例においては、メンテナンスユニットは、センサー装置の回転時の配置がどのようになっていても、メンテナンスユニットの中央トランシーバー方向に赤外線を向けなおすために、メンテナンスユニットのハウジング内に露出された一組のプリズムを有している。本発明の実施例には、上記に述べた特定方向の電波だけを送受信するという問題を避けるためのもう一つの方法として、無指向性の無線通信のための構成要素も含まれる。
【０１３５】
しかし、典型的なセンサー装置において、電力の保存は第一次的な関心事であり、典型的な無線通信システムは、いくつかの適用例において過剰な電力を引き出してしまう。このような場合において、本発明のより好ましい実施例には、新規な“コイルを通じた”通信装置のための構成要素を含んでいる。
【０１３６】
本発明の実施例によるコイルを通じた通信装置については、図１１及び図１２を参照して述べられている。本発明のこの実施例においては、図１１は、通信のための及び電源を充電するために用いられる電力を受け取るための構成要素3300を示している。図１２は、図１１に示されている構成要素と通信するための及び電源を充電するために図１１のコンポーネントによって受け取った電力を送るための構成要素3400を示している。言い換えれば、図１１で示されている構成要素3300は図１２で示されている構成要素3400と通じている。図１２で示されている構成要素3400は、図１１で示されている構成要素の電源が充電されるように、図１１で示されている構成要素に誘導的に電力を接続する。センサー装置メンテナンスユニットを使用するセンサー装置を充電するという実施例においては、図１１で示されている構成要素3300は、センサー装置の電源を充電するために、センサー装置内に包含されている。図１２で示されている構成要素3400は、センサー装置メンテナンスユニットの電力充電器内に包含されている。
【０１３７】
構成要素3300は、直流電流を出力するために、コイル3310内に生じた交流電流を変換機3320に提供可能となるように、交流―直流変換機3320に接続されているセンサー装置誘導コイル3310を包含している。構成要素3300はまた、電源3322を包含している。電源3322が充電あるいは再充電可能となるように、変換機3320から直流電流出力を受け取るために、電源3322は、変換機3320に接続されている。付加的に、変換機3320からの直流電流出力は、電流の一部が電源3322に行くように分割可能である。そして、残存している電流は、センサー装置の操作電力3324を提供するために転換可能である。言い換えれば、変換機3320は、センサー装置の電気的に影響のある構成要素を操作するために、センサー装置の電力母線に接続されることも可能である。
【０１３８】
構成要素3300はまた、情報プロセッサー3325を包含している。情報プロセッサー3325は、マイクロプロセッサー、コンピューター、用途が特定された集積回路、情報を処理し、命令を実行する異なったタイプの電子機器のようなものが該当する。電源3322と情報プロセッサー3325は、電源の状態を指し示すための１つのあるいはそれ以上の指標を情報プロセッサー3325に提供可能となるように、接続されている。電源の状態を指し示すための指標には、電源の放電率、電源を充電するために使用すべき電圧及び電流のようなものも含まれる。
【０１３９】
構成要素3300はさらに、センサー装置誘導コイル3310のインピータンスを急速に変化させることのできる電子回路のような可変インピータンスを包含する。情報プロセッサー3325からの命令に応えて、インピータンスを変化しうるように、可変インピータンス3330は配置されている。情報プロセッサー3325から命令を受け取れることが可能なように、可変インピータンス3330は情報プロセッサー3325に接続されている。可変インピータンス3330のインピータンスを変化させることによって、センサー装置誘導コイル3310のインピータンスが変化するように、可変インピータンス3330は、センサー装置誘導コイル3310に接続されている。
【０１４０】
センサー装置誘導コイル3310内に電流の流れが存在しているかいないかを探知するために、構成要素3300には、センサー装置誘導コイル3310と接続されている電流探知機3340が含まれる。電流探知機3340は、電流ピックアップで用いられているような電流を探知する電子回路で構成することも可能である。電流探知機3340は、センサー装置誘導コイル3310内に電流が存在しているかどうかについての情報を情報プロセッサー3325に提供可能とするように、情報プロセッサー3325に接続されている。電流を探知する方法は、コイルの状態を監視するために用いられる方法の１つしかないことはよく知られていることである。もちろん、電力を誘導的に接続しているコイルの他の指標は、利用することが可能であり、本明細書の開示内容をみれば、当業者にとって当たり前のことである。
【０１４１】
構成要素3400は、メンテナンスユニットのコイル3410と、センサー装置誘導コイル3310に電力を誘導的に接続するために、変換機3420がメンテナンスユニットコイル3410に交流電流を用いることを可能にするように接続されている直流−交流変換器3420を有している。言い換えれば、変換器3420は、メンテナンスユニットのコイル3410内で交流電流を生産することを可能とするように、駆動電子回路としての機能を有する。図１２は、変換機3420に電力を提供するために接続されている電源3430を示している。この配置は、メンテナンスユニットがバッテリーのような独立した直流電源を有しているという好ましい実施例を表している。しかし、直流電源ではない外部電源に接続されているメンテナンスユニットのように、他の配置にすることも可能であるということは理解されている。ある実施例において、メンテナンスユニットを、外部電源のように電力を受け取ることが可能となるように配置することもできる。
【０１４２】
構成要素3400はまた、マイクロプロセッサー、コンピューター、用途が特定された集積回路、情報を処理し、命令を実行する異なったタイプの電子機器のような情報プロセッサー3440、スイッチ3450、及びインピータンスメーター3450を有している。インピータンスメーター3460は、情報プロセッサー3440に情報が入力されるように、メンテナンスユニットコイル3410のインピータンスの計測結果を提供するためにメンテナンスユニットコイル3410と情報プロセッサー3440に接続されている。情報プロセッサー3440はスイッチ3450の開閉を制御するために、スイッチ3450と接続されている。この配置は、電子回路にメンテナンスユニット誘導コイル3410の電力出力をすばやくおこなわせたりおこなわせなかったりすることを可能にする。もちろん、メンテナンスユニット誘導コイル3410に流れている電流を制御するために図１２で示されている実施例は、図のような場合にのみ提供される。根本的に同じ結果を得るためのハードウェアの配置は、広く多様な例が考えられる。例えば、情報プロセッサー3440を、変換機3420による電流出力を制御するために変換機3420に接続することも可能である。望ましい配置例では、情報プロセッサー3440が、インピータンスメーター3460からのインピータンスの計測結果に応じて、メンテナンスユニット誘導コイル3410の電力出力を制御することも可能である。言い換えれば、この望ましい実施例においては、電子回路が、メンテナンスユニット誘導コイル3410のインピータンスによって決まる時間を計測することを可能にする。
【０１４３】
本発明の実施例による電源3322を充電しながら、構成要素3300と構成要素3400の両方で通信することを可能にする方法の例については、図１１及び図１２を参照にした以下の操作手順を用いて説明することが可能である。以下に示す例においては、図１１で示されている構成要素3300は、上記したようにセンサー装置に組み込まれており、図１２で示されている構成要素3400は、上記したようにメンテナンスユニットに組み込まれている。
【０１４４】
メンテナンスユニットコイル3410は、あらかじめ定められているオンの状態の“目覚めのパターン”で操作される(交流電流適用)。この場合、電流は流れている。オフの状態では、電流は流れていない。この実施例において、“目覚めのパターン”には、オンの状態が長く続いていることによって、オン−オフのパルスが急速に何度も発生している状態も含まれる。選択的に、“目覚めのパターン”は、断続的な時間の間隔で、あるいはメンテナンスユニット内にセンサー装置が存在しているという外部信号に応答して、開始される。“目覚めの形態”は、適切に配置されたセンサー装置誘導コイル3310の内部に交流電流のパルスを発生させるだろう。
【０１４５】
変換機3320を作動させることで、コイル3310及びコイル3410から生じた交流電流から直流電流を生産するだろう。好ましい場合には、直流電流の大きさは、センサー装置に電力を与えるために、直接的に操作電力3324を与えるだけでなく、電源3322を充電できる大きさである。
【０１４６】
電流探知器3340は、センサー装置誘導コイル3310内の電流を探知し、“目覚めのパターン”対応するデジタルパルスを生み出す。デジタルパルスは、センサー装置内部の情報プロセッサー3325に入力できるように提供される。もし、デジタルパルスパターンが情報プロセッサー3325によって、正当な“目覚めのパターン”であると認識されれば、情報プロセッサー3325は、センサー装置誘導コイル3310内の電流が、一定の間オンの状態になるまで待機するだろう。一定の間オンの状態であると判断されれば、情報プロセッサーは、センサー装置誘導コイルのインピータンスを変化させるために、可変インピータンス3330を作動させる。インピータンスの変化には、あらかじめプログラムされた“目覚めのパターン”、あるいは他のあらかじめ定められた認識可能なパターンに応答する高インピータンスと低インピータンスが含まれる。
【０１４７】
一定の間オンの状態になっている際に、インピータンスメーター3460は、センサー装置誘導コイル3310のインピータンスの変化によって生じたメンテナンスユニット誘導コイル3410を搭載する際の変化を探知する。インピータンスの変化についての情報は、情報プロセッサー3440にデジタル入力信号で提供される。もし、そのデジタル入力信号が情報プロセッサー3440に正当な“目覚めのパターン”と認識されれば、構成要素3400は通信モードになり、例えば、構成要素3300が応答可能となるように、オンの状態を維持することによって生じるあらかじめプログラムされたパルスパターンのような、メンテナンスユニット誘導コイルの電流のオン−オフパルスを用いることで、“通信が完了したというパターン”を出力する。
【０１４８】
“通信が完了したというパターン”を認識すると、構成要素3300はその状態とセンサー装置誘導コイル3310に用いたインピータンスの変化に関する記憶データ、つまりインピータンスの変化のパターンを変換した信号を用いるのであるが、それらをダウンロードする。センサー装置があらゆる保存データをダウンロードした後、構成要素3300は電源3322の状態情報を送信し続ける。メンテナンスユニット誘導コイル3410は、構成要素3300が電源3322の充電が必要であると指令をだしている限り、オンの通電した状態のままになる。
【０１４９】
本発明の実施例のより詳細な説明は次に示す。2000年の8月22日に提出されたオンウェハーテクノロジーズ、インコーポレイティドの米国特許第6,691,068号と類似する自動化されたセンサー装置では、直径約3センチで、大体10個の屈曲部を有する誘導接続コイルが使用されている。“センサーシステム”と言及されている、電気的に影響を受けるセンサー装置の構成要素が配置されている中で、誘導コイルはプリント配線基盤の集積部分として製造される。
【０１５０】
誘導コイルは2つのダイオードにより構成されている整流電子回路と一般的に電圧倍加装置として用いられるために配置されているコンデンサーに接続されている。この整流電子回路の一つの特徴は、直列のコンデンサーが直流電流の逆流をせき止める役割を果たすことである。整流電子回路の出力は、センサーのバッテリーに直接あるいは電圧調整機器を通して接続されている。コンデンサーとダイオードの特徴は、周波数が400kHzから4ＭＨｚの間で、電圧が最大値から最大値で(開放型の電子回路の場合)2〜10ボルトで、電流が0.5〜5mＡで最大限利用されることである(短絡電子回路場合)。この好ましい実施例においては、誘導接続コイルは、特定の周波数の範囲で直列に同調するように設計されている。
【０１５１】
誘導コイルは、一般的に用いられているローパスRCフィルタを含めた電圧整流電子回路に接続されている。ローパスフィルターは、ダイオードを通じて誘導コイルに直接接続されているか、あるいは整流電子回路内のダイオードノードで接続されている。抵抗器及びコンデンサーは、望まれる通信比率と充電電流の周波数に基づいて選択される。低周波を通過させる一方で、充電周波数である高周波をせき止めることが判断基準である。このローパス整流電子回路の出力は、デジタル信号としてセンサー装置のマイクロプロセッサーといった情報プロセッサーに入力される。誘導コイル内で電流が生じれば、それをマイクロプロセッサーが探知し、オンの状態になるだろう。電流が生じなければ、オフの状態になる。好ましい実施例においては、電圧整流電子回路は9.6kHz〜57.6kHzの間の信号に対し感度が良いように設計されている。
【０１５２】
スイッチ部材は、誘導コイルに接続されている。スイッチ部材は、作動させた場合、コイルに低いインピータンスを生じさせるように、誘導コイルの2つの端部に接触するように接続されている。スイッチ部材はセンサー装置マイクロプロセッサーに接続され、センサー装置マイクロプロセッサーによって制御されている。本発明の実施例においては、スイッチ部材は、NMOSトランジスタである。スイッチ部材を作動させると、誘導コイルのインピータンスに重大な変化が生じる。インピータンスを変化させるスイッチ部材は、非常に少ない電力で作動する。したがって、外部システムとの通信には、蓄積されたバッテリーの電力をほとんど消費しない。電圧比率が20ボルト以上であり、通電時の電圧が3ボルト以下であるため、NMOSトランジスタが選択される。
【０１５３】
整流電子回路、電圧整流電子回路、インピータンスを変化可能な電子回路の組み合わせは、バッテリーの充電機能と両指向性の通信を可能にする。
【０１５４】
ある実施例においては、外部充電コイルは直径が約3センチであり、5個の屈曲部から構成されている。コイルは、電力充電プリント配線基盤の集積部分として構成されている。ある実施例においては、センサー装置内部の外部充電コイルと接続コイルは、1ミリ〜10ミリの間隔で同軸に並べられている。充電コイルと関連する構成要素は、400kHz〜4メガヘルツの間で直列に同調するように設計されている。
【０１５５】
ある実施例においては、外部充電コイルは電流緩衝材を通して標準的な発振器によって操作される。電流緩衝材は、外部制御システムによって提供されるデジタル信号によって作動させたり、作動させなかったりすることが可能である。実施例においては、振動周波を簡単に最大化することのできるデジタルで制御された発振器を利用している。好ましい実施例においては、発振器の周波数を400kHz〜4メガヘルツとすることが可能である。電流緩衝をおこなう間隔は、望ましい通信周波数(9.6kHz〜57.6kHz)で、スイッチを入れたり、切ったりすることができるかどうかで、決まる。自動化されたセンサー装置との通信は、あらかじめ定められたパターンに従い、充電電流を入れたり、切ったりすることによっておこなわれる。
【０１５６】
発振器及び電流緩衝材に加えて、外部充電電子回路は、インピータンスメーターのようなインピータンス監視電子回路に接続されている。ある実施例においては、この電子回路には、ローパスフィルター電子回路を通じてコンパレーターに入力信号を提供する静電結合に設定されたアンプを含む。アンプは、所望の通信周波数(9.6kHz〜57.6kHz)で、あるいはそれに近い周波数帯で、信号を選択して増幅するように設定されている。ローパスフィルターとコンパレーター電子回路を動作させることで、見かけのインピータンスあるいは充電コイルの装荷に応じて、デジタル出力信号を発信する。自動化されたセンサー装置内のインピータンスを変化させる電子回路を作動させることで、外部充電コイルの装荷を変化させる。この変化は、インピータンス監視電子回路によって決まる。
【０１５７】
特定の振幅領域または特定の時間間隔の中にある電波信号の部分を選び出した発振器/緩衝電子回路及びインピータンス監視電子回路の組み合わせは、両指向性の通信を可能にするだけでなく、自動化されたセンサー装置に電力を提供することも可能にする。
【０１５８】
本発明の実施例は、自動化されたセンサー装置に無線で電力を接続する、同時通信ができる、同じコイルを用いて電力を接続する、センサー装置とメンテナンスユニットの充電システムは非常に少ない消費電力で通信可能である、構成要素が少ない単純な回路設計であるといった1つあるいはそれ以上の特徴を有する。
【０１５９】
電子設計の当業者は、開示された実施例の多くが修正される可能性のあること、実施例を相互に実施する可能性があることを認識している。現在公知となっている事項を考慮すると、これら実施例の拡張・修正範囲は以下の通りである。
コイル設計−好ましい実施例においては、それぞれ10個と5個の屈曲部を有する2つの直径3センチのコイルを使用する。大きさ、屈曲部の数、組み立ての方法、コイルの相対的な方向は、特定の実施例において最大限利用するために簡単に修正される。
充電コイル制御−好ましい実施例では、所望の機能を獲得するために、デジタル信号で制御された発振器と特定の振幅領域または特定の時間間隔の中にある電波信号の部分を選び出した電流緩衝器を利用している。多くの異なったタイプの発振器、周波数帯、調整方法が、同様の結果を得るために利用されうる。
電流整流−好ましい実施例では、電圧倍加整流電子回路を利用する。この電子回路は、ある実施例では有利な点があるが、この電子回路は簡単に他の一般的に知られている整流電子回路に置き換えることも可能である。
充電探知電子回路−好ましい実施例では、充電電流の状態を決定するためローパス濾波電圧探知電子回路を利用している。この単純な電子回路は、最小限の受動的な構成要素からなる。しかし、この電子回路はさまざまな方法で適用されることが可能である。
インピータンスの調整−好ましい実施例ではメンテナンスユニットと通信するためにセンサー装置内の誘導接続コイルのインピータンスを調整する。この方法は、本発明のある実施例においては特定の利益を有するが、根本的な構成要素ではない。外部装置との通信は、例えば誘導接続コイルに活動信号を発信させることによるなど、沢山の方法でおこなうことが可能である。
インピータンスの探知−好ましい実施例においては、充電コイルの装荷の変化を探知することによって、自動化されたセンサー装置から外部装置へ通信をおこなう。この方法には、同時に充電をおこなうことができ、自動化されたセンサー装置の内部で最小限の消費電力で通信おこなうことができるという利点を有する。装荷の効果あるいは他の充電コイルに入力される調節された信号を探知するために、多くの異なった電子回路の配置を用いることが可能である。
【０１６０】
それ以外の実施例において、通信装置は、センサー装置を充電するための電力を供給する電力充電器を含んでいる。通信装置は、1次コイル、1次コイル内に交流電流を生じさせる発振電子回路、1次コイルの特性を変える電子回路、1次コイルの特性の変化を探知する電子回路を含んでいる。通信装置は、制御周波数が400kHz〜4MHzの場合、1次コイルに電力を供給するように配置されている。1次コイルは、400kHz〜４MHzで直列に同調する。通信装置は、周波数が9.6kHz〜57.6kHzで、制御周波数を変えるよう配置されており、変調には、1次コイルに提供される電力の最大の信号レベルの20％以下から80%以上までの振幅変化が含まれる。通信装置は制御周波数を変えることができるように配置することができ、変調には、約400kHz〜約４MHzの範囲で制御周波数を急に変える場合も含む。1次コイルの特性の探知された変化には、1次コイルの見かけのインピータンスの変化も含めることが可能である。1次コイルに適用される制御電圧の振幅の変化を計測することによって、1次コイルの見かけのインピータンスの変化を計測するために通信装置は配置されることも可能である。さらに、見かけのインピータンスの変化は周波数が9.6kHz〜56.7kHzの場合に生じる。通信装置は、制御周波数を変調するために配置することが可能である。変調には、1次コイルに適用される電気信号の振幅を変える場合も含む。さらに、通信装置は1次コイルに適用されている電気信号の周波数を変えるように配置されている。それ以外の実施例においては、2次コイルの状態の探知された変化は、あらかじめ定められた周波数帯に電気信号が存在しているかどうかで判断される。
【０１６１】
図1３を参照する。そこには本発明のある実施例によって単一のセンサー装置3510を保持するメンテナンスユニット3500の透視図が示されている。図1３で示されているメンテナンスユニット3500は、ちょうつがいのついた蓋3530とハウジング3520で構成されている。蓋は、ハウジングの内部が周囲の環境から実質的に隔離されるように閉じることができる。図1３では、メンテナンスユニット3500が開いており、センサー装置3510がハウジング3520に存在している。図1３で示されているメンテナンスユニット3500には、図1〜1３で示されている実施例で説明されていたものと実質的に同一の電気的構成要素が含まれる。メンテナンスユニット3500の電気的構成要素は、図1３では見えないように、ハウジング3520に組み込まれている。
【０１６２】
