JP2022002279A - スタンプツールおよび素子アレイの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】搬送ヘッドの共用化が容易であるスタンプツールと、それを用いた素子アレイの製造方法とを提供すること。【解決手段】スタンプツール１０が、搬送対象要素としての素子３２ｒを着脱自在に粘着可能なスタンプ層１２と、スタンプ層１２が固定される支持板１４と、支持板１４が交換自在に取り付けられ、搬送ヘッド２２が着脱自在に装着可能な取付面１６ａを持つアダプタ板１６と、を有する。【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、スタンプツールおよび素子アレイの製造方法に関する。

極小部品の搬送において、表面に多数の凸部を有するスタンプ状の搬送ツール（スタンプツール）を用いることが検討されている。下記の特許文献１には、そのスタンプ状の搬送ツールの例が開示されている。従来では、熱膨張（coefficient of thrmal expansion）による搬送対象の離脱を可能とするためのスタンプツールが開示されている。

スタンプツールの搬送対象として想定されている極小部品の一例として、ミニＬＥＤ、マイクロＬＥＤと呼ばれるＬＥＤ素子がある。ミニＬＥＤ、マイクロＬＥＤとは、従来の一般的なＬＥＤ素子のものに比べ、幅が１〜８μｍ、長さが５〜１０μｍ、高さが０．５〜３μｍと非常に小さい。

従来技術にもあるように、このようなＬＥＤ素子が多数配置されたウエハから素子をピックアップし、ディスプレイに相当する基板へ搬送することで、ＬＥＤディスプレイを製造することになるが、ＬＥＤが供給されるウエハは、ウエハメーカーや用途により多種多様である。

ＬＥＤ素子を基板へ搬送するにあたり、異なる仕様のウエハを入れ替えながら行う場合があり、その場合、各ウエハに対応するスタンプツールを用いる必要がある。また、複数種類のスタンプツール毎に、搬送ヘッドも複数種類で準備する必要があり、搬送装置が複雑になる。

米国２０１７／０１７３８５２Ａ１公報

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、搬送ヘッドの共用化が容易であるスタンプツールと、それを用いた素子アレイの製造方法とを提供することである。

上記目的を達成するために、本発明に係るスタンプツールは、
搬送対象要素を着脱自在に粘着可能な部分を持つスタンプ層と、
前記スタンプ層が固定される支持板と、
前記支持板が交換自在に取り付けられ、搬送ヘッドが着脱自在に装着可能な取付面を持つアダプタ板と、を有する。

本発明に係るスタンプツールでは、スタンプツールの全体を交換すること無く、スタンプ層が固定してある支持板のみをアダプタ板から交換することができる。そのため、異なる種類のスタンプ層を有するスタンプツールを、低コストで準備することが容易になる。また、スタンプ層のサイズや支持板のサイズを変更させても、アダプタ板のサイズを統一することが容易になり、搬送ヘッドまたは設置ステージの共用化が容易になる。また、スタンプ層は支持板に固定されているため、スタンプ層のスタンプ面の平坦度を確保し易い。

好ましくは、前記支持板は、接着層により前記アダプタ板に交換自在に取り付けられる。接着層を用いることで、支持板をアダプタ板に容易に交換自在に取り付けることができ、支持板の平坦度、すなわちスタンプ層のスタンプ面の平坦度を確保し易い。

好ましくは、前記搬送対象要素は、基板の表面に形成してある複数の素子であり、前記スタンプ層には、前記素子に対応する複数の凸部が形成してあり、各凸部に、前記素子が着脱自在に粘着される。このように構成することで、複数の搬送対象要素としての複数の素子を、基板から同時に取り出して、転写または実装することが容易になる。

好ましくは、前記支持板は、平坦面を有するガラス板またはセラミック板を有する。このように構成することで、支持板の平坦度、すなわちスタンプ層のスタンプ面の平坦度を確保し易い。また、特に、支持板をガラス板で構成することで、スタンプ層の周囲に、吸着可能面を形成しやすくなる。

好ましくは、前記アダプタ板の側面には、前記支持板に向けて外径が小さくなるテーパ面が形成してある。アダプタ板の側面に形成してあるテーパ面には、クランプ機構（チャック機構とも言う）の爪部が着脱自在に係合可能である。また、クランプ機構による搬送ヘッドに対するスタンプツールの装着力を高めることができる。さらに、スタンプツールのための設置ステージの上部に設置してある案内部材の傾斜面に沿ってスタンプツールの位置決めが容易になる。

好ましくは、アダプタ板の最大幅を支持板の幅よりも大きくしてある。このように構成することで、案内部材の傾斜面とスタンプツールのテーパ面とが係合しやすくなる。

好ましくは、前記支持板の前記アダプタ板側の表面には、前記アダプタ板のテーパ面に向き合う差込可能面が存在する。スタンプツールの支持板に差込可能面が存在することで、クランプ機構の爪部が、アダプタ板の側面のテーパ面に着脱自在に係合しやすくなる。

