KR100442310B1 - 플라즈마 전처리를 구비한 기판접합장치 및 그 제어방법 - Google Patents

플라즈마 전처리를 구비한 기판접합장치 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 실리콘, 유리로 이루어진 두 기판을 진공 상태에서 미량의 가스 플라즈마에 의한 표면 활성화를 통해 접합하여, 기존 화학약품 사용에 의한 환경오염을 방지할 수 있고, 또한 강한 초기 접합 에너지를 얻을 수 있어 접합강도를 향상시킬 수 있는 플라즈마 전처리를 구비한 기판접합장치에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 접합하고자 하는 두 장의 기판을 동시에 플라즈마 처리를 할 수 있는 두 개의 기판지지대를 구비하고, 상기 기판지지대 사이에 플라즈마를 발생할 수 있는 13.56MHz 주파수의 rf(radio-frequency) 전원 공급 장치와, 진공 분위기 내에서 플라즈마 처리를 할 수 있도록 하는 진공 설비를 구비하며, 가스의 양을 공정 조건에 따라 임의로 조절할 수 있도록 하는 수단을 구비함과 아울러, 플라즈마 처리 후에 대기에 노출됨이 없이 바로 두 기판을 접합할 수 있는 기구로 구성하여, 기판의 중심부에서부터 접합이 이루어질 수 있도록 이루어진 발명임.

Description

플라즈마 전처리를 구비한 기판접합장치 및 그 제어방법{Wafer bonding machine with plasma treatment and control method thereof}
본 발명은 실리콘 기판과 실리콘 기판 또는 실리콘 기판과 유리 기판을 접합할 수 있는 기판접합장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 진공 상태에서 미량의 가스 플라즈마에 의한 접합대상의 표면 활성화를 통해 접합강도를향상시킬 수 있도록 하는 플라즈마 전처리를 구비한 기판접합장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
두 장의 기판을 접합하는 공정 기술은 마이크로 센서 및 액튜에이터를 비롯한 MEMS(Micro-Electro-Mechanical System) 구조물의 제작과 고속·고전압 반도체 소자용 SOI(Silicon-on-Insulator) 기판 제작 등 반도체 소자의 접합과 실장 분야에 해당하는 기술이다. 표면 활성화 처리와 열처리 공정으로 접합을 수행하는 실리콘 직접 접합(Silicon Direct Bonding : SDB)이 기판 접합 공정 분야에서 가장 널리 이용되고 있으며 다음과 같은 특징을 가지고 있다. 첫째, 접합 공정이 고체 상태에서 이루어지기 때문에 오염원의 발생 및 구조의 변형을 방지할 수 있다. 둘째, 진공 분위기에서도 접합이 가능하여 소자의 진공 실장에 이용할 수 있다. 셋째, 두 기판간의 접합은 원자 결합을 통해 이루어지기 때문에 강하고 안정적인 접합이 가능하다. 넷째, 기존 반도체 공정과의 호환성이 있어 반도체 소자 제작에 적용이 용이하다.