メンテナンスユニット3500はまた、メンテナンスユニットの外側の壁に設置された光学ディスプレイを有している。ディスプレイ3540は、メンテナンスユニットのハウジングに接続された発光ダイオードディスプレイ、液晶ディスプレイ、他のタイプの光学ディスプレイのようなディスプレイである。ディスプレイ3540は、ディスプレイを作動させるために情報や電力を受け取るために電気モジュールと接続されている。好ましくは、ディスプレイ3540はハウジング3520が閉じた状態でも見える。メンテナンスユニットについての状態情報及び/あるいはメンテナンスユニットに包含されているセンサー装置の状態を視覚的に伝えるために、ディスプレイ3540は使用されることが可能である。
【０１６３】
本発明のいくつかの実施例においては、バッテリーの状態、バッテリーがなくなる、バッテリーを新しくする必要がある等の情報を得るために、センサー装置を自動的に試験するように、メンテナンスユニットを配置することも可能である。データを集める指令をダウンロードし、どのウェーハーをメンテンスユニットの外に取り出すのか装置に知らせるために工場自動化システム通信をおこなうようにメンテナンスユニットは配置されることが可能である。言い換えれば、メンテナンスユニットは外部情報源と通信をおこなうために通信装置を有している。
【０１６４】
本発明の選択的な実施例は、この明細書で開示している内容を考慮すると当業者にとって明白な内容となっている。例えば、本発明の実施例によるメンテナンスユニットの概念よると、前開き式の統一化されたポッド(ＦＯＵＰ)、標準機械式インターフェイスボックス、ウェーハーカセット、単一ウェーハーＦＯＵＰ等のような実質的にあらゆる標準的なウェーハーボックスを使用することができる。300ミリの前開き式の統一化されたポッドが図６では示されている。
【０１６５】
さらに、単一ウェーハーメンテンスユニットは、標準的な機械式インターフェイスに類似しないように製造することも可能である。そのようなメンテナンスユニットにおいても、フルカセット版の大きなサイズでなくとも、自動的に電力を再充電し、データをダウンロードするといったメンテナンス機能を提供可能である。このようなメンテナンスユニットは図10に示されている。このようなメンテナンスユニットは、自動的に再充電やデータをダウンロードする機能によって使いやすいという側面を提供する以外に、調査する人、装置を修理する人、教育的な利用者、複合センサー装置を必要としない人にとって役に立つだろう。
【０１６６】
それ以外の実施例においては、メンテナンスユニットは、処理ツールの内部に挿入可能なように配置されている。言い換えれば、処理装置は、メンテナンスユニットを包含可能なチャンバーを有するように設計されている。ある実施例においては、例えば複合センサー装置を露光トラックシステム内に収容するのに役に立つ。このようにトラックは、内部の保管箇所からセンサー装置を自動的に引っ張り出し、トラックを通じてセンサー装置を作動させることが、メンテナンスユニットを保管箇所から戻すために工場自動化システムに接続しなくても、可能である。このような筋書きにおいては、メンテナンスユニットの自動的に再充電やデータのダウンロードおこなうという機能の多くを、センサー装置が装置の内部に組み込まれているような場合でも、有している。実施例のこのようなタイプにメンテナンスユニットは処理ツールのチャンバー内に適合するように機械的に配置されている。
【０１６７】
図1４を参照する。図1４では本発明のもう一つの実施例が示されている。図1４は、本発明の実施例による処理ツール3600の概念的な上面図である。処理ツール3600は、半導体ウェーハー、平面パネルディスプレイの基盤、光露光マスクといった製造中の製品の処理のために配置されている。処理ツール3600は、製造中の製品を取り扱うロボット3620を包含するハンドラーチャンバー3615を有するワークピースハンドラー3610を有する。説明するために、図1４では、ロボット3620が、半導体ウェーハーのようなワークピース3625を保持していることが示されている。ワークピースハンドラーは半導体ウェーハーのようなワークピース処理するために一般的に用いられる。半導体ウェーハーの処理に使用するワークピースハンドラーは、時折“facets”と言及されるように、典型的に多数の面を有している。それらの面には、典型的に、それを通じてワークピースを送ることを可能とするために、出入口が設けられている。ロボットがワークピースをチャンバー間で動かすことを可能とするように、付加的なチャンバーがワークピースハンドラーの面にくっつけられている。図1４の実施例においては、ワークピースハンドラー3610は8つの面を有している。処理チャンバー3630は面の1つに接続されており、もう一つの処理チャンバー3630は第2の面に接続されている。ロードロック3640が8つの面の一つに接続されており、第2のロードロック3640が8つの面のそれ以外の一つに接続されている。さらに処理チャンバー3630は、エッチング、プラズマエッチング、露光後の焼き締め、化学的機械的平坦化、化学気相成長法、スパッタリング法、ドライ法、イオン注入、プラズマ化学気相成長法、フォトレジストの除去といった処理のために配置されることが可能である。図1４で示されている実施例は、ワークピースハンドラーの8つの面の1つに接続されているセンサー装置メンテナンスチャンバー3650を有している。
【０１６８】
センサー装置メンテナンスチャンバー3650は、上記したようなセンサー装置を貯蔵し、維持するために設けられている。センサー装置メンテナンスチャンバー3650は、処理ツールが処理をおこなう製造中の製品の寸法と類似する寸法のセンサー装置を保持するために配置されている。もちろん、センサー装置メンテナンスチャンバー3650は、製造中の製品とセンサー装置間の相違を埋めるために、修正されうる。ある実施例において、センサー装置メンテナンスチャンバー3650は、1つのセンサー装置を保持するために配置されている。選択的な実施例においては、センサー装置メンテナンスチャンバー3650は1つ以上のセンサー装置を保持するために配置されている。
【０１６９】
本発明のある実施例において、センサー装置メンテナンスチャンバー3650は、ハウジング、情報プロセッサー、電源、情報送受信機、センサー装置の電源を充電するために電源から電力を接続する電力充電器、センサ装置探知機、センサー装置指向性探知機を有している。好ましくは、センサー装置メンテナンスチャンバー3650が、図1、図２、図３、図４、図５で示したメンテナンスユニットの機能を有することが可能となるように、配置されている。
【０１７０】
センサー装置メンテナンスチャンバー3650の他の実施例では、図１、図２、図３、図４、図５で示した配置とは異なる配置にすることも可能である。なぜなら、センサー装置メンテナンスチャンバー3650は処理ツール3600の一部であり、まったく同じ構成要素をそろえるよりも、処理ツール3600の他の構成要素を共有することが可能であるからである。実施例では、センサー装置メンテナンスチャンバー3650は、専用の情報プロセッサーを有しておらず、処理ツール3600の一部である情報プロセッサーを共有することが可能である。本発明のそれ以外の実施例においては、センサー装置メンテナンスチャンバー3650はセンサー装置探知機を有していない。なぜなら処理ツール3600が、センサー装置の配置をたどることができるように配置されているからである。同様に、処理ツール3600は、センサー装置があらかじめ定められた方向でセンサー装置メンテナンスチャンバー3650に提供されるようにセンサー装置の方向性を制御可能なように配置されている。好ましい実施例において、センサー装置メンテナンスチャンバー3650は、専用の電源を有さず、処理ツール3600に電力を与えるために使用されている電源に接続されている。処理ツールの典型的な電源は、“the house electrical power”と言及される電源設備である。
【０１７１】
本明細書で開示された内容を考慮すると、当業者は本発明のほかの実施例の配置を思いつくだろう。本発明のそのほかの実施例においては、センサー装置メンテナンスチャンバー3650は、製造中の製品を運ぶためのロードロックのような機能を有する。言い換えれば、センサー装置メンテナンスチャンバー3650は、ロードロックの機能を有している。そのような配置は、処理ツールの占有面積を減らし、ワークピースハンドラー3610のそのほかの面を他の用途ために、あけることができるようになる。
【０１７２】
図1５を参照する。図1５では本発明のそのほかの実施例によるメンテナンスユニット3700が示されている。メンテナンスユニット3700は、より好ましい配置について詳細に述べている図1５の実施例を除いて、図1、図６、図１０で示した実施例のものと根本的には同一である。メンテナンスユニット3700は図1及び図６で示したハウジング3110と電気モジュール3115と同一のものを有している。メンテナンスユニット3700は、ホール3222Ａを形成するハウジング3110の表面にはめ込まれたコイル3222を有している。説明のために、センサー装置3101(点線で描かれている)は、センサー装置を保持するためにメンテナンスユニットに設けられた2つの溝のそれぞれにはめ込まれている。メンテナンスユニットは、それぞれのセンサー装置3101用にカメラを有している。カメラ3710は、センサー装置3101の上部表面が見えるように、それぞれのセンサー装置3101に対して露出されている。カメラ3710は、センサー装置3101の表面の写真を撮り、その画像を上記したようにセンサー装置の方向を決定するのに利用できるように、配置されている。好ましい実施例において、カメラ3710は、カメラ支持材3720を用いて、センサー装置3101の中央部の上に吊り下げられている。
【０１７３】
本発明のそれ以外の実施例においては、図1、図２、図３、図４、図５、図６、図１０、図１１、図１２、図１５で示したようなメンテナンスユニットと上記で示したものと根本的に同じセンサー装置の組み合わせを有している。より明確なことに、センサー装置は情報プロセッサーと電源を有している。メンテナンスユニットは、センサー装置の中に組み込まれている電源を無線で充電することができるように配置されている。情報プロセッサーは、電源の充電を監視可能なように、電源に接続されている。より特定的な場合には情報プロセッサーは、メンテナンスユニットの電力がなくなった場合には、そのことを探知できるように配置されている。情報プロセッサーには、データ収集を制御するための作動命令を含めた実行可能な命令がプログラムされている。言い換えれば、情報プロセッサーは、センサー装置が電源を充電するための電力を受け取っていないということに対応して、あらかじめ定められたデータ収集プログラムが作動するように設定されている。この実施例においては、電力充電器はメンテナンスユニットとセンサー装置の距離が大きくなればなるほど無線電力接続効率が下がっていくように設定されている。好ましくは、センサー装置をメンテナンスユニットからはずした際あるいはある程度離した場合に、電力接続効率は実質的にゼロになる。このように設定することの利点は、センサー装置をメンテナンスユニットからはずした際にあるいはその後すぐに、センサー装置は自動的にデータ収集のシーケンスを開始することである。データ収集処理を開始するのに何の命令も人による操作も必要ない。さらにセンサー装置は、電源の充電が開始された場合にはデータ収集処理をやめるように設定されている。言い換えれば、センサー装置は、センサー装置がメンテナンスユニットに戻された場合には、データ収集をやめるように設定されている。
【０１７４】
本発明のそれ以外の実施例においては、図1４で示したようなセンサー装置メンテナンスチャンバーと上記したものと根本的には同じセンサー装置の組み合わせを有している。より明確なことに、センサー装置は情報プロセッサーと電源を有している。メンテナンスチャンバーは、センサー装置の中に組み込まれている電源を無線で充電することができるように配置されている。情報プロセッサーは、電源の充電を監視可能なように、電源に接続されている。より特定的な場合には情報プロセッサーは、メンテナンスチャンバーの電力がなくなった場合には、そのことを探知できるように配置されている。情報プロセッサーには、データ収集を制御するための作動命令を含めた実行可能な命令がプログラムされている。言い換えれば、情報プロセッサーは、センサー装置が電源を充電するための電力を受け取っていないということに対応して、あらかじめ定められたデータ収集プログラムが作動するように設定されている。
【０１７５】
もちろん、本発明の実施例は、半導体ウェーハー、平面パネルディスプレイ基盤、光露光マスクの処理以外の用途に使用する無線センサー装置に適用可能である。もっとも、自動充電、自動データダウンロード、及び自動データ処理は、センサー装置以外の通信や電力の輸送が必要とされるような広く多様な機器においては役に立つだろう。言い換えれば、本発明の実施例はセンサー装置の配置に適用することに制限されないということである。
【０１７６】
これまでの記載では、発明が特定の実施例を参照して記述されている。しかし、当業者は、さまざまな修正や変更が、請求の範囲で述べる本発明の範囲を逸脱しないでおこなうことができるということを認識するだろう。よって詳細な説明や図は、制限的なものではなく説明的なものとして認識される。これら全ての修正が、本発明の範囲に包含されるということが予期されている。
【０１７７】
利益、他の利点、問題に対する解法が特定の実施例に関して上記のように記載されている。しかし、利益、利点、問題に対する解法及びより明白にするあるいはなるための利益、利点、解法の元となる構成要素は、全ての、あるいはいずれかの請求項の重大な、必要な、根本的な特徴あるいは構成要素として解釈されてはいない。
【０１７８】
この明細書で用いられているような、“comprises”、“comprising”、“includes”、“including”、“has”、“having”、“at least one of”の語、あるいはそれ以外のこれらの語の変形は、非排他的に包括しているということを示している。例えば、一連の構成要素から成る処理、方法、物品、装置は、必然的にこれらの構成要素に限定されないだけでなく、明確に示されていない処理、方法、物品、装置といった他の構成要素を含む。さらに逆に、明確に記述してなければ、“or”は包括的あるいは排他的ではないということを示している。例えば、条件Ａ“or”Ｂは、以下のいずれかの場合に当てはまる。Aは真実である(あるいは存在している)そしてＢは間違っている(あるいは存在しない)、Ａは間違っている(あるいは存在しない)そしてＢは正しい(あるいは存在する)、ＡとＢ両方が正しい(存在している)。
【図面の簡単な説明】
【０１７９】
【図１】本発明の実施例による箱型の図である。
【図２】本発明の実施例による箱型の図である。
【図３】本発明の実施例による箱型の図である。
【図４】本発明の実施例による箱型の図である。
【図５】本発明の実施例による箱型の図である。
【図６】本発明の実施例による図である。
【図７】本発明の実施例によるコイルの図である。
【図８】本発明の実施例によるコイルの図である。
【図９】本発明の実施例による動作時のコイルの配置図である。
【図１０】本発明の実施例による図である。
【図１１】本発明の実施例による図である。
【図１２】本発明の実施例による図である。
【図１３】本発明の実施例による図である。
【図１４】本発明の実施例による図である。
【図１５】本発明の実施例による図である。
【符号の説明】
【０１８０】
３０００  センサー装置
３００５  メンテナンスユニット
３００５Ａ  メンテナンスユニット
３００５Ｂ  メンテナンスユニット
３００５Ｃ  メンテナンスユニット
３０１０  ハウジング
３０２０  情報プロセッサー
３０３０  電源
３０４０  情報送信受信機
３０４５  情報送信受信・電力充電器
３０５０  電力充電器
３０６０  センサー装置探知機
３０７０  センサー装置指向性探知機
【図１】
2005202933.tif 000003
【図２】
2005202933.tif 000004
【図３】
2005202933.tif 000005
【図４】
2005202933.tif 000006
【図５】
2005202933.tif 000007
【図６】
2005202933.tif 000008
【図７】
2005202933.tif 000009
【図８】
2005202933.tif 000010
【図９】
2005202933.tif 000011
【図１０】
2005202933.tif 000012
【図１１】
2005202933.tif 000013
【図１２】
2005202933.tif 000014
【図１３】
2005202933.tif 000015
【図１４】
2005202933.tif 000016
【図１５】
2005202933.tif 000017
【外国語明細書】
１  Title of Invention
SENSOR APPARATUS MANAGEMENT METHODS AND APPARATUS
2    Detailed Description of Invention
BACKGROUND
This invention relates to improved methods, apparatus, and computer program products for applications such as measuring process conditions for processing workpieces, more particularly, for applications such as processing workpieces for electronic device fabrication.
The standard practice for using and managing a sensor apparatus such as an autonomous sensor wafer, such as that described in U.S. Patent 6,691,068, is that the sensor apparatus is manually managed, i.e., a human is involved in one or more of the actions.  The sensor apparatus is manually monitored for battery state, and the appropriate recharging regimen is preferably applied.  When the sensor apparatus contains new data, the sensor apparatus must have communication initiated manually, and the data manually downloaded.  When the sensor apparatus needs to be loaded into or unloaded from a process tool, the sensor apparatus is manually extracted from a container for the sensor apparatus.  For some autonomous wafer sensors for semiconductor processing applications, the storage container for the sensor apparatus is a wafer cassette or front opening unified pod (FOUP).  The sensor apparatus is removed from the storage container and placed into a charging station by a human using a vacuum wand or by picking the sensor apparatus up with gloved hands.  Each of these manual operations prevents the sensor apparatus from being easily used in substantially automated production operations such as those preferred for operations such as semiconductor fabrication operations.
There are numerous applications requiring substantially autonomous sensor apparatuses and there is a need for overcoming one or more of the problems of the standard technology such as managing the sensor apparatus in the manufacturing environment, automating the management and maintenance of the sensor apparatus, and maximizing the overall manufacturing process.  Examples of important applications are processing of workpieces such as semiconductor wafers, flatpanel displays, lithography masks, and other electronic devices.  In order for the sensor apparatuses to be of greater use in a production environment, one or more of the manual operations should be automated. 