好ましくは、前記支持板の前記スタンプ層側の表面には、前記スタンプ層の周りに、吸着可能面が形成してある。スタンプツールの支持板に吸着可能面が存在することで、スタンプツールのための設置ステージの頂面で、支持板を吸着可能になり、スタンプ層を収容凹部の内部に密封して保持しやすくなる。収容凹部内のスタンプ層は清浄に保持される。

前記スタンプ層と前記アダプタ板との間には、前記支持板の平行度（平坦度）を調整するためのシム板が介在してあってもよい。このように構成することで、支持板の平坦度が向上し、スタンプ面の平坦度も向上する。

本発明に係る素子アレイの製造方法は、上記のいずれかに記載のスタンプツールを用いて、複数の搬送対象要素を、基板から同時に取り出して搬送する工程を有する。本発明の素子アレイの製造方法では、多数の素子を持つ素子アレイを、容易に製造することができる。

本発明に係る搬送装置は、
スタンプツールと、
前記スタンプツールを着脱自在に搬送する搬送ヘッドと、を有する搬送装置であって、
前記スタンプツールが、
基板上に所定の固定力（Ｆ１）で配置してある搬送対象要素を所定の粘着力（Ｆ２）で粘着可能なスタンプ層と、
前記スタンプ層を支持し、前記搬送ヘッドが着脱自在に装着可能な取付面を持つアダプタ板と、を有し、
前記搬送ヘッドによる前記アダプタ板の取付面に対する装着力（Ｆ３）が、前記固定力よりも大きく、
前記搬送対象要素に対する前記スタンプ層の粘着力（Ｆ２）が、前記固定力（Ｆ１）よりも大きいことを特徴とする。

本発明に係る搬送装置では、搬送ヘッドによる前記アダプタ板の取付面に対する装着力（Ｆ３）が、前記固定力（Ｆ１）よりも大きく、前記搬送対象要素に対する前記スタンプ層の粘着力（Ｆ２）が、前記固定力（Ｆ１）よりも大きい。このため、スタンプツールが、基板側に残されること無く、基板の表面に配置してある搬送対象要素を基板から容易にピックアップして搬送することができる。

好ましくは、前記搬送ヘッドによる前記アダプタ板の取付面に対する装着力（Ｆ３）は、主装着手段による主装着力（Ｆ３ａ）と、前記主装着手段以外の副装着手段による副装着力（Ｆ３ｂ）とを含む。好ましくは、前記主装着手段が、前記搬送ヘッドに形成してある真空吸引孔を含む。真空吸引孔を有する一般的な搬送ヘッドに、副装着手段を設けるのみで、搬送ヘッドによるアダプタ板の取付面に対する装着力（Ｆ３）を、基板に対する搬送対象要素の固定力（Ｆ１）よりも大きくすることが容易になる。

好ましくは、前記副装着手段が、前記アダプタ板を前記搬送ヘッドに対して着脱自在に取り付けるクランプ機構、静電吸着機構、嵌合機構および螺合機構の内の少なくともいずれか一つを含む。これらの機構を搬送ヘッドに設けることで、搬送ヘッドによるアダプタ板の取付面に対する装着力（Ｆ３）を、基板に対する搬送対象要素の固定力（Ｆ１）よりも大きくすることが容易になる。

本発明に係る素子アレイの製造方法は、上記のいずれかに記載の搬送装置を用いて、複数の搬送対象要素としての複数の素子を、前記基板から同時に取り出して搬送する工程を有する。本発明の素子アレイの製造方法では、多数の素子を持つ素子アレイを、容易に製造することができる。