일반적으로 실리콘 직접 접합에서 표면 활성화 공정은 화학약품을 이용하기 때문에 표면 활성화 공정 후에 화학약품의 폐기에 따른 환경오염을 유발하게 되며, 표면 활성화 공정을 수행하는 장치와 별도로 기판 접합 공정을 수행하는 장치가 필요하게 되며, 화학약품으로 표면 활성화 처리된 기판을 기판접합장치로 이송하여 설치하는 과정에서 대기의 오염물 또는 먼지 입자에 의해 기판 표면이 오염되어 기판 접합 특성을 저하하는 문제점을 유발하여 왔다. 아울러 두 기판의 접합에 있어 두 기판의 중심에서 접합이 시작되어 외각으로 퍼져 나아가게 되면 접합될 두 기판사이에 존재하던 공기가 외부로 밀려 나아가게 되어 접합 계면의 공기 입자에 의한 비접합 영역의 생성을 방지할 수 있다. 그러나 기존의 기판접합장치는 두 면이 평행한 상태에서 접합이 이루어지게 되어, 접합이 두 기판의 중심부에서 시작하는 것이 아니라 외각에서 시작하여 중심부로 퍼져 나아갈 수 있기 때문에, 이로 인해 두 기판 밖으로 빠져 나아가지 못하고 두 기판사이에 남게된 공기 입자에 의한 비접합 영역이 발생하는 경향이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로, 플라즈마 처리기구를 갖는 기판접합장치를 통해 두 기판의 표면 활성화 공정이 미량의 가스에 의해 동시에 이루어지도록 하여 화학약품 사용에 따른 환경오염을 방지할 수 있고, 또한 표면 활성화 공정 후에 두 기판이 대기에 노출됨이 없이 접합이 이루어질 수 있는 접합 기구를 이용해 기판 표면의 오염을 방지하여 접합 특성을 향상할 수 있으며, 두 기판의 접합이 중심부에서 시작하여 외각으로 퍼져 나아갈 수 있도록 하여 두 기판 사이의 공기 입자를 완전히 제거하여 비접합 영역의 발생을 방지할 수 있도록 된 플라즈마 전처리를 구비한 기판접합장치 및 그 제어방법을 제공하고자 함에 발명의 목적이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 기판접합장치의 측면도,
도 2는 두 장의 접합될 기판이 장착된 상태의 기판접합장치 측면도,
도 3은 플라즈마가 발생하여 접합될 두 장의 기판 표면이 활성화되고 있는 기판접합장치의 측면도,
도 4는 접합을 위해 상부기판지지대가 내려와 두 기판이 상부기판고정기구에 의해 일정 간격으로 떨어져 있는 기판접합장치의 측면도,
도 5는 하부기판 압력인가기구에 의해 하부기판의 중심부에 압력이 가해져 하부기판이 타원형으로 휘면서 상부기판과 중심부에서 접합이 이루어진 상태의 기판접합장치를 나타내는 측면도,
도 6은 상부기판 고정기구가 두 기판 밖으로 이탈되면서 두 기판이 중심부에서부터 가장자리로 접합이 이루어진 상태를 나타내는 기판접합장치의 측면도,
도 7은 두 기판의 접합이 완료된 후 상부기판 지지대와 하부 압력인가기구가 각각 원래 위치로 이동해 있는 기판접합장치를 나타내는 측면도,
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1...기판접합챔버 2...상부 수직동작 실린더
3...상부 실린더 압력인가봉 4 ...주름관
5...상부기판 지지대 6 ...좌우수평동작 실린더
7...좌우동작 실린더 압력인가봉 8...상부기판 고정기구
9...하부기판 지지대 10..하부기판 압력인가기구
11..하부 상하 실린터 압력인가봉 12..하부 수직동작 실린더
13..진공배기관 14..진공배기밸브
15..진공배기펌프 16..가스주입관
17..가스주입밸브 18..가스유량조절기
19..가스통 20..고주파전원공급용 전선
21..고주파전원 조절기 22..고주파전원 발생 기구
23..하부기판 24..상부기판
25..플라즈마