DESCRIPTION
The operation of embodiments of the present invention will be discussed below primarily in the context of a maintenance and management unit for a substantially autonomous sensor apparatus such as that described in U.S. Patent 6,691,068 used for applications such as measuring one or more process conditions for processing electronic devices from semiconductor wafers.  However, it is to be understood that embodiments in accordance with the present invention are not limited to a maintenance and management unit configured for applications of processing semiconductor wafers.  Examples of other embodiments of the present invention are maintenance and management units configured for sensor apparatuses for measuring process conditions for manufacturing flat panel displays and sensor apparatuses for measuring process conditions for manufacturing lithography masks.  Furthermore, most of the discussion of embodiments of the present invention is directed toward a sensor apparatus that includes a semiconductor wafer as a support and the sensor apparatus is configured to approximately mimic a semiconductor wafer substrate.  It is to be understood that embodiments of the present invention can be configured for a wide variety of processes such as processes typically used for fabricating electronic devices from semiconductor wafers, such as processes typically used for fabricating flatpanel displays from flatpanel display substrates, and such as processes typically used for fabricating lithography masks.  Some specific examples of individual processes are processes such as plasma etching, plasma deposition, plasma enhanced chemical vapor deposition, chemical vapor deposition, post-exposure bake for lithograpy, chemical mechanical planarization, and sputter deposition.  In the following description of the figures, identical reference numerals have been used when designating substantially identical elements or steps that are common to the figures.
Reference is now made to Figure 1 where there is shown a box diagram illustrating components of an embodiment of the present invention.  The diagram in Fig. 1 shows a sensor apparatus 3000 and a maintenance unit 3005.  Sensor apparatus 3000 is similar to sensor apparatuses described in U.S. Patent 6,691,068 filed on 22 August 2000; the contents of this reference are incorporated herein in their entirety by this reference.  
Fig. 1 shows a physical configuration of components for a preferred embodiment of maintenance unit 3005.  Maintenance unit 3005 includes a housing 3010, an information processor 3020, a power supply 3030, an information transmitter-receiver 3040, a power charger 3050 for coupling power from power supply 3030 to charge the sensor apparatus power source, a sensor apparatus detector 3060, and a sensor apparatus orientation detector 3070.  The configuration of maintenance unit 3005 shown in Fig. 1 has information processor 3020, power supply 3030, information transmitter-receiver 3040, power charger 3050, sensor apparatus detector 3060, and sensor apparatus orientation detector 3070 connected with housing 3010.  In a more preferred embodiment, housing 3010 substantially contains information processor 3020, power supply 3030, information transmitter-receiver 3040, power charger 3050, sensor apparatus detector 3060, and sensor apparatus orientation detector 3070.  
Information processor 3020 may be a standard information processor such as a microprocessor, a computer, an application-specific integrated circuit, or another type of electronic device for processing information and executing commands.  Power supply 3030 may be a standard power supply such as a rechargeable battery, a replaceable battery, a capacitor, a photoelectric cell, and a connection for accessing facility electrical power.  Suitable power supplies are commercially available from numerous vendors.  In a preferred embodiment of maintenance unit 3005, transmitter receiver 3040 is configured as a wireless communication device such as a device that uses infrared communication or such as a device that uses radio frequency communication.  
Sensor apparatus detector 3060 is configured for detecting whether a sensor apparatus is present in maintenance unit 3005.  Optionally, sensor apparatus detector 3060 may be configured so as to detector the presence of multiple sensor apparatuses or a sensor apparatus detector 3060 may be dedicated for each sensor apparatus that maintenance unit 3005 is capable of holding.  In view of the present disclosure, a person of ordinary skill in the art could make a variety of configurations for sensor apparatus detector 3060.  Some of the possible example configurations are a simple contact switch that detects the presence of a sensor apparatus, a switch that uses a light beam where changing the light beam path triggers the switch, and other configurations.  One of the functions that can be performed by sensor apparatus detector 3060 could be to inform maintenance unit 3005 that maintenance should be started on a sensor apparatus that has been loaded into maintenance unit 3005.  In other words, sensor apparatus detector 3060 can allow maintenance unit 3005 to begin the maintenance processes for a sensor apparatus automatically, i.e., without requiring an operator to start the maintenance processes.
Sensor apparatus orientation detector 3070 is configured to determine the orientation of sensor apparatus 3000 loaded into maintenance unit 3005.  The orientation information for sensor apparatus 3000 can be included with data obtained from the sensor apparatus and made available for the data analysis.  As an option, the orientation information can be utilized to establish whether sensor apparatus 3000 is properly loaded in maintenance unit 3005, and to enable a “go-no-go” flag for subsequent deployment of sensor apparatus 3000.
A variety of techniques can be used for determining the orientation of sensor apparatus 3000 when loaded into maintenance unit 3005.  In one embodiment of the present invention, the determination of the orientation of sensor apparatus 3000 is made with an encoder configured for maintenance unit 3005 and sensor apparatus 3000.  A method for determining orientation includes the formation of digitally encoded patterns at the edge of sensor apparatus 3000.  The encoder includes an optical scanner such as one or more commercially available simple optical scanners.  The patterns could be read by the optical scanner and the readings could be provided to information processor 3020 so that the readings are converted into orientation data.  Accuracies of 1o or better can easily be achieved by this method. 
Alternatively, the orientation of sensor apparatus 3000 can be determined by acquiring and analyzing an image of sensor apparatus 3000 as it sits in maintenance unit 3005.  For this embodiment, sensor apparatus orientation detector 3070 includes a camera such as a digital camera.  In one embodiment, the camera is disposed so as to view the center of sensor apparatus 3000 as placed in maintenance unit 3005.  The image collected by the camera could then be compared in information processor 3020 with an image stored in information processor 3020, and relative information can thus be extracted with an accuracy of 1o or better.  One of the benefits of this method is its relative simplicity, and the lack of any need to modify the sensor apparatus.  Numerous other techniques are also possible and would be obvious to one of ordinary skill in the art, in view of the present disclosure.  
Preferably, information processor 3020, power supply 3030, information transmitter-receiver 3040, power charger 3050, and sensor apparatus detector 3060 are substantially contained within housing 3010.  In a more preferable embodiment, there is an electronics module (electronics module not shown in Fig. 1) comprising a second housing for substantially containing all or parts of information processor 3020, power supply 3030, information transmitter-receiver 3040, power charger 3050, and sensor apparatus detector 3060.  Alternatively for some embodiments of the present invention, housing 3010 includes a compartment for substantially containing information processor 3020, power supply 3030, information transmitter-receiver 3040, power charger 3050, and sensor apparatus detector 3060.  
As an optional addition for some embodiments of the present invention, housing 3010 also includes an information display for visually displaying information such as status information for maintenance unit 3005 and/or information about sensor apparatus 3000 maintained by maintenance unit 3005 (information display not shown in Fig. 1).  The information display maybe a display such as a display of light emitting diodes and such as a liquid crystal display.  The display may be configured in maintenance unit 3005 so that the display is visible from the exterior of maintenance unit 3005.
In a preferred embodiment, maintenance unit power supply 3030 comprises a rechargeable battery.  Optionally, the maintenance unit further includes a status indicator for the maintenance unit power supply so that information about the status of the power supply can be visually displayed, stored, and/or transmitted.  Similarly, the maintenance unit, optionally, may further comprise a status indicator for the sensor apparatus power source.