図１Ａは本発明の一実施形態に係るスタンプツールの概略正面図と要部拡大図である。 図１Ｂは本発明の他の実施形態に係るスタンプツールの概略正面図である。 図１Ｃは図１Ｂのスタンプツールの変形例の概略平面図である。 図１Ｄは図１Ｃに示すＩＤ−ＩＤに沿うスタンプツールの断面図である。 図１Ｅは図１Ｃに示すＩＥ−ＩＥに沿うスタンプツールの断面図である。 図２Ａは図１Ａに示すスタンプツールを着脱自在に搬送する搬送ヘッドを含む搬送装置の概略図である。 図２Ｂは図２Ａに示す搬送ヘッドでスタンプツールを掴んでいる状態を示す搬送装置の概略図である。 図３Ａは半導体基板から素子をピックアップする前の状態を示す搬送装置の概略図である。 図３Ｂは図３Ａに示す状態からスタンプツールのスタンプ層を半導体基板上の素子に押し付けている状態を示す搬送装置の概略図である。 図３Ｃは半導体基板から素子をピックアップした後の状態を示す搬送装置の概略図である。 図４Ａは本発明の他の実施形態に係る搬送装置に用いられるクランプ機構の爪部の詳細を示す部分概略図である。 図４Ｂは本発明の他の実施形態に係る搬送装置に用いられるクランプ機構の爪部の詳細を示す部分概略図である。 図５Ａは半導体基板上に形成してある素子の概略断面図である。 図５Ｂは搬送装置のスタンプツールで半導体基板上の素子をピックアップする状態を示す概略断面図である。 図５Ｃは搬送装置のスタンプツールで半導体基板上の素子をピックアップした後に第１転写用基板（シート）上に配置した状態を示す概略断面図である。 図５Ｄは第１転写用基板（シート）上に配置された素子アレイを第２転写用基板（シート）に転写した状態を示す概略断面図である。 図５Ｅは第２転写用基板（シート）上に配置された素子アレイを実装用基板（シート）に転写する前の状態を示す概略断面図である。 図５Ｆは第２転写用基板（シート）上に配置された素子アレイを実装用基板（シート）に転写した後の状態を示す概略断面図である。 図６は図１Ａに示すスタンプツールが設置されるスタンプステージの概略斜視図である。 図７は図６に示すVII−VII線に沿うスタンプステージの概略断面図である。

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。

第１実施形態
図２Ａに示すように、本実施形態に係る搬送装置２０は、スタンプツール１０と、搬送ヘッド２２とを有する。図１Ａに示すように、スタンプツール１０は、スタンプ層１２と支持板１４とアダプタ板１６とを有する。

スタンプ層１２には、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に所定間隔で、Ｚ軸下方に突出する凸部１１がマトリックス状に形成してある。凸部１１のＸ軸方向幅ｘ１と、これらの隣接する凸部１１のＸ軸方向間隔ｘ２は、たとえば図５Ｆに示す実装用基板（シート）７０に表面に実装される赤色発光のための素子（搬送対象要素の一例）３２ｒのＸ軸方向幅ｘ３およびそれらのＸ軸方向間隔ｘ４などに応じて決定される。

なお、図１Ａには図示されないが、凸部１１のＹ軸方向幅と、これらの隣接する凸部１１のＹ軸方向間隔に関しても同様である。凸部１１は、スタンプ層１２の下面で、マトリックス状に配置され、その配置数は、特に限定されないが、１〜数十万個である。

本実施形態では、図面において、Ｘ軸（第１軸）、Ｙ軸（第２軸）およびＺ軸（第３軸）は、相互に略垂直であり、Ｘ軸およびＹ軸が、スタンプ層１２の平面方向に平行であり、Ｚ軸が凸部１１の突出する方向に平行である。

図１Ａに示すように、スタンプ層１２の凸部１１の突出高さｚ１は、図５Ｂに示す素子３２ｒのＺ軸方向高さｚ２などとの関係で決定され、たとえばＺ軸方向高さｚ２の１〜８倍であることが好ましい。スタンプ層１２のＺ軸方向の厚みｚ３は、特に限定されないが、凸部１１の突出高さｚ１の０．２５倍以上程度が好ましい。なお、素子３２ｒのＸ軸方向幅ｘ３（Ｙ軸方向幅も同程度）は、たとえば１〜１５０μｍであり、その高さｚ２は、たとえば１〜１５０μｍである。

スタンプ層１２と凸部１１とは、これらが強く接合されていれば、別々の材質で構成されてもよいが、同じ材質で構成されていてもよい。同じ材質で構成されることで、凸部１１がスタンプ層１２から剥離するおそれは少なくなる。少なくとも凸部１１は、粘着性を有する材質で構成してあり、図５Ｂに示す素子形成用基板３０上に所定の固定力Ｆ１で配置してある素子３２ｒを所定の粘着力Ｆ２で粘着可能になっている。凸部１１の下端が素子３２ｒの上面に所定力で押し付けられたときに、素子３２ｒに対する凸部１１の粘着力Ｆ２は、素子３２ｒの基板３０に対する固定力Ｆ１よりも大きくなるように、凸部１１の材質や形状などが決定してある。

凸部１１の材質としては、特に限定されないが、たとえばポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、有機シリコン化合物、ポリエーテルゴムなどの粘弾性エラストマーなどが例示される。スタンプ層１２も、凸部１１と同じ材質で構成されていてもよいが、凸部１１以外のスタンプ層１２の表面は、粘着性を有さないことが好ましい。凸部１１以外では、素子３２ｒを粘着力でピックアップしないことが好ましい。