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 기판접합장치는,상부기판과 하부기판을 진공 분위기에서 접합할 수 있는 공간이 형성되어 있는 기판 접합 챔버; 상기 기판 접합 챔버를 진공상태 혹은 대기압상태로 유지시켜 줄 수 있도록 진공배기관에 진공배기밸브와 진공배기펌프가 설치되어 이루어진 챔버내부압 조절수단; 접합할 기판들의 표면을 활성화시키기 위해 상기 기판 접합 챔버 내측으로 가스를 공급할 수 있도록 가스주입관에 설치되는 가스주입밸브와 가스유량조절기 및 가스통으로 이루어진 가스공급수단; 상기 기판 접합 챔버 내측에서 플라즈마를 발생시키기 위한 전원을 공급하는 고주파전원조절기 및 고주파전원발생기구로 이루어진 고주파전원공급수단; 상기 기판 접합 챔버의 내측 상부에 설치되어 상부기판이 안착되는 상부기판지지대; 상기 기판 접합 챔버의 내측 하부에 설치되어 하부기판이 안착되는 하부기판지지대를 포함하여 이루어진 플라즈마 전처리를 구비한 기판접합장치에 있어서,상부기판을 고정하는 상부기판고정기구가 좌우동작 실린더 압력인가봉에 의해 좌우 수평동작 실린더에 고정되고, 상기 상부기판고정기구에는 중앙을 향해 대칭되도록 상향 경사면을 형성한 스페이서가 구비되며, 상기 좌우 수평동작 실린더는 상부기판 지지대와 함께 상부 상하실린더 압력인가봉에 의해 상기 기판 접합 챔버 외측의 상부 상하 수직동작 실린더에 고정되도록 된 상부기판 지지수단;그리고, 압력인가봉과 상기 압력인가봉을 상하 이동시키는 하부 상하 수직동작 실린더로 이루어진 하부기판 지지수단이 설치되어,상기 압력인가봉이 하부기판 중앙부에 상방향으로 압력을 가하고 상기 스페이서가 구비된 상부기판고정기구가 상부기판 외주방향으로 이동하여, 상부기판과 하부기판이 근접거리에서 이격되고 중앙부에서 외주를 향해 점진적으로 접합되도록 된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플라즈마 전처리를 구비한 기판접합장치의 제어방법은, 좌우 수평동작 실린더를 안쪽 방향으로 당겨 상부기판 고정기구의 스페이서가 상부기판의 안으로 들어오게 되어 상부기판을 지지하도록 함과 아울러 하부기판지지대에 하부기판을 안착시키는 단계, 진공배기펌프를 동작시킨 후 진공배기밸브를 열어 기판접합챔버 내부에 존재하는 공기 입자를 진공배기관을 통해 외부로 배출시켜 기판접합챔버 내부를 진공 분위기 상태로 만들어주는 단계, 기판접합챔버 내부의 진공도가 플라즈마를 발생시킬 수 있는 일정 수준에 도달하면 가스주입밸브가 열려 가스가 채워진 가스통으로부터 가스가 공급되고 가스 유량 조절기에 의해 일정양의 가스가 가스 주입 관을 통해 기판접합챔버에 공급되어 기판접합챔버 내부가 일정 진공도가 유지되며 가스가 채워지는 단계, 하부기판 지지대와 상부기판 지지대 양단에 13.56MHz 주파수의 고주파전원을 인가하여 상부기판과 하부기판 사이에 플라즈마를 발생시키는 단계, 플라즈마 처리 후에 상부기판을 하부기판으로 이동시켜 상부기판 고정기구의 스페이서에 의해 일정한 근접거리에 위치시켜주는 단계, 하부 상하 수직동작 실린더가 동작하여 하부 상하 실린더 압력인가봉을 통해 하부기판 압력인가기구가 위로 움직이게 되어 하부기판의 중심부에 압력을 가하여 하부기판이 휘면서 상부기판과 하부기판의 중심부에서부터 접합이 이루어지도록 하는 단계, 상부기판과 하부기판이 중심부에서 접합된 상태에서 상부기판 고정기구가 두 기판의 바깥 방향으로 빠져나가면서 스페이서의 경사면을 따라 두 기판 사이의 간격이 점차적으로 줄어들면서 접합이 중심에서 외각으로 확대되는 단계, 두 기판간의 접합이 완료된 후에 상부기판 지지대를 위로 이동시켜 접합된 두 기판을 기판접합챔버 외부로 꺼낼 수 있도록 하는 단계, 진공 배기 펌프의 동작을 중단하여 기판접합챔버 내부를 대기압 상태로 만들어주어 접합된 두 기판을 꺼낸 후에 다시 접합될 상부기판과 하부기판을 설치하여 접합 공정을 반복적으로 수행할 수 있도록 하는 단계로 이루어져 있다.