In a preferred embodiment, housing 3010 is configured for holding a substrate selected from the group consisting of a semiconductor wafer substrate, a flat panel display substrate, a lithography mask substrate, and a printed circuit board substrate.  For examples, housing 3010 may have configurations such as that of a standard mechanical interface box, a front opening unified pod, and a semiconductor wafer cassette.
In a preferred embodiment, information processor 3020 contains executable code for managing and maintaining sensor apparatus 3000.  The executable code enables the maintenance unit greater independence in performing its tasks automatically.  In a further embodiment, the maintenance unit may include an information storage memory combined with information processor 3020 for storing at least one of data, calibration coefficients, and commands.
The embodiment shown in Fig. 1 represents a preferred embodiment; other embodiments of the present invention may include fewer components than are shown in Fig. 1.  Examples of other embodiments of the present are shown in Fig.2, Fig.3, and Fig.4.
Reference is now made to Figure 2 where there is shown a box diagram illustrating components of another embodiment of the present invention.  The diagram in Fig.2 shows a substantially autonomous sensor apparatus 3000 and a maintenance unit 3005A.  Senor apparatus 3000 is similar to sensor apparatuses described in U.S. Patent 6,691,068; the contents of this reference are incorporated herein in their entirety by this reference.  
Fig.2 shows a physical configuration of components for an embodiment of maintenance unit 3005A that includes a housing 3010, a power supply 3030, and a power charger 3050.  The configuration of maintenance unit 3005A shown in Fig.2 has power supply 3030 and power charger 3050 connected with housing 3010.  Preferably, power supply 3030 and power charger 3050 are substantially contained within housing 3010.  In a more preferable embodiment, there is an electronics module (electronics module not shown in Fig.2) comprising a second housing for substantially containing power supply 3030 and power charger 3050.  Alternatively, housing 3010, for some embodiments of the present invention, includes a compartment for substantially containing power supply 3030 and power charger 3050.  
Fig.3 shows a physical configuration of components for another embodiment of a maintenance unit 3005B that includes a housing 3010, an information processor 3020 such as a microprocessor, a computer, an application-specific integrated circuit, or another type of electronic device for processing information and executing commands, a power supply 3030, an information transmitter-receiver 3040, and a power charger 3050.  The configuration of maintenance unit 3005B shown in Fig.3 has information processor 3020, power supply 3030, information transmitter-receiver 3040, and power charger 3050 connected with housing 3010.  Preferably, information processor 3020, power supply 3030, information transmitter-receiver 3040, and power charger 3050 are substantially contained within housing 3010.  In a more preferable embodiment, there is an electronics module (electronics module not shown in Fig.3) comprising a second housing for substantially containing information processor 3020, power supply 3030, information transmitter-receiver 3040, and power charger 3050.  Alternatively, housing 3010, for some embodiments of the present invention include a compartment for substantially containing information processor 3020, power supply 3030, information transmitter-receiver 3040, and power charger 3050.  
Fig.4 shows a physical configuration of components for another embodiment of a maintenance unit 3005C that includes a housing 3010, an information processor 3020 such as a microprocessor, a computer, an application-specific integrated circuit, or another type of electronic device for processing information and executing commands, a power supply 3030, an information transmitter-receiver power charger 3045.  The configuration of maintenance unit 3005C shown in Fig.4 has information processor 3020, power supply 3030, and information transmitter-receiver power charger 3045.  Preferably, information processor 3020, power supply 3030, and information transmitter-receiver power charger 3045 are substantially contained within housing 3010.  In a more preferable embodiment, there is an electronics module (electronics module not shown in Fig.4) comprising a second housing for substantially containing information processor 3020, power supply 3030, and information transmitter-receiver power charger 3045.  Alternatively, housing 3010, for some embodiments of the present invention, includes a compartment for substantially containing information processor 3020, power supply 3030, and information transmitter-receiver power charger 3045.  
Reference is now made to Fig.5 where there is shown a box diagram illustrating an electrical configuration of components of one embodiment of the present invention.  The components shown in Fig.5 are substantially the same as those presented in the description of Fig. 1.  Fig.5 shows housing 3010 containing sensor apparatus 3000.  Fig.5 also shows housing 3010 containing information processor 3020, power supply 3030, information transmitter-receiver 3040, power charger 3050, sensor apparatus detector 3060, and sensor apparatus orientation detector 3070.  Information processor 3020 is connected with power supply 3030 so as to receive power for operation.  Information processor 3020 is connected with information transmitter-receiver 3040 so as to provide information transfer with sensor apparatus 3000.  Information processor 3020 is connected with power charger 3050 so as to control the charging for the power source in sensor apparatus 3000.  Information processor 3020 is connected with sensor apparatus detector 3060 so as to receive information about the presence or absence of sensor apparatus 3000; this allows information processor 3020 to determine when to start or terminate maintenance procedures.  Information processor 3020 is connected with sensor apparatus orientation detector 3070 so as to receive information that can be used for determining the orientation of sensor apparatus 3000.  The orientation information can be used as described supra.
Reference is now made to Fig.6 where there is shown a perspective view of a maintenance unit 3100 according to one embodiment of the present invention for maintaining and managing one or more sensor apparatus 3101 held in maintenance unit 3100.  Sensor apparatus 3101 shown in Fig.6 is configured for monitoring a process used for fabricating devices from semiconductor wafers.  This means that sensor apparatus 3101 comprises a substantially planar body similar to that of a semiconductor wafer; sensor apparatus 3101 is configured to mimic the properties of a semiconductor wafer so that sensor apparatus 3101 can be used for measuring process conditions for processing a semiconductor wafer.  In other words, sensor apparatus 3101 comprises a sensor apparatus for measuring one or more parameters for semiconductor wafer processes.  Sensor apparatus 3101 shown in Fig.6 is substantially the same as some embodiments of sensor wafers described in U.S. Patent 6,691,068.  Sensor apparatus 3101 is configured so as to have dimensions similar to those of a semiconductor wafer.  Maintenance unit 3100 comprises a housing 3110 and an electronics module 3115.
In a preferred embodiment, housing 3110 has a port so as to allow sensor apparatus 3101 to be loaded and unloaded into and out of housing 3110, respectively.  Preferably, housing 3110 also has a door corresponding to the port (door not shown in Fig.6) so that housing 3110 can be substantially isolated from the surrounding environment.  In a still more preferred embodiment, housing 3110 is substantially equivalent to a semiconductor wafer carrying box such as a commonly used standard mechanical interface box or such as a front opening unified pod or such as a standard wafer cassette.  In other words, housing 3110 has dimensions that are substantially the same as those used for a standard mechanical interface box or dimensions that are substantially the same as those for a front opening unified pod or a standard wafer cassette.  The dimensions are selected to be substantially the same as those for industry compatible workpiece carrying boxes so as to allow sensor apparatus 3101 to be transferred from housing 3110 in substantially the same way as the workpiece, such as a semiconductor wafer, is transferred from a storage box to the process tool.  Using the same dimensions also allows for housing 3110 to be interfaced with the process tool in substantially the same way as is done in commercial practice for loading and unloading workpieces, such as semiconductor wafers, into and out of the process tool.  In other words, for some embodiments of the present invention, housing 3110 functions mechanically like a housing (such as a front opening unified pod, a standard mechanical interface box, and a wafer cassette) that interfaces with the processing equipment, so that sensor apparatus 3101 can be robotically loaded directly from housing 3110, thereby eliminating manual load/unload procedures.  
Industrial wafer carrying boxes such as standard mechanical interface boxes, Front Opening Unified Pods (FOUPs), and standard wafer cassettes are well known to a person of ordinary skill in the art.  Details of configurations of some typical wafer carrying boxes are readily available from the technical literature and patent literature.  Examples of some wafer carriers can be found in US Patent 6,427,850, US Patent 6,398,032, US Patent 6,186,331, US Patent 4,471,716, and US Patent D479,399; all of these applications are incorporated herein, in their entirety, by this reference.
Unlike the standard technology wafer carrier, the embodiment of the present invention shown in Fig.6 further includes electronics module 3115 for monitoring and managing sensor apparatus 3101.  For preferred embodiments of the present invention, electronics module 3115 is configured so as to include components for one or more of a power supply, a power charging system, wafer presence sensor, a memory bank, and multiple communications systems.  It is to be understood that embodiments of the present invention do not require having all of these components, and it is to be understood that embodiments of the present invention are not limited only to these components.  
More specifically, various combinations of components may be included in embodiments of the present invention so as to provide a variety of predetermined functions for maintaining and managing sensor apparatus 3101.  In a preferred embodiment of the present invention, electronics module 3115 includes at least one of:
an information processor including executable code for managing and maintaining the sensor apparatus;
a communication device for information transfer with the sensor apparatus;
a power source for providing power to the information processor;
a power charger for providing power to charge the power source for the sensor apparatus;
a sensor apparatus detector;
a sensor apparatus orientation detector;
an information storage memory for storing at least one of measurement data, calibration coefficients, and commands;
a connector for receiving power from an external power source such as facility electrical power; 
a second communication device for communication with an external information source; and
an interface for coupling information to an information display such as a display of light emitting diodes and such as a liquid crystal display. 
In a more preferred embodiment, electronics module 3115 includes more than one of the elements just listed.
The elements included in electronics module 3115 are included so as to provide preferred functionality for some embodiments of maintenance unit 3100.  For one embodiment, the elements comprising electronics module 3100 are configured so that electronics module 3115 is capable of automatically detecting one or more sensor apparatus 3101 if present in housing 3110.  If electronics module 3115 detects the presence of sensor apparatus 3101, then electronics module 3115 establishes wireless communication with sensor apparatus 3101 via the communication device for information transfer with the sensor apparatus 3101.  Once communications are established, sensor apparatus 3101 determines the appropriate level of battery charging current, for rechargeable battery powered sensor apparatus 3101, which should be delivered to each of the one or more sensor apparatus 3101, and activates the power charging system accordingly.  Electronics module 3115 also checks to see if new sensor data is present in the memory of sensor apparatus 3101, and if so, begins to download these data to the information storage memory of electronics module 3115.  Preferably, all of these actions occur automatically, so that no operator intervention is necessary.  The actions can be carried out in response to commands from the information processor of electronics module 3115.
In further operation, a separate “base station” or “data server” computer (not shown in Fig.6) may be provided and configured to establish external communications with electronics module 3115, via the second communication device for communication with an external information source, to query the status of electronics module 3115 and/or the one or more sensor apparatus 3101 inside maintenance unit 3100.  The contents of the information storage memory of maintenance unit 3100 can be queried, and the data from any of the one or more sensor apparatus 3101 can be retrieved for analysis or external storage. 
Instructions, commands, and/or parameters to be used by sensor apparatus 3101 can be uploaded to electronics module 3115 for immediate or delayed running on processing equipment.  Further, these instructions, commands, and/or parameters can be set up so that they automatically start running when electronics module 3115 detects that the robotics are about to removed sensor apparatus 3101 from housing 3110.
In addition to these “basic” operations, some embodiments of the present invention include capabilities for more advanced actions that can be performed.  For example, electronics module 3115 can automatically test the battery capacity of the one or more sensor apparatus 3101 by running a “test” sequence.  For a battery powered sensor apparatus, the battery capacity can change as a function of how much usage, particularly at high temperature, the battery has experienced over its lifetime.  In a preferred embodiment, electronics module 3115 is configured to include a database of information for all sensor apparatus 3101 maintained by maintenance unit 3100 for historical logging so as to allow actions such as verification that each battery of the sensor apparatus has enough power capacity for the next data collection run.
With a continuous wireless communications link to the data server computer, maintenance unit 3100 can be in continuous communication with a workpiece processing facility, such as an electronic device fabrication facility, also known as a fab.  When new measurement data from sensor apparatus 3101 become available, the data are downloaded to electronics module 3115 of maintenance unit 3100.  The data can be wirelessly sent to the data server computer for analysis.  Maintenance unit 3100 can also be connected to a fab’s central Factory Automation (FA) server, which would allow automated control of data measurements performed using sensor apparatus 3101.  
Some embodiments of the present invention enable a fully automated metrology system for processing workpieces.  More specifically, a process tool can communicate its need for calibration to the central Factory Automation server, which would then send a maintenance unit according to embodiments of the present invention, such as a maintenance unit configured substantially the same as a front opening unified pod (FOUP) for holding 300 mm semiconductor wafers, from a storage facility to the process tool using FOUP handling robotics.  The Factory Automation server would then instruct the maintenance unit (through the Factory Automation link) to prepare a sensor apparatus for a data collection mission specific to that process tool, and start the mission.  The tool would then load the sensor apparatus into itself, process the sensor apparatus using the recipe of interest, and then transfer the sensor apparatus back to the maintenance unit.  At this point, the maintenance unit would begin recharging the sensor apparatus power supply as well as downloading the newly collected data.  Once this data is ready, the maintenance unit can contact the data server and send the data to the data server for analysis such as extraction of new calibration coefficients, for example.  When these new coefficients are available, the new coefficients can be sent back to the Factory Automation system, which will relay them back to the tool.  The tool can then implement the new coefficients to provide optimal performance.  In the meantime, the Factory Automation system can transfer the maintenance unit back to the storage facility in preparation for the next event.
Preferred embodiments of the maintenance unit are configured so that the charging system and the communications system are independent of the orientation of the sensor apparatus.  In addition, the maintenance unit is configured so as to be physically compatible with standard tool front-end interfaces so that the maintenance unit can be transported by standard transport systems such as transport systems for standard wafer cassettes, standard mechanical interface boxes, and standard front opening uniform pods. 
Typical sensor apparatus recharging systems use either a set of contact points for direct application of voltage/current to the sensor apparatus, or to a localized region of the sensor apparatus for alignment with a wireless recharging system, such as an inductive coil.  Both of these systems, by their nature, require a specific alignment of the sensor wafer with respect to the charging system.  Because of the orientation-independence that is preferred for embodiments of the maintenance units taught herein, these limitations have been eliminated. 
One method for overcoming these limitations is to place the charging system (either the contacts or the inductive coil) at the center of the wafer.  In this case, the center of the wafer is always in a predictable location, and does not move if the wafer is rotated.  However, the center portion of the sensor apparatus may be an important location for the placement of sensors.  Although this configuration may be satisfactory for some embodiments of the present invention, a more preferred embodiment includes a configuration that includes having the charging system placed off-center of the sensor apparatus.
For contact charging systems, a more preferred embodiment of the present invention includes a ring-contact system.  In one configuration, the ring contact system includes having a pair of concentric ring electrical contacts on the sensor apparatus that correspond to a pair of electrical contacts disposed in the housing of the maintenance unit so as to make contact with one of the rings, respectively.  In another embodiment, a ring of contacts are placed around the maintenance unit so that the range of contacts slide into contact with charging contacts of the sensor apparatus when the sensor apparatus is fully inserted into the maintenance unit.  In this way, contact will always be made, regardless of the orientation of the sensor apparatus.