図１Ａに示すように、スタンプ層１２は、支持板１４に固定してある。支持基板１４は、スタンプ層１２よりも剛性が高く、平坦性に優れた材質で構成してあり、好ましくはガラス板、金属板、セラミック板などで構成してある。支持板１４の厚みは、特に限定されないが、好ましくは、０．５ｍｍ以上である。

スタンプ層１２は、支持板１４の表面に直接に形成されてもよく、あるいは、接着層により固定してあってもよい。いずれにしても、スタンプ層１２は、支持板１４の表面に、図５Ｂに示す粘着力Ｆ２よりも十分に高い密着力で固定してある。素子３２ｒは、後工程で、凸部１１から剥がされて、たとえば図５Ｃに示す第１転写用基板（シート）５０の上に配置されるため、その際に、スタンプ層１２が支持板１４から剥がれないことが重要である。

図１Ａに示すように、支持板１４は、スタンプ層１２と反対側の表面で、アダプタ板１６の接着面１６ｂに対して、接着層１５により着脱自在に固定してある。接着層１５による支持板１４とアダプタ板１６との接着力は、図５Ｂに示す粘着力Ｆ２よりも十分に高い接着力である。ただし、繰り返し使用後のスタンプ層１２を交換する際には、支持板１４をアダプタ板１６の接着面１６ｂから取り外せるようになっている。接着層１５は、両面粘着テープなどで構成されていてもよい。

支持板１４のＸ軸方向幅およびＹ軸方向の幅は、スタンプ層１４のそれらよりも大きく、しかも、アダプタ板１６の接着面１６ｂのＸ軸方向幅およびＹ軸方向の幅よりも大きいことが好ましい。支持板１４のスタンプ層側の表面には、スタンプ層１２の回りに、スタンプ層１２が形成されていない平坦な吸着可能面１４ｂが形成してある。本実施形態では、スタンプ層１２は、Ｚ軸方向から見て矩形状であるが、支持板１４は矩形でも円形でもよい。吸着可能面１４ｂは、図７に示す設置ステージ８２の頂面に着脱自在に取り付け可能になっている。

アダプタ板１６の接着面１６ｂと反対側の上面は、平坦な取付面１６ａとなっており、取付面１６ａの面積は、接着面１６ｂの面積よりも大きくなるように、アダプタ板１６の少なくともＸ軸方向の両側面は、テーパ面１６ｃとなっている。すなわち、アダプタ板１６の少なくともＸ軸方向の側面には、スタンプ層１２に向けて外径が小さくなるテーパ面１６ｃが形成してある。

本実施形態では、テーパ面１６ｃは、アダプタ板１６のＹ軸方向の両側面にも形成してあり、アダプタ板１６の側面全周に沿ってテーパ面１６ｃが形成してある。本実施形態では、アダプタ板１６は、Ｚ軸方向から見て矩形状を有しており、アダプタ板１６の少なくともＸ軸方向最大幅は、支持板１４のＸ軸方向幅よりも大きいことが好ましい。なお、図７に示すように、アダプタ板１６のＹ軸方向最大幅は、支持板１４のＹ軸方向幅と略同等でもよく、それよりも大きくとも小さくてもよい。

図１Ａに示す支持板１４の吸着可能面１４ｂとは反対側の表面には、アダプタ板１６の接着面１６ｂの回りに、テーパ面１６ｃに向き合う平坦な差込可能面１４ｃが形成してある。Ｘ軸方向の両側に位置する差込可能面１４ｃの上で、アダプタ板１６のテーパ面１６ｃには、それぞれ図２Ｂに示すチャック機構２６の爪部２６ａが係合する。また、Ｘ軸方向の両側に位置するアダプタ板１６のテーパ面１６ｃには、それぞれ図６に示す設置ステージ８２の案内部材８８の傾斜面８９が係合する。

図１Ａに示すアダプタ板１６のＺ軸方向の厚みは、支持板１４の厚みよりも十分に大きく、好ましくは、支持板１４の厚みの１．２倍以上、好ましくは２倍〜６倍程度である。なお、アダプタ板１６の上面にある取付面１６ａの外周縁部には、面取り部あるいはＲ部から成る縁部１６ｄが形成してある。

Ｙ軸方向の両側に位置するアダプタ板１６の縁部１６ｄには、図６および図７に示す一対の位置決め部材９０の先端面９２が当接し、設置ステージ８２に置かれたスタンプツール１０のＹ軸方向位置を位置決めしている。スタンプツール１０のＸ軸方向位置の位置決めは、図６に示す案内部材８８の傾斜面８９と、図２Ｂに示す搬送装置２０のクランプ機構２６の爪部２６ｂが行う。