본 발명은, 상기 구성에 의해 두 기판의 표면 활성화 공정이 미량의 가스에 의해 동시에 이루어지도록 하여 화학약품 사용에 따른 환경오염을 방지할 수 있으며, 표면 활성화 공정 후에 두 기판이 대기에 노출됨이 없이 바로 접합이 이루어질 수 있는 접합 기구를 이용해 기판 표면의 오염방지와 공정시간을 단축할 수 있으며, 두 기판의 접합이 중심부에서 시작하여 외각으로 퍼져 나아갈 수 있도록 하여 두 기판 사이의 공기 입자를 완전히 제거하여 비접합 영역의 발생을 방지할 수 있는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 플라즈마 처리 기구와 기판 접합 기구를 갖는 접합 장치의 개요도가 도시된 것으로서, 본 발명에서 접합하는 기판은 유리기판과 유리기판 또는 유리기판과 실리콘기판(이하 기판이라 함)을 접합하기 위한 장치인데, 이러한 기판접합장치는 플라즈마 및 접합 공정이 진공 분위기에서 수행될 수 있도록 하는 기판접합챔버(1)를 구비하고 있고, 또한 상기 기판접합챔버(1)의 상부에 상부기판(24)을 설치하기 위한 기구로서 상부기판(24)을 지지할 수 있는 상부기판 지지대(5), 상부기판 지지대(5)에 상부기판(24)을 고정해 주면서 하부기판(23)과의 접합시 중앙부위부터 접합되도록 가이드역할을 하는 스페이서(8a)가 형성되어 있는 상부기판 고정기구(8), 상부기판 고정기구(8)가 안쪽 방향으로 당겨지는 동작을 통해 상부기판(24)을 고정해주는 좌우수평동작 실린더(6) 및 좌우동작 실린더 압력인가봉(7)과, 플라즈마(25) 처리 후에 상부기판(24)을 하부기판(23)으로 이동시켜 근접한 거리에 위치시켜주는 상부 상하 수직동작 실린더(2)와 상부 상하 실린더 압력인가봉(3)으로 구성된다. 상부기판 고정기구(8)의 기판 고정 부분인 스페이서(8a)는 하측면이 외측에서 중앙방향으로 일정한 상향 경사면을 갖도록 하여 상부기판(24)과 하부기판(23)이 하부기판 압력인가기구(10)에 의해 중심부에서 접합이 일어난 후에 상부기판 고정기구(8)는 기판 고정 부분의 경사면을 따라 두 기판(23,24)의 바깥 방향으로 빠져나가게 되어, 두 기판(23,24) 사이의 간격이 점차적으로 줄어들게 되면서 접합이 중심에서 외각으로 확대되어 나아가게 된다. 하부기판(23)을 설치하기 위한 기구는 하부기판(23)을 지지할 수 있는 하부기판 지지대(9)와, 상부기판(24)과 하부기판(23)이 상부기판 고정기구(8)의 고정 부분에 의해 근접한 거리에 위치해 있을 때 하부기판(23)의 중심부에 압력을 인가해 하부기판(23)이 휘도록 하여 두 기판(23,24)의 중심부에서 접합이 이루어지도록 하는하부기판 압력인가기구(10)와, 하부기판 압력인가기구(10)를 움직이는 하부 수직동작 실린더(12)와 하부 상하 실린더 압력인가봉(11)으로 구성된다.
또한, 기판접합챔버(1) 내부를 진공 분위기 상태로 하기 위한 진공 설비 기구는 진공 배기를 위한 진공배기펌프(15)와 기판접합챔버(1)의 진공도를 원하는 수준으로 유지하기 위한 진공배기밸브(14) 및 상기 진공배기펌프(15)를 상기 기판접합챔버(1)에 연결해 주는 진공배기관(13)으로 구성된다.