Because physical contact with the sensor apparatus is a potential particle generator, wireless recharging schemes are preferred for some sensor apparatus applications such as for electronic device fabrication.  In this case, a still more preferred embodiment of the present invention includes a novel system for inductively transferring power from the maintenance unit to the sensor apparatus.  
A charging system according to an embodiment of the present invention will be presented next with reference to Fig. 1, Fig.6., Fig.7, Fig.8, and Fig.9.  The charging system is configured to allow the onboard power supply such as that of sensor apparatus 3000 and sensor apparatus 3101 to be charged or recharged.  For preferred embodiments, the onboard power supply for the sensor apparatus comprises a battery; however, another type of power supply may be used.  The basic principles of inductively coupling electrical power from a power resource to a power receiver are well known to those of ordinary skill in the art.  
The power charging system according to one embodiment of the present invention includes a conductive material induction coil such as a planar multiturn induction coil having concentric coil turns such as sensor apparatus induction coil 3210 shown in Fig.7.  Induction coils are well known in the art; substantially any standard induction coil can be used for induction coil 3210.  Sensor apparatus induction coil 3210 is connected with sensor apparatus 3101.  Optionally, sensor apparatus induction coil 3210 may be disposed upon a surface of sensor apparatus 3101 or within the interior of sensor apparatus 3101.  More specifically, sensor apparatus induction coil 3210 behaves as a pickup coil that is connected with other electrical components of sensor apparatus 3101 so that power coupled to sensor apparatus induction coil 3210 can be provided to the onboard power supply of sensor apparatus 3101.  The other electrical components of sensor apparatus 3101 that are connected with sensor apparatus induction coil 3210 include rectification components and circuitry capable of producing a DC current from AC currents induced in sensor apparatus induction coil 3210.  The DC current is used to charge the battery or other power source and, as another option, to also power electrically active components incorporated in sensor apparatus 3101.  In a preferred embodiment, sensor apparatus induction coil 3210 coil and electrically active component(s) connected with sensor apparatus induction coil 3210 are completely enclosed within chemically and electrically inert materials and/or shielding components.   
The charging system also includes a maintenance unit induction coil such as maintenance unit induction coil 3220 shown in Fig.8.  Maintenance unit induction coil 3220 includes one or more loops of a conductive material and serves as a drive coil for the sensor apparatus induction coil.  As is typical for a power charger, the charging system further includes having maintenance unit induction coil 3220 connected to components and circuitry capable of producing an AC current flow within maintenance unit induction coil 3220.  The components and circuitry capable of producing the AC current flow within maintenance unit induction coil 3220, preferably, are contained as part of electronics module 3115, for the embodiment shown in Fig.6.  Maintenance unit induction coil 3220 is preferably disposed in housing 3010 so as be able to induce AC current flow in sensor apparatus induction coil 3210 substantially without physical contact with the sensor apparatus.  Furthermore, maintenance unit induction coil 3220 is preferably disposed in housing 3010 so as to be compatible with automated transport of the sensor apparatus.
The operation of a charging system according to one embodiment of the present invention can be understood by comparison to a standard electrical transformer.  In a normal power transformer, there are two coils, a primary coil through which AC currents are driven, and a secondary coil in which AC currents are induced.  These two coils are linked through magnetic induction by either being formed around a common axis (coaxial configuration) or being formed around a common magnetic core element.  The ratio of the number of turns between the two coils establishes the relationship between the voltages and currents in each coil.  The conductor properties (diameter, material, insulation, etc.) and the core material (e.g. air, iron, etc.) determine the operational power and frequency ranges.  Transformer theory, design, and application are well-established technologies and widely utilized.
The use of an “open transformer” (i.e. one in which the primary and secondary coils are separated by a significant gap) is a well-established technique for coupling power through a non-conducting material.  The use of mechanically independent primary and secondary coils is similarly a well-known method for powering movable objects.  Systems using this “open transformer” method of power coupling generally require that the primary and secondary coils be carefully aligned with respect to one another.  It is well understood that the magnetic field generated by a primary coil falls off rapidly with distance - relative displacement either along the axis of the coils or laterally will greatly reduce coupling to a secondary coil.
Many semiconductor processing systems that use automated wafer handling mechanisms do not preserve the rotational alignment of the wafers or wafer-like sensor apparatus as they are transported and processed.  Thus, the rotational alignment of a sensor apparatus can be undefined as it enters a maintenance unit.  This uncertainty in rotational alignment could be an impediment to the use of sensor apparatus technology like that described in United States Patent 6,691,068.  The ability to effectively couple power to a wafer-like sensor apparatus, without requiring a specific rotational orientation, is an enabling capability for use of the sensor apparatus technology in highly automated processing equipment.  It is a specific feature of some embodiments of the present invention that rotational alignment between a sensor apparatus induction coil and a maintenance unit induction coil is not required for coupling power therebetween. 
Some embodiments of the present invention allow power to be coupled to a sensor apparatus such as autonomous sensor apparatus 3000 from a stationary charging station such as power charger 3050 described with reference to Fig. 1.  This power coupling is independent of the rotational orientation of the wafer within the charging station.  In a preferred embodiment of the present invention, the orientation independent power coupling is achieved as a result of the design of the sensor apparatus induction coil and the design of the maintenance unit induction coil.
More specifically for one embodiment, sensor apparatus induction coil 3210 is located on sensor apparatus 3101.  For semiconductor wafer processing applications, sensor apparatus 3101 may comprise a semiconductor wafer that is 200 mm or 300 mm in diameter.  Sensor apparatus induction coil 3210 is typically a relatively small planar coil, e.g., 25.4 mm diameter, located on the surface of the wafer.  The dimensions of sensor apparatus induction coil 3210, both diameter and thickness, are minimized in order to reduce the impact on both the measurements being made and the process conditions from the presences of sensor apparatus induction coil 3210.  The radius of sensor apparatus induction coil 3210 is designated Rs.  The center of sensor apparatus induction coil 3210 is positioned at radius R1 with respect to the center of the wafer.
Maintenance unit induction coil 3220 is located in maintenance unit 3005 or maintenance unit 3100, Fig.1 and Fig.5, respectively.  Alternatively, for some embodiments maintenance unit coil 3220 may be located outside of the housing the maintenance unit; for instance, attached to the outside of a surface of the housing.  Maintenance unit induction coil 3220, as shown in Fig.8, comprises two connected coaxial coils 3220A and 3220B.  These coils have a common center point; the coils are disposed within maintenance unit 3100 so that the center point is located so as to correspond with the center of sensor apparatus 3101 when a sensor apparatus 3101 is present in maintenance unit 3100.  As illustrated in Fig.9, the radius of the inner most coil of this pair is R1 - Rs and the radius of the outermost coil of this pair is R1 + Rs.  The two coils are connected at 3220C, as shown in Fig.8, so that the current flows in opposite directions in the two coils.  That is, if the outer coil is wound in a clockwise direction, the inner coil is wound in a counterclockwise direction and vice versa.
In operation, sensor apparatus induction coil 3210 is positioned so that its center is located on a radius midway between the coil turns of the maintenance unit induction coil 3220, as shown in Fig.9.  In other words, the center of sensor apparatus induction coil 3220 is located between the outer coil turn of coil 3220A and the inner coil turn of 3220B.  This means that sensor apparatus induction coil 3210 will thus be tangential to maintenance unit induction coil 3220 at two points.  Counter circulating currents within maintenance unit induction coil 3220 will thus produce an additive, unidirectional current within sensor apparatus induction coil 3210.  
While the center of sensor apparatus 3101 must be positioned to coincide with the center of maintenance unit induction coil 3220 for good coupling, the rotational orientation of sensor apparatus 3101 is unimportant.  Any rotation of sensor apparatus 3101 will maintain a desired power coupling relationship between sensor apparatus induction coil 3210 and maintenance unit induction coil 3220.
Specific embodiments of the charging system according to present invention require that a number of design parameters be specified.  Some of these design parameters are:
a. turns ratio - the ratio of turns between the maintenance unit induction coil and
the sensor apparatus induction coil;
b. primary voltage - voltage applied across the maintenance unit induction coil;
c. drive frequency - the AC frequency of the primary voltage; and
d. coil-to-coil separation - coaxial distance between coil planes.
It would be obvious to one knowledgeable in the field of transformers and power supply design to optimize these parameters based upon the power requirements of a specific application.  Embodiments of the present invention pertain to the specific arrangement of primary and secondary coils of an open transformer power coupling method by which the power coupling is made insensitive to rotational misalignment.     
For some embodiments of the present invention, the maintenance unit coil, also referred to as the primary coil, has an outside radius in the range from about 1 cm to about 9 cm and all ranges subsumed therein and the number of turns of the primary coil is in the range from about 3 to about 30 turns and all ranges subsumed therein.  Optionally, the power charger is configured so as to provide to the primary coil a primary voltage in the range from about 3 volts to about 18 volts and all ranges subsumed therein at a primary frequency in the range from about 0.1 MHz to about 4 MHz and all ranges subsumed therein.  The power charger may be configured so as to provide to the primary coil a driving frequency that is a resonant frequency of the primary coil or a sub harmonic frequency of the primary coil.  The power charger may be configured so as to drive the sensor apparatus coil, also referred to as the secondary coil, at a resonant frequency or sub harmonic frequency of the secondary coil.  
Reference is now made to Fig.10 where there is shown a side view of a maintenance unit portion 3252 according to one embodiment of the present invention; Fig.10 shows maintenance unit portion 3252 containing two sensor apparatuses 3101.  The maintenance unit partially illustrated in Fig.10 has characteristics that are substantially the same for corresponding parts of maintenance unit 3100 shown in Fig.6.  Fig.10 gives further details about how sensor apparatus 3101 may be held in the housing; the sensor apparatus may be held in slots 3254 formed in the walls of the housing.  Fig.10 illustrates an example of the relative positions of sensor apparatus 3101 with respect to the maintenance unit induction coils.  Maintenance unit induction coils 3220, shown in cross section in Fig.10, may be embedded in the walls of the maintenance unit.  Alternatively, maintenance unit induction coils 3220 may be located on the surface of one of the walls of the maintenance unit, also shown in Fig.10.
In view of the present disclosure, a wide variety of embodiments of the charging system taught herein can be produced by one of ordinary skill in the art.  As examples, some additional embodiments of the present invention are described as follows:
1.  A method for coupling electrical power between separable objects wherein the power coupling is independent of the rotational alignment of the objects.
2.  The method of embodiment 1, wherein one of the separable objects is a relatively stationary charging station and a second object comprises a sensor apparatus.
3.  The method of embodiment 2, wherein the sensor apparatus contains one or more inductive pickup (secondary) coils, the secondary coil(s) being positioned at a specific radius with respect to the sensor apparatus center, the charging station contains 2 or more inductive charging (primary) coils, the primary coils being positioned coaxially with respect to each other, the primary coils having a difference in radii approximating the radius of the secondary coil, the primary coils being electrically interconnected in such a way that current flows in opposite directions in adjacent coils, and the secondary coil(s) being positioned at a distance from the center of the sensor apparatus corresponding to the midpoint of the primary coil radii.    
4.  An apparatus utilizing the method of embodiment 3, wherein the secondary coil(s) have a radius between 1 and 15 cm, the secondary coil(s) have between 3 and 30 turns, and the secondary coils(s) are centered at a radius between 0 and 8 cm for a 200mm diameter silicon wafer. 
5.  An apparatus utilizing the method of embodiment 3, wherein the secondary coil provides an input to a rectification circuit.
6.  The apparatus of embodiment 5, wherein the rectification circuit is a voltage doubling circuit.
7.  The apparatus of embodiment 5, wherein the secondary coil is driven at a resonant or sub harmonic frequency.  
8.  An apparatus utilizing the method of embodiment 3, wherein the primary coils have a radii of between 1 and 9 cm and the primary coils have between 3 and 30 turns.
9.  An apparatus utilizing the method of embodiment 3, wherein the primary voltage is between 3 and 18 volts and the primary frequency is between 0.1 and 4 MHz. 
10.  The apparatus of embodiment 9, wherein the primary driving frequency is a resonant or sub harmonic frequency of the primary coil.
Contact communications schemes use a physical electrical contact to the sensor apparatus to transmit data, and therefore, preferred embodiments of the present invention share the same requirements and solution methodologies as the wireless recharging system described above.
However, for the same reasons as for the recharging systems, wireless communications are incorporated in preferred embodiments of the present invention.  Some types of these wireless communication systems, such as infrared communication systems, are also directional.  For example, embodiments of the present invention that include infrared communications systems require that the external transmitter/receiver be closely aligned with the sensor apparatus transmitter and receiver for good communication.  In these cases, one embodiment of the present invention includes multiple infrared transceivers disposed inside the housing of the maintenance unit, and positioned in an annular ring.  In this way, no matter at which orientation the sensor apparatus is placed in the maintenance unit housing, one of the transceivers will be pointing at the sensor apparatus transceiver.  Alternatively, for another embodiment of the present invention, the maintenance unit includes a set of prisms disposed within the housing of the maintenance unit so as to redirect the infrared light toward a central transceiver for the maintenance unit from any sensor apparatus rotational position.  Some embodiments of the present invention include components for omni-directional RF communications so as to provide another way to avoid the directionality problems described above. 
However, for a typical sensor apparatus, where power conservation is a primary concern, typical RF communications systems draw too much power for some applications.  In these cases, a more preferred embodiment of the present invention includes components for a novel “through-the-coil” communications system.  
A through the coil communications system according to one embodiment of the present invention will now be described with reference to Fig.11 and Fig.12.  For this example embodiment of the present invention, Fig.11 shows components 3300 for communication and for receiving the power used for charging a power supply.  Fig.12 shows components 3400 for communication with the components shown in Fig.11 and for transmitting the power received by the components in Fig.11 for charging the power supply.  In other words, components 3300 shown in Fig.11 communicate with components 3400 shown in Fig.12; components 3400 shown in Fig.12 inductively couple power to the components shown in Fig.11 so that the power supply for the components shown in Fig.11 can be charged.  For the application of charging a sensor apparatus using a sensor apparatus maintenance unit, components 3300 shown in Fig.11 would be included in the sensor apparatus for charging the sensor apparatus power supply.  Components 3400 shown in Fig.12 would be included in the power charger for the sensor apparatus maintenance unit.
Components 3300 include a sensor apparatus induction coil 3310 connected with an AC-DC converter 3320 so that alternating currents induced in coil 3310 can be provided to converter 3320 to produce a DC current output.  Components 3300 also include a power supply 3322.  Power supply 3322 is connected with converter 3320 to receive DC current output from converter 3320 so that power supply 3322 can be charged or recharged.  Optionally, the DC current output from converter 3320 may be divided so that part of the current goes to power supply 3322 and the remaining current may be diverted to provide operating power 3324 for the sensor apparatus.  In other words, converter 3320 may be connected to the power bus for the sensor apparatus for operating the electrically active components of the sensor apparatus.