図１Ａに示すアダプタ板１６の上面にある取付面１６ａには、図２Ａに示す搬送装置２０の搬送ヘッド２２の吸着面２４が吸着可能になっている。搬送ヘッド２２の吸着面２４には、主装着手段としての真空吸引孔が形成してあり、真空吸引孔に負圧を発生させることで、吸着面２４にスタンプツール１０のアダプタ板１６の取付面１６ａが真空吸着される。吸着面２４によるスタンプツール１０のアダプタ板１６の取付面１６ａへの真空吸着力を、仮に主装着力Ｆ３ａとする。

また、本実施形態では、搬送ヘッド２２には、開閉機構２８を介してチャック機構２６が装着してある。チャック機構２６の内側には、爪部２６ａが形成してある。爪部２６ａを含むチャック機構２６は、たとえば開閉機構２８によりＸ軸方向に移動し、爪部２６ａが、図２Ａに示すように、吸着面２４の下面の全体を開いたり、図２Ｂに示すように、爪部２６ａが、吸着面２４のＸ軸方向の両側下方に位置するようになっている。

各爪部２６ａには、テーパ状の係合面２６ｂが形成してある。係合面２６ｂのテーパ面は、スタンプツール１０のアダプタ板１６のテーパ面１６ｃの形状に合わせてあり、そのテーパ面１６ｃに係合可能になっている。図２Ａ〜図２Ｂに示すように、アダプタ板１６の取付面１６ａが搬送ヘッド２２の吸着面２４に吸着される前には、チャック機構１６は、開閉機構２８により爪部２６ａが開いている。アダプタ板２６の取付面１６ａが搬送ヘッド２２の吸着面２４に吸着された後に、チャック機構２６は、開閉機構２８により爪部２６ａが閉じられる方向に移動し、係合面２６ｂがテーパ面１６ｃに係合する。

その結果、スタンプツール１０は、搬送ヘッド２２に形成してある主装着手段としての真空吸引孔による主装着力Ｆ３ａと、副装着手段としてのチャック機構２６による副装着力Ｆ３ｂとの合計の装着力Ｆ３で、搬送ヘッド２２に装着される。搬送ヘッド２２の小型化などに伴い、搬送ヘッド２２の真空吸引孔による主装着力Ｆ３単独では、図５Ｂに示す固定力Ｆ１よりも大きくすることは困難になる傾向にある。本実施形態では、副装着手段としてのチャック機構２６による副装着力Ｆ３ｂが、主装着力Ｆ３ａに加わることで、トータルの装着力Ｆ３（＝Ｆ３ａ＋Ｆ３ｂ）は、固定力Ｆ１よりも確実に大きくなる。

次に、本実施形態に係るスタンプツール１０を有する搬送装置２０を用いた表示素子アレイの製造方法について説明する。

まず、図２Ａに示す搬送装置２０が、図６に示す設置ステージ８２の上に配置されたスタンプツール１０を取りに行く。本実施形態では、スタンプツールは、たとえば光の三原色であるＲ，ＧおよびＢのために、少なくとも３つ準備されてもよく、それぞれのスタンプツールは、好ましくは、それぞれの設置ステージ８２の上に設置されている。あるいは、Ｒ，ＧおよびＢのためのスタンプツール１０毎に、設置ステージ８２が、ベース８０に対して取り替えられる。

以下の説明では、一つの設置ステージ８２に関して、説明する。図６および図７に示すように、ブロック状の設置ステージ８２は、ベース８０の上に、たとえばボルトなどを用いて着脱交換自在に設置してある。図７に示すように、設置ステージ８２のＺ軸方向の上部には、収容凹部８６と、収容凹部８６を取り囲むように頂面８４とが形成してある。収容凹部８６は、たとえば四角柱形状のステージ８２の上面の中央部をザグリ成形することで形成される。図７に示すように、収容凹部８６には、スタンプツール１０のスタンプ層１２が完全に入り込むようになっている。

また、収容凹部８６の周囲に形成してある頂面８４には、周方向の複数箇所に吸引孔８５が形成してあり、支持板１４の吸着可能面１４ｂを頂面８４に着脱自在に吸着保持可能になっている。また、収容凹部８６には、ステージ８２に形成してある複数のガス流通孔８３が連通してある。支持板１４の吸着可能面１４ｂが頂面８４に吸着されることで、収容凹部８６は、ガス流通孔８３以外で密閉可能である。ガス理由通孔８３を通して、清浄化ガスを収容空間８６内に流すことで、スタンプ層１２に付着しているゴミや不純物などを外部に排出可能になっている。

ステージ８２のＸ軸に略垂直な両側面の上方には、それぞれ片側で２つの案内部材８８がボルトなどで着脱自在に取り付けてある。案内部材８８の内側面の上側には、傾斜面８９が形成してある。各傾斜面８９には、図１Ａに示すアダプタ板１６のテーパ面１６ｃが接触可能になっており、各傾斜面８９に沿ってアダプタ板１６のＸ軸方向に向き合うテーパ面１６ｃが摺動する。そのため、スタンプツール１０のアダプタ板１６が傾斜面８９の上を滑りながらステージ８２の上に落とし込まれ、図７に示すように、スタンプ層１２が収容凹部８６の内部に収容される。また、スタンプツール１０のステージ８２に対するＸ軸方向の概略的な位置合わせが行われる。