아울러, 기판(23,24)의 표면 활성화를 위한 플라즈마 발생 기구는 가스 주입 기구와 고주파전원공급기구로 구성된다. 가스주입기구는 가스공급을 위한 가스통(19)과, 가스의 유량을 조절해 주는 가스유량조절기(18)와, 가스의 주입 및 차단을 위한 가스주입밸브(17)와, 가스를 기판접합챔버(1)에 주입해 주는 가스주입관(16)으로 구성되는 것으로서, 가스주입밸브(17)가 열리게 작동하는 것은 on,off 기능을 하는 밸브를 자동 또는 수동으로 조작할 수 있으며, 가스주입량의 조절이 필요한 경우에는 MFC(Mass Flow Controller)라는 장치를 통해 설정량을 일정하게 주입시킬 수 있다. 고주파전원공급기구는 고주파전원을 공급해주기 위한 고주파전원발생기구(22)와, 고주파 전원이 손실 없이 공급되도록 하는 고주파전원조절기(21)와, 고주파전원을 하부기판 지지대(9)로 공급하여 주는 고주파전원 공급용 전선(20)으로 구성된다.
도 2는 상기한 기판접합챔버(1)에 접합될 상부기판(24)과 하부기판(23)을 상부기판 지지대(5)와 하부기판 지지대(9)에 각각 설치한 기판접합장치를 나타낸다. 상부기판(24)을 상부기판 지지대(5)에 고정해주기 위해 좌우수평동작 실린더(6)가안쪽 방향으로 당겨지는 동작을 하게 되며, 좌우동작 실린더 압력인가봉(7)을 통해 상부기판 고정기구(8)의 기판 고정부분이 상부기판(24)의 안으로 들어오게 되어 상부기판(24)을 지지하게 된다. 하부기판(23)은 하부기판 지지대(9) 위에 위치하는 동작을 통해 설치가 완료된다.
도 3은 플라즈마(25)를 발생하여 상부기판(24)과 하부기판(23) 표면을 활성화 해주는 기판접합장치의 상태를 나타낸다. 플라즈마(25) 발생을 위해 기판접합챔버(1) 내부를 진공 분위기 상태로 만들어준다. 이를 위해 우선 진공 배기 펌프(15)를 동작시킨 후 진공배기밸브(14)를 열어 주어 기판접합챔버(1) 내부에 존재하는 공기 입자를 진공배기관(13)을 통해 기판접합챔버(1) 외부로 뽑아준다. 기판접합챔버(1) 내부의 진공도가 일정 수준에 도달하면, 플라즈마(25)를 발생하기 위해 기판접합챔버(1) 내부로 수소 가스를 주입하여 준다. 여기서 일정 수준이란 가스의 종류, 플라즈마를 통한 표면처리의 정도, 표면처리한 기판의 종류에 따라 사용자가 변화시키는 공정변수로서, 플라즈마 발생시의 진공도를 나타내는 것이며, 일반적으로 수∼수십정도이다.
우선 수소 가스 주입 밸브(17)가 열리면 가스가 채워진 가스통(19)에서 가스가 공급되고, 가스 유량 조절기(18)를 통해 일정양의 가스가 가스주입관(16)을 통해 기판접합챔버(1)에 공급된다. 이에 따라 기판접합챔버(1) 내부에 일정 진공도가 유지되도록 가스가 채워지게 되며, 이때 고주파전원 공급을 하면 상부기판(24)과 하부기판(23) 사이에 플라즈마(25)가 발생하게 된다. 고주파전원은 고주파전원발생기구(22)를 통해 발생되어 공급되며, 고주파전원조절기(21)에 의해 고주파 전원이 손실 없이 고주파전원 공급용 전선(20)을 통해 하부기판 지지대(9)로 공급된다. 13.56MHz 주파수의 고주파전원은 하부기판 지지대(9)와 상부기판 지지대(5) 양단에 인가되어 플라즈마(25)를 발생하게 되며, 플라즈마(25)에 의해 상부기판(24)과 하부기판(23) 표면이 활성화되는데, 여기서 사용되는 고주파전원의 주파수는 다른 대역의 주파수를 사용할 수도 있지만, 통상 세계적으로 반도체장비에서는 다른 곳에 사용하는 주파수와의 혼용을 방지하기 위하여 13.56MHz 로 통일하여 사용되는 주파수이다.