Components 3300 also include an information processor 3325.  Information processor 3325 may be an information processor such as a microprocessor, a computer, an application-specific integrated circuit, or another type of electronic device for processing information and executing commands.  Power supply 3322 and information processor 3325 are connected so that one or more characteristics indicating the status of power supply 3322 can be provided to information processor 3325.  Characteristics indicating the status of power supply 3322 may include characteristics such as the level of discharge of the power supply and such as characteristics for determining the voltage and current that should be used for charging the power supply.
Components 3300 further include a variable impedance 3330 such as a circuit capable of rapidly varying the impedance of sensor apparatus induction coil 3310.  Variable impedance 3330 is configured so that the impedance can be varied in response to commands from information processor 3325.  Variable impedance 3330 is connected with information processor 3325 so as receive commands from information processor 3325.  Variable impedance 3330 is connected with sensor apparatus induction coil 3310 so that the impedance of sensor apparatus induction coil 3310 is changed by changes in the impedance of variable impedance 3330.
Components 3300 also include a current detector 3340 connected with sensor apparatus induction coil 3310 for detecting the presence or absence of current flow within sensor apparatus induction coil 3310.  Current detector 3340 may comprise a circuit for detecting currents such as that used in a current pickup.  Current detector 3340 is connected with information processor 3325 so as to provide information to information processor 3325 about the presence or absence of currents in sensor apparatus induction coil 3310.  It is to be understood that detecting current is but one method that may be used for monitoring the status of the coil; of course other characteristics of the coil that result from the presence of inductively couple power can used and will be obvious to one of ordinary skill in the art, in view of the present disclosure.
Components 3400 include a maintenance unit coil 3410 and a DC-AC converter 3420 connected so that converter 3420 can apply AC current to maintenance unit coil 3410 for inductively coupling power to sensor apparatus induction coil 3310.  In other words, converter 3420 functions as a driver circuit capable of producing an alternating current flow within maintenance unit coil 3410.  Fig.12 shows a power supply 3430 connected to provide power to converter 3420.  This configuration represents a preferred embodiment for which the maintenance unit has an independent DC power supply such as a battery.  However, it is to be understood that other configurations can be used such as having the maintenance unit connected to an external power resource that may not be a DC power source.  In one embodiment, the maintenance unit may be configured to receive facility electrical power as the external power resource.
Components 3400 also include an information processor 3440 such as a microprocessor, a computer, an application-specific integrated circuit, or another type of electronic device for processing information and executing commands, a switch 3450, and an impedance meter 3460.  Impedance meter 3460 is connected with maintenance unit coil 3410 and information processor 3440 so as to provide measurements of impedance of maintenance unit coil 3410 as input information to information processor 3440.  Information processor 3440 is connected with switch 3450 so as to control the opening and closing of switch 3450; this configuration provides a circuit capable of rapidly turning maintenance unit induction coil 3410 power output on and off.  Of course, the embodiment shown in Fig.12 for controlling the current flow through maintenance unit induction coil 3410 is provided only as an illustration; a wide variety of hardware configurations can be used to produce essentially the same result.  For instance, information processor 3440 may be connected with converter 3420 to control the current output by converter 3420.  A desired result of the configuration is to allow information processor 3440 to control the power output of maintenance unit induction coil 3410 in response to measurements of the impedance from impedance meter 3460.  In other words, the configuration is designed so as to provide a circuit capable of measuring the time dependent impedance (loading) of maintenance unit induction coil 3410.
An example of a method by which components 3300 and components 3400 are able to both communicate while allowing charging of power supply 3322, according to one embodiment of the present invention, can be illustrated using the following sequence of operations with reference to Fig.11 and Fig.12.  For the following example, it is to be understood that components 3300 shown in Fig.11 are incorporated in a senor apparatus as described supra and the components 3400 shown in Fig.12 are incorporated in a maintenance unit as described supra.
Maintenance unit coil 3410 is driven (AC current applied) in a predetermined “wake-up” pattern of ON states, taken in this case as current flowing, and OFF states, taken in this case as no current flow.  For this embodiment, the “wake-up” pattern includes a number of rapid ON-OFF pulses followed by a longer period in the ON state.  Optionally, the “wake-up” pattern is initiated either at periodic time intervals or in response to an external signal that a sensor apparatus is present in the maintenance unit.  The “wake-up” pattern will induce AC current pulses within a properly positioned sensor apparatus induction coil 3310.
The action of converter 3320 will produce a DC current from the AC current induced in coil 3310 from coil 3410.  Preferably, the magnitude of the DC current is capable of both charging power supply 3322 as well as directly providing operating power 3324 for powering the sensor apparatus.
Current detector 3340 detects the current in sensor apparatus induction coil 3310 and produces a set of digital pulses corresponding to the “wake-up” pattern.  The digital pulses are provided as an input to information processor 3325 within the sensor apparatus.  If the digital pulse pattern is recognized by information processor 3325 as a valid “wake-up” pattern, information processor 3325 will wait for the time when the current flow within sensor apparatus induction coil 3310 is constantly ON.  When a constant ON period is determined, the information processor will activate variable impedance 3330 so as to cause impedance variations on sensor apparatus induction coil 3310.  The impedance variations may include a pattern of high and low impedance states corresponding to a preprogrammed “awake” pattern or to some other predetermined recognizable pattern.  
During the constant ON period, impedance meter 3460 detects the changes in the loading of maintenance unit induction coil 3410 caused by the varying impedance of sensor apparatus induction coil 3310.  Information about the changes in impedance is provided as a digital input to information processor 3440.  If the digital input is recognized by information processor 3440 as a valid “awake” pattern, components 3400 enter a communication mode and outputs a “communication established” pattern using on-off pulses of the maintenance unit induction coil current such as, for example, a preprogrammed pulse pattern followed by a constant ON state to allow components 3300 to respond. 
Upon detection of the “communication established” pattern, components 3300 will download its status and any stored data via controlled impedance variations applied to sensor apparatus induction coil 3310, i.e., using signals converted into patterns of impedance changes.  After the sensor apparatus has downloaded any stored data, components 3300 will continue to communicate status information about power supply 3322.  Maintenance unit induction coil 3410 will remain in the ON, energized state as long as components 3300 continue to indicate a need to charge power supply 3322.
A more detailed description of an embodiment of the present invention will be presented next.  An autonomous sensor system similar to that described in OnWafer Technologies, Inc. United States Patent 6,691,068 filed on 22 August 2000 is provided with an inductive coupling coil approximately 3 cm in diameter and containing approximately 10 turns.  The inductive coil is fabricated as an integral part of a Printed Circuit Board (PCB) upon which the electrically active components of the sensor apparatus, also referred to as “sensor system,” are disposed.
The inductive coil is connected to a rectification circuit consisting of two diodes and a capacitor configured as a commonly used voltage doubler.  One feature of this rectification circuit is that the series capacitor serves to block the reverse flow of DC current.  The output of the rectification circuit is connected to the sensor battery, either directly or through a voltage regulation element.  The characteristics of the capacitor and diodes are optimized for use at frequencies between 400 KHz and 4 MHz, induced voltages of 2 to 10 volts peak to peak (open circuit), and induced currents of 0.5 to 5 mA (short circuited).  In this preferred embodiment, the inductive coupling circuit is designed to be series resonant within the specified frequency range.          
The inductive coil is also connected to a voltage detection circuit that includes a commonly used low pass RC filter.  The low pass filter either may be directly connected to the inductive coil through a diode or may be connected at the diode node within the rectification circuit.  The specific values of the resistor and capacitor are selected based on the desired communication rate and the frequency of the charging current.  The values are selected so as to block the high frequency charging frequency while allowing the lower frequency communications to pass through.  The output of this low pass detection circuit is provided as a digital input to the information processor, such as a microprocessor, of the sensor apparatus.  A current induced in the inductive coil will result in an “ON” condition being detected by the microprocessor; no current will result in an “OFF” condition.  In a preferred embodiment, the voltage detection circuit is designed to be sensitive to signals between 9.6 KHz and 57.6 KHz.
A switching element is also connected to the inductive coil.  The switching element is connected across the two ends of the inductive coil such that when activated the switching element produces a low impedance across the coil.  The switching element is connected to and controlled by the sensor apparatus microprocessor.  In one embodiment of the present invention, the switching element is an NMOS transistor.  The activation of the switching element produces a significant change in the impedance of the inductive coil.  The activation of the impedance-switching element requires very little power, thus communication with the external system does not consume significant amounts of stored battery energy.  The NMOS transistor is selected to have a voltage rating of greater than 20 volts and a turn on voltage of less than 3 volts. 
The combination of the rectification circuitry, the voltage detection circuit, and the impedance switching circuit supports both the battery charging function and bidirectional communication.
In one embodiment, the external charging coil is approximately 3 cm in diameter and consists of 5 turns.  The coil is constructed as an integral part of the power charger printed circuit board.  In one implementation, the external charging coil and the coupling coil within the sensor apparatus are coaxially aligned with a separation of 1 to 10 mm.  The charging coil and its associated components are designed to be series resonant between 400 KHz and 4 MHz. 
In one embodiment, the external charging coil is driven by a standard oscillator through a current buffer element.  The current buffer element may be enabled or disabled by a digital signal provided by an external control system.  An example implementation utilizes a digitally controlled oscillator enabling the oscillation frequency to be easily optimized.  The preferred embodiment allows oscillator frequencies between 400 KHz and 4 MHz.  The time response of the current buffer is selected so as to allow switching between the enabled and disenabled states at the desired communications frequency (9.6 KHz to 57.6 KHz).  Communication to the autonomous sensor system is achieved by switching the charging current on and off in a predetermined pattern.
In addition to the oscillator and current buffer, the external charging circuit is connected to an impedance monitoring circuit such as those found in an impedance meter.  In one implementation, this circuit includes a capacitively coupled tuned amplifier providing an input to a comparator through a low pass filter circuit.  The amplifier is tuned to selectively amplify signals at or near the desired communications frequency (9.6 KHz to 57.6 KHz).  The action of the low pass filter and the comparator circuit produces a digital output corresponding to the apparent impedance or loading of the charging coil.  The activation of the impedance switching circuit within the autonomous sensor system produces a change in loading on the external charging coil.  This change is detected by the impedance monitoring circuit.   
The combination of a gated oscillator/buffer circuit and an impedance monitoring circuit supports the ability to provide power to the autonomous sensor system as well as bidirectional communication.
Embodiments of the present invention can provide one or more features such as wireless power coupling to the autonomous sensor system, simultaneous communication and power coupling using the same coil, very low power consumption communication between the sensor apparatus and the charging system in the maintenance unit, and a simple circuit design having few components. 
One of ordinary skill in electronic design would recognize that many of the details of the disclosed embodiments are subject to modifications and alternate implementation.  In view of the present disclosure, some of these obvious extensions and modifications areas follow:
Coil design - the preferred embodiment uses two 3 cm diameter coils with 10 and 5 turns respectively.  The size, number of turns, method of construction and relative orientation of the coils is readily modified to optimize their use in a specific implementation.
Charger coil driver - the preferred embodiment utilizes a digitally controlled oscillator and a gated current buffer to achieve the desired functions.  A number of different oscillator types, frequency range, and modulation methods could be used to achieve similar results.
Current rectification - the preferred embodiment utilizes a voltage doubler rectification circuit.  This circuit has advantages for some embodiments of the present invention, but the circuit could easily be replaced with a number of other commonly known rectification circuits.
Charging detection circuit - the preferred embodiment uses a low pass filtered voltage detection circuit to determine the state of the charging current.  This simple circuit requires a minimal number of passive components, but this circuit could be implemented in numerous ways.
Impedance modulation - the preferred embodiment modulates the impedance of the inductive coupling coil within the sensor apparatus in order to communicate with the maintenance unit.  This method has specific benefits in some embodiments of the present invention, but is not an essential element.  Communication with the external system could be achieved in a number of alternative ways, for example, by imposing an active signal on the inductive coupling coil.
Impedance detection - the preferred embodiment implements communication from the autonomous sensor system to the external system by detecting loading changes in the charging coil.  This method has the advantage of allowing simultaneous charging and communication with minimal power consumption within the autonomous sensor system.  A number of different circuit configurations could be used to detect either the loading effect or other modulated signals coupled into the charging coil.    
In another embodiment, the communication device comprises a power charger for providing power to charge the sensor apparatus.  The communication device comprises a primary coil, an oscillator circuit capable of producing an alternating current flow within the primary coil, a circuit capable of modulating a characteristic of the primary coil, and a circuit capable of detecting changes in a characteristic of the primary coil.  The communication device is configured for providing power to the primary coil at a driving frequency between 400 KHz and 4 MHz.  The primary coil is series resonant between 400 KHz and 4 MHz.  The communication device may be configured for modulating the driving frequency at a frequency between 9.6 KHZ and 57.6 KHz and the modulation comprises an amplitude variation between less than 20% and greater than 80% of the maximum signal level of the power provided to the primary coil.  The communication device may be configured for modulating the driving frequency and the modulation comprises abrupt changes in the driving frequency in the range from about 400 KHZ to about 4 MHz.  The detected changes in the characteristic of the primary coil may comprise apparent impedance changes for the primary coil.  The communication device may be configured for measuring changes in the apparent impedance of the primary coil by measuring changes in the amplitude of the driving voltage applied to the primary coil.  The apparent impedance changes, as an option, may be at frequencies between 9.6 KHz and 56.7 kHz.  The communication device may be configured for modulating the driving frequency; the modulation comprises modulating the amplitude of an electrical signal applied to the primary coil.  As another option, the communication device is configured for modulating the frequency of an electrical signal applied to the primary coil.  In another embodiment, the detected change in the state of the secondary coil is the presence or absence of an electrical signal within a predetermined frequency range.
Reference is now made to Fig.13 where there is shown a perspective view of a maintenance unit 3500 for holding a single sensor apparatus 3510 according to one embodiment of the present invention.  Maintenance unit 3500 shown in Fig.13 comprises a housing 3520 with a hinged lid 3530; the lid can be closed so that the interior of the housing can be substantially isolated from the surrounding environment.  The view shown in Fig.13 has maintenance unit 3500 open and sensor apparatus 3510 is present in housing 3520.  Maintenance unit 3500 shown in Fig.13 includes electronic components substantially the same as those described for the embodiments presented for the descriptions of Fig. 1-13.  The electronic components for maintenance unit 3500 are incorporated in housing 3520 so that they are not visible in Fig.13.
Maintenance unit 3500 also includes a visual display 3540 mounted on an exterior wall of the maintenance unit.  Display 3540 may be a display such as a light emitting diode (LED) display, a liquid crystal display (LCD), and other types of visual display, coupled to the housing of the maintenance unit.  Display 3540 is connected with the electronics module so as to receive information and power for operating the display.  Preferably, display 3540 can be viewed with housing 3520 closed.  Display 3540 can be used for visually conveying status information about the maintenance unit and/or the status of the sensor apparatus contained in the maintenance unit. 