図６に示すように、４つの案内部材８８は、スタンプツール１０のアダプタ板１６のＹ軸方向の両縁部１６ｄよりも内側に位置するように、ステージ８２に取り付けられる。ステージ８２のＹ軸方向の両側には、それぞれＹ軸方向の位置決め部材９０がＹ軸方向に移動自在に配置してある。位置決め部材９０には、それぞれ先端面９２が形成してあり、これらの先端面９２は、Ｙ軸に沿って向き合っており、図７に示すように、それぞれがアダプタ板１６のＹ軸方向の縁部１６ｄに当接可能になっている。先端面９２がアダプタ板１６のＹ軸方向の縁部１６ｄに当接することで、スタンプツール１０は、ステージ８２に対してＹ軸方向の位置決めがなされる。

次に、図６および図７に示す設置ステージ８２から図２Ａに示す搬送装置２０を用いて、スタンプツール１０をピックアップする方法について説明する。

まず、位置決め部材９０を用いて、ステージ８２の上で、スタンプツール１０のＹ軸方向の位置決めがなされる。その後に、ステージ８２がベース８０と共に移動し、図２Ａに示す搬送装置２０の搬送ヘッド２２の下方に位置させる。なお、ステージ８２を移動させることなく、搬送ヘッド２２を移動させてもよいし、これらの双方を移動させてもよい。搬送ヘッド２２は、必要に応じてＺ軸回りに回転させてもよい。

搬送ヘッド２２のＺ軸の下方に、ステージ８２上のスタンプツール１０を位置させた後に、ヘッド２２をＺ軸の下方に移動させ、搬送ヘッド２２の下端をアダプタ板１６の取付面１６ａに接触させ、搬送ヘッド２２による真空吸着を開始する。次に、図２Ａから図２Ｂに示すように、クランプ機構２６を閉じ、爪部２６ａの係合面２６ｂを、アダプタ板１６のＸ軸方向の両側に位置するテーパ面１６ｃにそれぞれ係合させる。

その後に、図７に示す一対の位置決め部材９０をＹ軸方向に開き、先端面９２によるアダプタ板１６の縁部１６ｄとの当接を解除する。その前後に、ステージ８２の吸引孔８５による支持板１４のステージの頂面８４への吸着を解除する。その後に、搬送ヘッド２２をＺ軸の上方に移動させれば、図２Ｂに示すように、スタンプツール１０が搬送ヘッド２２の下端に、Ｘ軸およびＹ軸で位置決めされ、しかも、スタンプツール１０の水平度が維持された状態で保持される。

次に、図２Ｂに示すように、搬送ヘッド２２にスタンプツール１０を装着した状態で、搬送装置２０をＸ軸およびＹ軸方向に相対移動させ、図３Ａに示すように、設置台４０の上に設置された素子形成用基板３０の表面に形成してある素子３２ｒの上に位置させる。図５Ａに示すように、素子形成用基板３０の表面には、たとえば赤色発光用の素子３２ｒ、または緑色発光用の素子３２ｇ、または青色発光用の素子３２ｂが作り込まれている。基板３０としては、たとえば素子の種類（青色発光素子、赤色発光素子、緑色発光素子など）によっても異なるが、たとえばサファイヤ基板、ガラス基板、ＧａＡｓ基板、ＳｉＣ基板などが用いられる。

本実施形態では、素子３２ｒ，３２ｇ，３２ｂは、たとえばマイクロＬＥＤ素子である。なお、以下の説明では、素子３２ｒについてのみ説明するが、その他の素子３２ｇ，３２ｂに関しても、それぞれ別々のスタンプツール１０を用いて、同様な操作を行う。スタンプツール１０は、それぞれ異なる素子３２ｒ，３２ｇ，３２ｂの種類毎に準備することが好ましいが、搬送ヘッド２２は、共通して用いることができる。待機状態のスタンプツール１０は、たとえば図６および図７に示すステージ８２の上に設置され、スタンプ層１２が収容凹部８６の内部に密封され、清浄な状態に保たれている。

図３Ａから図３Ｂに示すように、搬送装置２０をＺ軸方向の下方に移動させ、スタンプツール１０の凸部１１を、基板３０の素子３２ｒの上面に押し付ける。その結果、素子３２ｒは、凸部１１に粘着する。その後に、図３Ｃに示すように、スタンプツール１０を、搬送装置２０と共に、Ｚ軸方向の上方に持ち上げる。その結果、図５Ｂに示すように、各凸部１１には、素子３２ｒが粘着して、凸部１１と共に素子３２ｒが基板３０からピックアップされる。基板３０上に残された素子３２ｒは、後で同様にして、搬送装置２０のスタンプ層１０によりピックアップされる。