도 4는 상기한 플라즈마(25) 처리 후에 상부기판(24)을 하부기판(23)으로 이동시켜 상부기판 고정기구(8)의 스페이서(8a)에 의해 상부기판(24)이 하부기판(23)에 대해 일정한 근접거리에 위치시켜주는 기판접합장치를 보인다. 좀 더 상세히 설명하면, 상부 상하 수직동작 실린더(2)가 상부 상하 실린더 압력인가봉(3)을 통해 상부기판 지지대(5)를 아래로 이동시키게 되며, 상부기판 고정기구(8)의 기판 고정 부분인 스페이서(8a)가 하부기판(23)과 접하는 위치에서 멈추게 된다. 이때, 주름관(4)을 사용하여 주름관(4)의 탄성에 의해 상부기판 지지대(5)가 서서히 아래로 이동하도록 하였으며, 주름관(4)의 상부를 기판접합챔버(1)에 용접하고 하부를 상부기판 지지대(5)에 용접하여 수직 상하 실린더 압력인가봉(3)에 의해 상부기판 지지대(5)가 동작하여도 기판접합챔버(1) 내부의 진공이 유지되도록 한 것이다. 여기서, 주름관(4)은 예컨대 벨로우즈와 같은 것으로, 금속재질로 되어 있는 파이프 모양의 관인데, 이는 일반 파이프와는 달리 그 관의 길이방향에 대해 수직방향으로 주름이 형성되어 그 주름이 펴지고 좁혀지면서 금속의 고유한 탄성으로 인해 주름관이 탄성작용을 할 수 있도록 이루어진 것이다.
도 5는 하부기판 압력인가기구(10)에 의해 하부기판(23)의 중심부에 압력이 인가되면 하부기판(23)이 휘도록 하여 상부기판(24)과 하부기판(23)의 중심부에서 먼저 접합이 이루어지도록 하는 기판접합장치를 나타내는 것으로서, 하부 수직동작 실린더(12)가 동작하면 하부 상하 실린더 압력인가봉(11)을 통해 하부기판 압력인가기구(10)를 상방향으로 상승시켜 하부기판(23)의 중심부에 압력을 인가하는 상태를 나타내고 있다.
도 6은 상부기판(24)과 하부기판(23)이 중심부에서 접합된 상태에서 상부기판 고정기구(8)가 두 기판(23,24)의 바깥 방향으로 빠져나가면 두 기판(23,24) 사이의 간격이 점차적으로 줄어들면서 접합이 중심에서 외각으로 확대되어 나아가는 기판접합장치를 나타낸다. 즉, 상부기판 고정기구(8)는 기판 고정 부분인 스페이서(8a)의 경사면을 따라 두 기판(23,24)의 바깥 방향으로 빠져나가게 되어, 두 기판(23,24) 사이의 간격이 점차적으로 줄어들게 되면서 접합이 중심에서 외각으로 확대되어 나아가게 되며, 상부기판 고정기구(8)가 두 기판(23,24) 밖으로 완전히 빠져나가는 순간 두 기판(23,24)의 접합이 완전히 이루어지게 된다.
도 7은 상기한 두 기판(23,24)간의 접합이 완료된 후에 상부기판 지지대(5)가 위로 이동하여 접합된 두 기판(23,24)을 기판접합챔버(1) 외부로 꺼낼 수 있는 상태의 기판접합장치를 보인다. 상부 상하 수직동작 실린더(2)가 상부 상하 실린더 압력인가봉(3)을 통해 상부기판 지지대(5)를 위로 이동시키게 되며, 진공 배기 펌프(15)의 동작을 중단하여 기판접합챔버(1) 내부를 대기압 상태로 만들어주어 접합된 두 기판(23,24)을 꺼낸다.