For some embodiments of the present invention, the maintenance unit may be configured for automatically testing the sensor apparatus to get information such as battery life state, such as end of life, brand new, etc.  The maintenance unit may also be configured for communications with a factory automation system for downloading data collection instructions, and for telling the equipment which wafer to pick out of the maintenance unit.  In other words, the maintenance unit may further comprise a communication device for communication with an external information source.
Alternative embodiments of the present invention will be clear to those of ordinary skill in the art in light of the present disclosure.  For example, the maintenance unit concept, according to embodiments of the present invention, can be used for substantially all standard wafer boxes, such as a front opening unified pods (FOUP), standard mechanical interface boxes, wafer cassettes, single-wafer FOUPs, and others.  A 300mm front opening unified pod a version is shown in Fig.6.  
Optionally, single-wafer maintenance units can be fabricated that do not resemble a standard mechanical interface; such units would still be able to provide maintenance activities such as the automatic power recharging and data downloading capability without the large size of the full cassette versions.  This is shown in Fig.13.  These would be useful for research personnel, field repair personnel, educational users, and others who do not have the need for multiple sensor apparatuses, or for automatic interfacing into factory automation systems, but do want the ease-of-use aspect provided by the automatic recharging and data downloading functionality.  
In another embodiment, the maintenance unit is configured to be inserted inside a processing tool.  In other words, the process equipment can be designed to include a chamber, preferably dedicated, for containing the maintenance unit.  For some applications, it is useful, for example, to have multiple sensor apparatuses stored inside a lithography track system.  In this way, the track could automatically pull a sensor apparatus out of the internal storage and run it through the track, without having to interface with the Factory Automation system to retrieve the maintenance unit from storage.  In this scenario, much of the automated charging and data download functionality of the maintenance unit would be incorporated into the internal environment where the sensor apparatuses are stored inside the equipment.  The maintenance unit for this type of application would be mechanically configured to fit within a chamber of the processing tool.
Reference is now made to Fig.14 where there is shown another embodiment of the present invention.  Fig.14 shows a schematic top view of a process tool 3600 according to one embodiment of the present invention.  Process tool 3600 is configured for processing workpieces such as semiconductor wafers, flatpanel display substrates, and photolithography masks.  Process tool 3600 includes a workpiece handler 3610, which includes a handler chamber 3615 containing a workpiece handler robot 3620.  For purposes of illustration, Fig.14 shows robot 3620 holding a workpiece 3625 such as a semiconductor wafer.  Workpiece handlers are commonly used in processing workpieces such as semiconductor wafers.  Workpiece handlers such as those used for processing semiconductor wafers typically have multiple sides, sometimes referred to as facets.  The sides are typically configured with a port for transmitting a workpiece therethrough.  Additional chambers are attached at the sides of the workpiece handler so that the robot can move the workpiece between the chambers.  For the embodiment shown in Fig.14, workpiece handler 3610 has eight sides; a process chamber 3630 is connected to one of the sides, another process chamber 3630 is connected to a second side.  A load lock 3640 is connected to one of the eight sides and a second load lock 3640 is connected to another one of the eight sides.  Optionally process chamber 3630 may be configured for a process such as etch, plasma etch, post exposure bake, chemical mechanical planarization, chemical vapor deposition, sputter deposition, drying, ion implantation, plasma enhanced chemical vapor deposition, and photoresist strip.  The embodiment shown in Fig.14 further includes a sensor apparatus maintenance chamber 3650 connected to one of the eight sides of workpiece handler 3610.
Sensor apparatus maintenance chamber 3650 is configured for storing and maintaining a sensor apparatus such as the sensor apparatus described supra.  Sensor apparatus maintenance chamber 3650 is preferably configured for holding a sensor apparatus that has dimensions similar to those of the workpiece for which the workpiece process tool processes.  Of course, sensor apparatus maintenance chamber 3650 may be modified to accommodate differences that may exist between the workpiece and the sensor apparatus.  In one embodiment, sensor apparatus maintenance chamber 3650 is configured for holding one sensor apparatus; in an alternative embodiment, sensor apparatus maintenance chamber 3650 is configured for holding more than one sensor apparatus.
For one embodiment of the present invention, sensor apparatus maintenance chamber 3650 comprises a housing, an information processor, a power supply, an information transmitter-receiver, a power charger for coupling power from the power supply to charge the sensor apparatus power source, a sensor apparatus detector, and a sensor apparatus orientation detector.  Preferably, sensor apparatus maintenance chamber 3650 is configured so as to have the capabilities of the maintenance units described supra for Fig. 1, Fig.2, Fig.3, Fig.4, and Fig.5.  
Other embodiments of sensor apparatus maintenance chamber 3650 may have configurations different from the configurations described for Fig. 1, Fig.2, Fig.3, Fig.4, and Fig.5 because sensor apparatus maintenance chamber 3650 is part of process tool 3600 and can share other components of process tool 3600 rather than having duplication of components.  As an example embodiment, sensor apparatus maintenance chamber 3650 may share an information processor that is part of process tool 3600 rather than having an information processor dedicated to maintenance chamber 3650.  For another embodiment of the present invention, sensor apparatus maintenance chamber 3650 may not include a sensor apparatus detector because process tool 3600 may be configured for tracking the location of the sensor apparatus.  Similarly, process tool 3600 may be configured for controlling the orientation of the sensor apparatus so that the sensor apparatus can be provided to sensor apparatus maintenance chamber 3650 with a predetermined orientation.  In a preferred embodiment, sensor apparatus maintenance chamber 3650 is connected with the power resource used for powering process tool 3600 rather than having a power supply dedicated to maintenance chamber 3650.  A typical power resource for the process tool is the facility electrical power, which may also be referred to as the house electrical power.
In view of the present disclosure, a person of ordinary skill in the art will recognize configurations for other embodiments of the present invention.  In another example embodiment of the present invention, sensor apparatus maintenance chamber 3650 may also be configured to function as a load lock for transferring workpieces.  In other words, the functions of sensor apparatus maintenance chamber 3650 are combined with the functions of a load lock.  Such a configuration would reduce the footprint of the process tool and release another side of workpiece handler 3610 for other uses.
Reference is now made to Fig.15 where there is shown a maintenance unit 3700 according to another embodiment of the present invention.  Maintenance unit 3700 is essentially the same as that described for the embodiment shown in Fig. 1, Fig.6, and Fig.10 with the exception that the embodiment shown in Fig.15 provides more details of a preferred configuration.  Maintenance unit 3700 includes a housing 3110 and an electronics module 3115, which are substantially the same as those described for Fig. 1 and Fig.6.  Maintenance unit 3700 further includes a coil 3222 embedded in a surface of housing 3110 that forms a hole 3222A, for illustration purposes, a sensor apparatus 3101 (illustrated in dashed lines) is shown in each of two slots configured in maintenance unit 3700 for holding a sensor apparatus.  Maintenance unit 3700 further includes a camera 3710 for each sensor apparatus 3101.  Camera 3710 is disposed with respect to each sensor apparatus 3101 so as to view the top surface of sensor apparatus 3101.  Camera 3710 is configured to take a picture of the surface of sensor apparatus 3101 and the image is used for determining the orientation of sensor apparatus 3101 as described supra.  In a preferred embodiment, camera 3710 is suspended above the center of sensor apparatus 3101 using a camera support 3720.
Another embodiment of the present invention comprises a combination of a maintenance unit, such as the maintenance units described for Fig. 1, Fig.2, Fig.3, Fig.4, Fig.5, Fig.6, Fig.10, Fig.11, Fig.12, and Fig.15, and a sensor apparatus that is essentially the same as those described supra.  More specifically, the sensor apparatus includes an information processor and a power source.  The maintenance unit is configured for wirelessly recharging the power source incorporated in the sensor apparatus.  The information processor is connected with the power source so as to be capable of monitoring the recharging of the power source.  More specifically, the information processor is configured for detecting when power is no longer being received from the maintenance unit.  The information processor is further programmed with executable instructions that include initiating commands for controlling the collection of data.  In other words, the information processor is arranged to trigger a predetermined data collection program in response to determining that the sensor apparatus is not receiving power for recharging the power source.  For this embodiment, the power charger is configured so that the wireless power coupling efficiency decreases with increases in the distance between the maintenance unit and the sensor apparatus.  Preferably, the power coupling efficiency drops substantially to zero when the sensor apparatus leaves or is beyond a short distance from the maintenance unit.  A benefit of this configuration is that the sensor apparatus will automatically begin a data collection sequence upon leaving or soon after leaving the maintenance unit: no commands or operator actions are needed to start the data collection process.  Optionally, the sensor apparatus may be further configured to terminate the data collection process when recharging of the power source is started.  In other words, the sensor apparatus is configured to terminate the data collection when the sensor apparatus has been returned to the maintenance unit.
Another embodiment of the present invention comprises a combination of a sensor apparatus maintenance chamber, such as the sensor apparatus maintenance chamber described for Fig.14 and a sensor apparatus that is essentially the same as those described supra.  More specifically, the sensor apparatus includes an information processor and a power source.  The maintenance chamber is configured for wirelessly charging the power source incorporated in the sensor apparatus.  The information processor is connected with the power source so as to be capable of monitoring the charging of the power source.  More specifically, the information processor is configured for detecting when power is no longer being received from the maintenance chamber.  The information processor is further programmed with executable instructions that include initiating commands for controlling the collection of data.  In other words, the information processor is arranged to trigger a predetermined data collection program in response to determining that the sensor apparatus is not receiving power for recharging the power source.  
Of course, embodiments of the present invention could be applied to other types of wireless sensor systems such as sensor systems for applications other than processing semiconductor wafers, flatpanel display substrates, and photolithography masks.  Indeed, the automated charging, data downloading, and data management would be useful in a wide variety of applications that do not involve a sensor apparatus but do involve another device for which communication and power transfer are needed.  In other words, embodiments of the present invention are not restricted to sensor apparatus configurations.
In the foregoing specification, the invention has been described with reference to specific embodiments.  However, one of ordinary skill in the art appreciates that various modifications and changes can be made without departing from the scope of the present invention as set forth in the claims below.  Accordingly, the specification and figures are to be regarded in an illustrative rather than a restrictive sense, and all such modifications are intended to be included within the scope of present invention.  
Benefits, other advantages, and solutions to problems have been described above with regard to specific embodiments.  However, the benefits, advantages, solutions to problems, and any element(s) that may cause any benefit, advantage, or solution to occur or become more pronounced are not to be construed as a critical, required, or essential feature or element of any or all the claims.  
As used herein, the terms “comprises,” “comprising,” "includes," "including," "has," "having," “at least one of,” or any other variation thereof, are intended to cover a non-exclusive inclusion.  For example, a process, method, article, or apparatus that comprises a list of elements is not necessarily limited only to those elements but may include other elements not expressly listed or inherent to such process, method, article, or apparatus.  Further, unless expressly stated to the contrary, "or" refers to an inclusive or and not to an exclusive or.  For example, a condition A or B is satisfied by any one of the following:  A is true (or present) and B is false (or not present), A is false (or not present) and B is true (or present), and both A and B are true (or present). 
3  Brief Description of Drawings
FIG. 1 is a box diagram of an embodiment of the present invention.
FIG.2 is a box diagram of an embodiment of the present invention.
FIG.3 is a box diagram of an embodiment of the present invention.
FIG.4 is a box diagram of an embodiment of the present invention.
FIG.5 is a box diagram of an embodiment of the present invention.
FIG.6 is a diagram of an embodiment of the present invention.
FIG.7 is a diagram of a coil for an embodiment of the present invention.
FIG.8 is a diagram of a coil for an embodiment of the present invention.
FIG.9 is a diagram of an arrangement of coils for the operation of an embodiment of the present invention.
FIG.10 is a diagram of an embodiment of the present invention.
FIG.11 is a diagram of an embodiment of the present invention.
FIG.12 is a diagram of an embodiment of the present invention.
FIG.13 is a diagram of an embodiment of the present invention.
FIG.14 is a diagram of an embodiment of the present invention.
FIG.15 is a diagram of an embodiment of the present invention.
Skilled artisans appreciate that elements in the figures are illustrated for simplicity and clarity and have not necessarily been drawn to scale.  For example, the dimensions of some of the elements in the figures may be exaggerated relative to other elements to help to improve the understanding of embodiments of the present invention.  
1.  A maintenance unit for maintaining and storing a sensor apparatus, the sensor apparatus having a sensor apparatus power source, the maintenance unit comprising:
a housing comprising a standard mechanical interface box or a front opening unified pod configured for receiving the sensor apparatus;
a maintenance unit power supply attached to the housing;
a power charger connected with the maintenance unit power supply for coupling power from the maintenance unit power supply to charge the sensor apparatus power source.
2.  The maintenance unit of claim 1 further comprising a communication device for information transfer with the sensor apparatus.
3.  The maintenance unit of claim 1 wherein the maintenance unit power supply comprises a rechargeable battery.
4.  The maintenance unit of claim 1 wherein the maintenance unit power supply comprises at least one of a rechargeable battery, a capacitor, a photoelectric cell, and a connection for accessing facility electrical power.
5.  The maintenance unit of claim 1 further comprising a status indicator for the maintenance unit power supply. 
6.  The maintenance unit of claim 1 further comprising a status indicator for the sensor apparatus power source.
7.  The maintenance unit of claim 1 wherein the sensor apparatus includes a support that comprises a semiconductor wafer.
8.  The maintenance unit of claim 1 wherein the housing is configured for holding a substrate selected from the group consisting of a semiconductor wafer substrate, a flat panel display substrate, a lithography mask substrate, and a printed circuit board substrate.
9.  The maintenance unit of claim 1 wherein the sensor apparatus includes a battery and a substantially planar secondary coil that includes at least one coil turn, the secondary coil being connected with the battery for charging the battery, the power charger further comprising a substantially planar primary coil having at least two coil turns, at least one of the at least two coil turns being wound in a clockwise direction, at least one of the at least two coil turns being wound in a counter clockwise direction; whereby, placing the secondary coil in a substantially parallel non-coplanar position proximal to the primary coil causes an induction of electrical power in the secondary coil when electrical power is applied to the primary coil.
10.  The maintenance unit of claim 9 wherein the axis of the secondary coil is spaced a distance from the axis of the primary coil that equals about one half of the sum of the inside radius of the primary coil and the outside radius of the primary coil.
11.  The maintenance unit of claim 9 wherein the primary coil has an outside radius in the range from about 1 cm to about 9 cm and all ranges subsumed therein and the number of turns of the primary coil is in the range from about 3 to about 30 turns and all ranges subsumed therein.
12.  The maintenance unit of claim 9 wherein the power charger is configured so as to provide to the primary coil a primary voltage in the range from about 3 volts to about 18 volts and all ranges subsumed therein at a primary frequency in the range from about 0.1 MHz to about 4 MHz and all ranges subsumed therein. 