次に、スタンプ層１０の凸部１１によりピックアップされた素子３２ｒは、たとえば図５Ｃに示す第１転写用基板（基板はシートでもよい／以下同様）５０の上に搬送装置２０により搬送されて、粘着層５２の上に配置される。あるいは、スタンプ層１０の凸部１１によりピックアップされた素子３２ｒは、たとえば図５Ｆに示す実装用基板７０の上に搬送装置２０により搬送されて、そこで、実装用基板７０の上に配置されてもよい。本実施形態では、転写法を用いて説明する。

図５Ｂに示すスタンプ層１２の凸部１１に粘着してある素子３２ｒのアレイを、図５Ｃに示す粘着シートなどで構成してある基板５０の粘着層５２の上に転写する。そのために、スタンプ層１２の凸部１１に粘着してある素子３２ｒを、粘着層５２の表面に押し付けてから、スタンプ層１２を搬送装置２０と共に持ち上げる。その結果、粘着層５２の表面に複数の素子３２ｒが同時に転写される。なお、その前に、図３Ｃに示す搬送装置２０は、搬送装置２０の搬送機構により、図５Ｃに示す基板５０の上に移動させられる。

基板５０から成る粘着シートの粘着層５２の粘着力は、凸部１１の粘着力よりも大きくなるように、粘着層５２の粘着力が調整されている。粘着層５２としては、たとえば天然ゴム、合成ゴム、アクリル系樹脂、シリコーンゴムなどの粘着性樹脂で構成され、その厚みｚ４は、好ましくは、素子３２ｒの高さｚ２（図５Ｂ参照）の０．５〜２．０倍程度である。なお、凸部１１から粘着層５２への素子３２ｒの移動をスムーズにするために、凸部１１から素子３２ｒを剥がれやすくするための操作（たとえば熱を加える）を加えてもよい。

基板５０の粘着層５２には、上記と同様にして、その他の素子３２ｇ，３２ｂも転写される。Ｒ，ＧおよびＢの３つの素子３２ｒ，３２ｇ，３２ｂで、一つの画素単位が構成され、それらの画素単位が、マトリックス状に配置されることで、カラー表示画面となることができる。

次に、図５Ｄに示すように、第１転写用基板５０の表面に配置された３つの素子３２ｒ，３２ｇ，３２ｂの配列の全てを、第２転写用基板６０の粘着層６２に転写して、素子３２ｒ，３２ｇ，３２ｂの各端子が、基板６０の外側を向くように配置する。この転写に際しては、たとえばレーザリフト法などの手法を用いてもよいし、粘着力の差を用いた転写、加熱剥離を伴う転写などの方法でもよい。素子３２ｒ，３２ｇ，３２ｂの各端子が、基板６０の外側を向く状態で、各端子には、無電解メッキ法などにより、錫メッキ膜が形成されてもよい。

次に、図５Ｅおよび図５Ｆに示すように、３つの素子３２ｒ，３２ｇ，３２ｂの配列の全てを、基板６０の粘着層６２から、実装用基板７０への転写を行う。その転写に際しても、たとえばレーザリフト法などの手法を用いてもよいし、粘着力の差を用いた転写、加熱剥離を伴う転写などの方法でもよい。

なお、転写後には、各素子３２ｒ，３２ｇ，３２ｂの端子を実装用基板の回路パターンに接続するために、たとえば実装用基板７０の表面に、異方導電性ペースト（ＡＣＰ）を塗布しておき、あるいは異方導電性フィルム（ＡＣＦ）を配置しておくことが好ましい。図５Ｆに示すように、素子３２ｒ，３２ｇ．３２ｂをＡＣＰまたはＡＣＦを介して基板７０の上に配置した後、図示省略してある加熱加圧装置を用いて、各素子３２ｒ，３２ｇ，３２ｂを基板７０の方向に押し付けて加熱すればよい。その結果、各素子３２ｒ，３２ｇ，３２ｂの端子を実装用基板の回路パターンに接続することができる。

本実施形態に係る搬送装置２０では、図２Ｂに示す搬送ヘッド２２によるアダプタ板１６の取付面１６ａに対する装着力Ｆ３が、図５Ｂに示す固定力Ｆ１よりも大きく、素子３２ｒに対するスタンプ層１２の凸部１１の粘着力Ｆ２が、固定力Ｆ１よりも大きい。このため、スタンプツール１０が、基板３０側に残されること無く、基板３０の表面に配置してある素子３２ｒを基板３０から容易にピックアップして搬送することができる。