이후 다시 접합될 상부기판(24)과 하부기판(23)을 설치하여 상기한 도 2에서 도 6까지의 동작을 반복 수행할 수 있다.
본 발명은 미량의 가스 플라즈마에 의해 접합될 두 기판의 표면 활성화가 동시에 이루어지도록 하여 화학약품 사용에 따른 환경오염을 방지할 수 있으며, 표면 활성화 공정 후에 두 기판이 대기에 노출됨이 없이 바로 접합이 이루어질 수 있는 접합 기구를 이용해 기판 표면의 오염방지와 공정시간을 단축할 수 있으며, 두 기판의 접합이 중심부에서 시작하여 외각으로 퍼져 나아갈 수 있도록 하여 두 기판 사이의 공기 입자를 완전히 제거하여 비접합 영역의 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 상부기판과 하부기판을 진공 분위기에서 접합할 수 있는 공간이 형성되어 있는 기판 접합 챔버; 상기 기판 접합 챔버를 진공상태 혹은 대기압상태로 유지시켜 줄 수 있도록 진공배기관에 진공배기밸브와 진공배기펌프가 설치되어 이루어진 챔버내부압 조절수단; 접합할 기판들의 표면을 활성화시키기 위해 상기 기판 접합 챔버 내측으로 가스를 공급할 수 있도록 가스주입관에 설치되는 가스주입밸브와 가스유량조절기 및 가스통으로 이루어진 가스공급수단; 상기 기판 접합 챔버 내측에서 플라즈마를 발생시키기 위한 전원을 공급하는 고주파전원조절기 및 고주파전원발생기구로 이루어진 고주파전원공급수단; 상기 기판 접합 챔버의 내측 상부에 설치되어 상부기판이 안착되는 상부기판지지대; 상기 기판 접합 챔버의 내측 하부에 설치되어 하부기판이 안착되는 하부기판지지대를 포함하여 이루어진 플라즈마 전처리를 구비한 기판접합장치에 있어서,
    상부기판을 고정하는 상부기판고정기구가 좌우동작 실린더 압력인가봉에 의해 좌우 수평동작 실린더에 고정되고, 상기 상부기판고정기구에는 중앙을 향해 대칭되도록 상향 경사면을 형성한 스페이서가 구비되며, 상기 좌우 수평동작 실린더는 상부기판 지지대와 함께 상부 상하실린더 압력인가봉에 의해 상기 기판 접합 챔버 외측의 상부 상하 수직동작 실린더에 고정되도록 된 상부기판 지지수단;
    그리고, 압력인가봉과 상기 압력인가봉을 상하 이동시키는 하부 상하 수직동작 실린더로 이루어진 하부기판 지지수단이 설치되어,
    상기 압력인가봉이 하부기판 중앙부에 상방향으로 압력을 가하고 상기 스페이서가 구비된 상부기판고정기구가 상부기판 외주방향으로 이동하여, 상부기판과 하부기판이 근접거리에서 이격되고 중앙부에서 외주를 향해 점진적으로 접합되도록 된 것을 특징으로 하는 플라즈마 전처리를 구비한 기판접합장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 상부기판 지지수단은 상부기판과 하부기판의 접합될표면이 서로 마주보는 상태에서 상부기판을 상부기판 지지대에 고정해주기 위해 좌우 수평동작 실린더가 안쪽 방향으로 당겨지는 동작을 통해 상부기판 고정기구의 기판 고정 부분이 상부기판의 안으로 들어오게 되어 상부기판이 지지되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 플라즈마 전처리를 구비한 기판접합장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 챔버내부압 조절수단은 플라즈마 발생을 위해 진공배기펌프를 동작시킨 후 진공배기밸브를 열어 주어 기판접합챔버 내부에 존재하는 공기 입자를 진공배기관을 통해 기판접합챔버 외부로 뽑아주어 기판접합챔버 내부를 진공 분위기 상태로 만들어주도록 이루어진 것을 특징으로 하는 플라즈마 전처리를 구비한 