13.  The maintenance unit of claim 9 wherein the power charger is configured so as to provide the primary coil a driving frequency that is a resonant frequency of the primary coil or a sub harmonic frequency of the primary coil.
14.  A maintenance unit for maintaining and storing a sensor apparatus, the maintenance unit comprising:
a housing for enclosing the sensor apparatus;
an information processor including executable code for managing and maintaining the sensor apparatus; and
a communication device for information transfer with the sensor apparatus.
15.  The maintenance unit of claim 14 further comprising a power supply for providing power to the information processor.
16.  The maintenance unit of claim 14 further comprising a power charger for providing power to charge a power source for the sensor apparatus.
17.  The maintenance unit of claim 14 further comprising a power charger for providing power to charge the sensor apparatus, wherein the sensor apparatus includes a battery and a substantially planar secondary coil that includes at least one coil turn, the secondary coil being connected with the battery for charging the battery, the power charger further comprising a substantially planar primary coil having at least two coil turns, at least one of the coil turns being wound in a clockwise direction, at least one of the coil turns being wound in a counter clockwise direction; whereby, placing the secondary coil in a substantially parallel non-coplanar position proximal to the primary coil causes an induction of electrical power in the secondary coil when electrical power is applied to the primary coil.
18.  The maintenance unit of claim 17 wherein the axis of the secondary coil is spaced a distance from the axis of the primary coil that equals about one half of the sum of the inside radius of the primary coil and the outside radius of the primary coil.
19.  The maintenance unit of claim 17 wherein the power charger is configured so as to provide to the primary coil a primary voltage in the range from about 3 volts and to about 18 volts and all ranges subsumed therein at a primary frequency in the range from about 0.1 MHz to about 4 MHz and all ranges subsumed therein. 
20.  The maintenance unit of claim 14 wherein the communication device comprises a power charger for providing power to charge the sensor apparatus.
21.  The maintenance unit of claim 20 wherein the communication device comprises:
a primary coil;
an oscillator circuit capable of producing an alternating current flow within the primary coil;
a circuit capable of modulating a characteristic of the primary coil; and
a circuit capable of detecting changes in a characteristic of the primary coil.
22.  The maintenance unit of claim 20, wherein the communication device is configured for providing power to the primary coil at a driving frequency between 400 KHz and 4 MHz.
23.  The maintenance unit of claim 21, wherein the primary coil is series resonant between 400 KHz and 4 MHz.
24.  The maintenance unit of claim 22, wherein the communication device is configured for modulating the driving frequency at a frequency between 9.6 KHZ and 57.6 KHz and the modulation comprises an amplitude variation between less than 20% and greater than 80% of the maximum signal level of the power provided to the primary coil.
25.  The maintenance unit of claim 22, wherein the communication device is configured for modulating the driving frequency and the modulation comprises abrupt changes in the driving frequency in the range from about 400 KHZ to about 4 MHz.
26.  The maintenance unit of claim 21, wherein the detected changes in the characteristic of the primary coil comprises apparent impedance changes for the primary coil.
27.  The maintenance unit of claim 26, wherein the communication device is configured for measuring changes in the apparent impedance of the primary coil by measuring changes in the amplitude of the driving voltage applied to the primary coil.
28.  The maintenance unit of claim 27, wherein the apparent impedance changes are at frequencies between 9.6 KHz and 56.7 kHz.
29.  The maintenance unit of claim 22, wherein the communication device is configured for modulating the driving frequency and the modulation comprises modulating the amplitude of an electrical signal applied to the primary coil.
30.  The maintenance unit of claim 22, wherein the communication device is configured for modulating the frequency of an electrical signal applied to the primary coil.
31.  The maintenance unit of claim 14 further comprising a sensor apparatus detector for indicating the presence of a sensor apparatus in the housing.
32.  The maintenance unit of claim 14 further comprising an information storage memory for storing at least one of data, calibration coefficients, and commands.
33.  The maintenance unit of claim 14 further comprising a connector for receiving power from an external power resource.
34.  The maintenance unit of claim 14 further comprising a communication device for communication with an external information source.
35.  In a combination:
a housing for at least partially enclosing a sensor apparatus;
an information processor including executable code for managing and maintaining the sensor apparatus;
a communication device for information transfer with the sensor apparatus;
a power source for providing power to the information processor;
a power charger for providing power to charge the sensor apparatus;
a sensor apparatus detector;
a sensor apparatus orientation detector;
an information storage memory for storing at least one of data, calibration coefficients, and commands;
a connector for receiving power from an external power resource; and
a second communication device for communication with an external information source.
36.  The combination of claim 35, wherein the housing comprises a standard mechanical interface box, a front opening unified pod, or a wafer cassette.
37.  The combination of claim 35, wherein the housing comprises a semiconductor wafer cassette.
38.  The combination of claim 36, wherein the housing is configured for holding a semiconductor wafer, a flatpanel display substrate, or a lithography mask substrate.
39.  A substrate processing tool having a process chamber for processing the substrate and a sensor apparatus maintenance chamber for storing at least one sensor apparatus, the sensor apparatus having a power source and an internal communicator, the sensor apparatus storage chamber being configured so as to be capable of coupling power to the sensor apparatus for charging the power source, the sensor apparatus maintenance chamber being configured so as to be capable of communicating with the sensor apparatus via the internal communicator.
40.  A substrate processing tool according to claim 39, wherein the process chamber is configured for a semiconductor wafer process.
41.  A substrate processing tool according to claim 39, wherein the process chamber is configured for a flat panel display fabrication process or a lithography mask fabrication process.
42.  A substrate processing tool according to claim 39, wherein the process chamber is configured for an electronic device fabrication process.
43.  A substrate processing tool according to claim 39, wherein the process chamber is configured for a process selected from the group consisting of etch, plasma etch, post exposure bake, chemical mechanical planarization, chemical vapor deposition, sputter deposition, drying, ion implantation, plasma enhanced chemical vapor deposition, and photoresist strip.
44.  A power charging system comprising: 
a sensor apparatus having a rechargeable battery for electrical power and a substantially planar secondary coil having at least one coil turn for charging the battery, the battery being connected with the secondary coil;  
a power charger for inductively coupling electrical power to the secondary coil, the power charger comprising a substantially planar primary coil having at least two concentric coil turns, at least one of the coil turns being wound in a clockwise direction, at least one of the coil turns being wound in a counter clockwise direction, the primary coil being disposed so as to be substantially concentric with the sensor apparatus; and
the secondary coil being in a substantially parallel non-coplanar position proximal to the primary coil so as to cause induction of electrical power in the secondary coil when electrical power is applied to the primary coil.
45.  The power charging system of claim 44, wherein the secondary coil has a radius of RS, the primary coil has an inside radius of R1-RS, the primary coil has an outside radius of R1 + RS, and the axis of the secondary coil is spaced a distance of R1 from the axis of the primary coil.
46.  The power charging system of claim 44, wherein the sensor apparatus further comprises a rectification circuit connected with the secondary coil so as to receive a current input from the secondary coil. 
47.  The power charging system of claim 44, wherein the secondary coil has a radius in the range from about 1 cm and to about 15 cm and the secondary coil has between about 3 turns and about 30 turns.
48.  The power charging system of claim 44 wherein the sensor apparatus further comprises a rectification circuit connected with the secondary coil so as to receive a current input from the secondary coil, the rectification circuit comprises a voltage doubling circuit.
49.  The power charging system of claim 44 wherein the power charger is configured so as to drive the secondary coil at a resonant frequency or sub harmonic frequency of the secondary coil.  
50.  The power charging system of claim 44 wherein the primary coil has an outside radius in the range from about 1 cm to about 9 cm and all ranges subsumed therein and the number of turns of the primary coil is in the range from about 3 to about 30 turns and all ranges subsumed therein.
51.  The power charging system of claim 44 wherein the power charger is configured so as to provide to the primary coil a primary voltage in the range from about 3 volts to about 18 volts and all ranges subsumed therein at a primary frequency in the range from about 0.1 MHz to about 4 MHz and all ranges subsumed therein. 
52.  The power charging system of claim 44 wherein the power charger is configured so as to provide the primary coil a driving frequency that is a resonant frequency of the primary coil or a sub harmonic frequency of the primary coil.
53.  A system for wireless charging and wireless communication for a sensor apparatus and a maintenance unit, the system comprising:
a secondary coil incorporated in the sensor apparatus;
a rectification circuit for converting alternating currents induced within the secondary coil into direct current;
a circuit configured for detecting changes in the state of the secondary coil;
a modulation circuit configured for controllably modulating a characteristic of the secondary coil;
a primary coil incorporated in the maintenance unit;
an oscillator circuit connected with the primary coil for producing an alternating current flow within the primary coil;
a circuit configured for modulating a characteristic of the primary coil; and
a circuit configured for detecting changes in a characteristic of the primary coil.
54.  The system of claim 53, wherein the secondary coil contains between 5 and 50 turns.
55.  The system of claim 53, wherein the secondary coil is capacitively coupled to the rectification circuit.
56.  The system of claim 53, wherein the rectification circuit comprises a voltage doubling circuit. 
57.  The system of claim 53, wherein the changes in the state of the secondary coil is the presence or absence of current flow.
58.  The system of claim 53, wherein the detected change in the state of the secondary coil is the presence or absence of an electrical signal within a predetermined frequency range.
59.  The system of claim 53, wherein the detected change in the state of the secondary coil comprises an electrical signal that includes a component within the range of 9.6 KHz to 57.6 KHz.
60.  The system of claim 53, wherein the modulation circuit is configured for producing a change in the impedance of the secondary coil.
61.  The system of claim 53, wherein the primary coil is series resonant between 400 KHz and 4 MHz.
62.  The system of claim 53, wherein the primary coil and the secondary coil are positioned coaxially.
63.  The system of claim 53, wherein the circuit configured for detecting changes in the state of the secondary coil is configured to detect the amplitude of an induced voltage.
64.  The method of claim 53, wherein the circuit configured for detecting changes in the state of the secondary coil is configured to detect the frequency of an induced voltage.
65.  The system of claim 53, wherein the modulation circuit is configured for controllably modulating the impedance of the secondary coil.
66.  The system of claim 53, wherein the modulation circuit is configured for controllably modulating the presence of an electrical signal at a predetermined frequency.
67.  The system of claim 66, wherein the modulated electrical signal has a component between 9.6 KHz and 56.7 KHz. 
68.  A method of simultaneously communicating with and powering a sensor apparatus that includes a silicon wafer, a rechargeable battery supported by the wafer, and a secondary coil supported by the wafer, the method uses the sensor apparatus and a power charger, the power charger having a primary coil for inducing current in the secondary coil, the method comprising the steps of:
a)     charging the battery with currents produced by the rectification of alternating currents induced in the secondary coil from the primary coil;
b)     establishing communication between the power charger and the sensor apparatus by switching the induced current on and off; and
c)      establishing communication between the sensor apparatus and the power charger by modulating the impedance of the secondary coil while the primary coil is active.     
69.  A method for wireless communication and wireless power transfer for a sensor apparatus and a sensor apparatus maintenance unit, the method comprising the steps of:
a)     positioning a secondary coil proximal to a primary coil;
b)     producing an alternating current flow within the primary coil;
c)      modulating a characteristic of the primary coil in a predetermined pattern;
d)     inducing an alternating current within the secondary coil;
e)     rectifying the alternating current flow within the secondary coil;
f)        detecting changes in the state of the secondary coil;
g)     comparing detected changes in the state of the secondary coil to a predetermined set of patterns;
h)      executing a preprogrammed sequence of steps in response to a match between the detected state changes and the predetermined set of patterns, one of the preprogrammed sequences of steps being the communication of the sensor apparatus status and data to an external system;   
i)        modulating a characteristic of the secondary coil in predetermined patterns;
j)        inducing changes in a characteristic of the primary coil as a result of the modulation of the characteristic of the secondary coil;
k)      detecting changes in a characteristic of the primary coil;
l)        comparing detected changes in the state of the primary coil to a set of predetermined patterns to determine if there is a match; and
m)   executing a preprogrammed sequence of steps in response to a match between the detected state changes and the set of predetermined patterns.
70.  A maintenance unit for a sensor apparatus, the maintenance unit comprising:
a front opening unified pod for interfacing with a semiconductor wafer processing tool and at least one of :
an information processor including executable code for managing and maintaining the sensor apparatus;
a communication device for information transfer with the sensor apparatus;
a power source for providing power to the information processor;
a power charger for providing power to charge the sensor apparatus;
a sensor apparatus detector;
a sensor apparatus orientation detector; 
an information storage memory for storing at least one of measurement data, calibration coefficients, and commands; and
a second communication device for communication with an external information source.
71.  The maintenance unit of claim 70, wherein the sensor apparatus orientation detector comprises a camera.
72.  The maintenance unit of claim 70, wherein the sensor apparatus orientation detector comprises an encoder.
73.  A maintenance unit for a sensor apparatus, the maintenance unit comprising:
a standard mechanical interface box configured for interfacing with a semiconductor wafer processing tool and
at least one of :
an information processor including executable code for managing and maintaining the sensor apparatus;
a communication device for information transfer with the sensor apparatus;
a power source for providing power to the information processor;
a power charger for providing power to charge the sensor apparatus;
a sensor apparatus detector;
a sensor apparatus orientation detector;
an information storage memory for storing at least one of measurement data, calibration coefficients, and commands;
a connector for receiving power from an external power resource; 
a second communication device for communication with an external information source; and
an interface for coupling information to an information display such as a display of light emitting diodes and such as a liquid crystal display.
74.  The maintenance unit of claim 73, wherein the sensor apparatus orientation detector comprises a camera.
75.  The maintenance unit of claim 73, wherein the sensor apparatus orientation detector comprises an encoder.
76.  In combination, a sensor apparatus having an information processor and a power source; and a sensor apparatus maintenance unit having a housing for interfacing with a tool for processing a workpiece and a power charger for wirelessly charging the power source; the sensor apparatus being configured for detecting when power is no longer being received from the maintenance unit; the information processor including executable instructions for starting a predetermined data collection program in response to determining that the sensor apparatus is not receiving power for charging the power source.
77.  The combination of claim 76 wherein the housing comprises a front opening unified pod for a semiconductor wafer processing tool.
78.  The combination of claim 76 wherein the housing comprises a standard mechanical interface box for a semiconductor wafer processing tool.
1 Abstract
Oneaspect of the present invention includes an apparatus for maintaining and /or managing a sensor apparatus.  Anotheraspect of the present invention includes a method of managing a sensorapparatus.  Another aspect of the presentinvention includes a system for maintaining and /or managing a sensorapparatus.  Another aspect of the presentinvention includes a computer program product for maintaining and /or managinga sensor apparatus. Another aspect ofthe present invention includes a method and apparatus for communication.  Another aspect of the present inventionincludes a method and apparatus for charging a power source.
2 Representative Drawing
FIG 1
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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