기판접합장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 가스공급수단은 기판접합챔버 내부의 진공도가 플라즈마를 발생할 수 있는 수준에 도달하면 가스주입밸브가 열려 가스가 채워진 가스통으로부터 가스가 공급되고 가스 유량 조절기에 의해 일정양의 가스가 가스 주입 관을 통해 기판접합챔버에 공급되어 기판접합챔버 내부가 일정 진공도가 유지되며 가스가 채워지도록 이루어진 것을 특징으로 하는 플라즈마 전처리를 구비한 기판접합장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 고주파전원공급수단은 하부기판 지지대와 상부기판 지지대 양단에 13.56MHz 주파수의 고주파전원을 인가하여 상부기판과 하부기판 사이에서 플라즈마가 발생하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 플라즈마 전처리를 구비한 기판접합장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 상부기판 지지수단의 상부 상하실린더 압력인가봉 외측으로는 상기 압력인가봉을 둘러싸는 탄성 주름관이 설치되고, 상기 탄성 주름관의 양단은 기판접합챔버의 천정과 상부기판지지대에 각각 내부진공상태가 유지될 수 있도록 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 전처리를 구비한 기판접합장치.
  7. 삭제
  8. 좌우 수평동작 실린더를 안쪽 방향으로 당겨 상부기판 고정기구의 스페이서가 상부기판의 안으로 들어오게 되어 상부기판을 지지하도록 함과 아울러 하부기판지지대에 하부기판을 안착시키는 단계, 진공배기펌프를 동작시킨 후 진공배기밸브를 열어 기판접합챔버 내부에 존재하는 공기 입자를 진공배기관을 통해 외부로 배출시켜 기판접합챔버 내부를 진공 분위기 상태로 만들어주는 단계, 기판접합챔버내부의 진공도가 일정 수준에 도달하면 가스주입밸브가 열려 가스가 채워진 가스통으로부터 가스가 공급되고 가스 유량 조절기에 의해 일정양의 가스가 가스 주입 관을 통해 기판접합챔버에 공급되어 기판접합챔버 내부가 일정 진공도가 유지되며 가스가 채워지는 단계, 하부기판 지지대와 상부기판 지지대 양단에 13.56MHz 주파수의 고주파전원을 인가하여 상부기판과 하부기판 사이에 플라즈마를 발생시키는 단계, 플라즈마 처리 후에 상부기판을 하부기판으로 이동시켜 상부기판 고정기구의 스페이서에 의해 일정한 근접거리에 위치시켜주는 단계, 하부 상하 수직동작 실린더가 동작하여 하부 상하 실린더 압력인가봉을 통해 하부기판 압력인가기구가 위로 움직이게 되어 하부기판의 중심부에 압력을 가하여 하부기판이 휘면서 상부기판과 하부기판의 중심부에서부터 접합이 이루어지도록 하는 단계, 상부기판과 하부기판이 중심부에서 접합된 상태에서 상부기판 고정기구가 두 기판의 바깥 방향으로 빠져나가면서 스페이서의 경사면을 따라 두 기판 사이의 간격이 점차적으로 줄어들면서 접합이 중심에서 외각으로 확대되는 단계, 두 기판간의 접합이 완료된 후에 상부기판 지지대를 위로 이동시켜 접합된 두 기판을 기판접합챔버 외부로 꺼낼 수 있도록 하는 단계, 진공 배기 펌프의 동작을 중단하여 기판접합챔버 내부를 대기압 상태로 만들어주어 접합된 두 기판을 꺼낸 후에 다시 접합될 상부기판과 하부기판을 설치하여 접합 공정을 반복적으로 수행할 수 있도록 하는 단계로 이루어진 플라즈마 전처리를 구비한 기판접합장치의 제어방법.
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