また、本実施形態では、図２Ｂに示す搬送ヘッド２２によるアダプタ板１６の取付面１６ａに対する装着力Ｆ３は、真空吸引孔の吸着力に対応する主装着力Ｆ３ａと、副装着手段としてのクランプ機構２６による副装着力Ｆ３ｂとの合計である。すなわち、本実施形態では、真空吸引孔を有する一般的な搬送ヘッド２２に、クランプ機構２６を設けるのみで、搬送ヘッド２２によるアダプタ板１６の取付面１６ａに対する装着力Ｆ３を、図５Ｂに示す素子３２ｒの基板３０への固定力Ｆ１よりも大きくすることが容易になる。

さらに本実施形態ではアダプタ板１６のＸ軸方向の両側面には、スタンプ層１２に向けて外径が小さくなるテーパ面１６ｃが形成してある。またテーパ面１６ｃには、クランプ機構２６の爪部２６ａが係合可能になっている。このように構成することで、クランプ機構２６の爪部２６ａが、アダプタ板１６の側面のテーパ面１６ｃに着脱自在に係合しやすくなる。また、クランプ機構２６による搬送ヘッド２２に対するスタンプツール１０の装着力Ｆ３を高めることができる。

また、アダプタ板１６のＸ軸方向の両側面に、スタンプ層１２に向けて外径が小さくなるテーパ面１６ｃが形成してあることで、図６に示すステージ８２の上部に設置してある案内部材８８の傾斜面８９に沿ってスタンプツール１０のＸ軸方向のラフな位置決めが容易になる。特に、図１Ａに示すように、アダプタ板１６のＸ軸方向の最大幅が支持板１４の幅よりも大きくなっていることで、案内部材８８の傾斜面８９とスタンプツール１０のテーパ面１６ｃとが係合しやすくなっている。

また、スタンプツール１０の支持板１４に差込可能面１４ｃが存在することで、クランプ機構２６の爪部２６ａが、アダプタ板１６の側面のテーパ面１６ｃに着脱自在に係合しやすくなる。さらに、スタンプツール１０の支持板１４に吸着可能面１４ｂが存在することで、図７に示すように、ステージ８２の頂面８４で、支持板１４を吸着可能になり、スタンプ層１２を収容凹部８６の内部に密封して保持しやすくなる。吸着可能面１４ｂは、支持板１４をガラス板などで構成することで、スタンプ層１２の周囲に容易に形成することができる。

スタンプツール１０は、スタンプ層１２が固定されて、アダプタ板１６が交換自在に取り付けられる支持板１４をさらに有する。このように構成することで、スタンプツール１０の全体を交換すること無く、スタンプ層１２が固定してある支持板１４のみをアダプタ板１６から交換することができる。そのため、異なる種類のスタンプ層１２を有するスタンプツール１０を、低コストで準備することが容易になる。また、アダプタ板１６を共用して用いることで、スタンプツールに合わせて、異なる種類の搬送ヘッドを用いる必要が無く、搬送装置の全体構成もシンプルにすることができる。

本実施形態では、スタンプ層１２には、素子３２ｒ（３２ｇ，３２ｂ）に対応する複数の凸部１１が形成してあり、各凸部１１に、素子３２ｒ（３２ｇ，３２ｂ）が着脱自在に粘着される。このように構成することで、多数の素子３２ｒ（３２ｇ，３２ｂ）を、基板３０から同時に取り出すことができる。本実施形態の素子アレイの製造方法では、多数の素子３２ｒ（３２ｇ，３２ｂ）を持つ素子アレイを、容易に製造することができる。

また本実施形態では、図６に示すように、設置ステージ８２がベース８０に対して取り替え可能に装着してある。このため、スタンプツール１０に対応するステージ８２を準備しておき、異なる種類のスタンプツール１０へと交換する際には、ステージ８２のみを交換してもよい。ステージ８２は、ベース８０に対して平坦度が確保されていることから、スタンプツール１０の交換持に、スタンプツールの平坦度を調整する必要がなくなる。

そのため、本実施形態では、搬送ヘッド２２による吸着ミスやクランプ機構２６による把持ミスを生じること無く、設置ステージ８２から搬送ヘッド２２がスタンプツール１０を良好にピックアップすることができる。

第２実施形態
図１Ｂに示すように、本実施形態の搬送装置に用いられるスタンプツール１０ａでは、スタンプ層１２とアダプタ板１６との間に、支持板１４の平行度を調整するためのシム板１８が介在してある。支持板の側面の一部には、傾斜面１４ａが形成してあり、その傾斜面１４ａにシム板１８が係合し、支持板１４の平行度を調整可能になっている。支持板１４とアダプタ板１６の間に接着層１５を介してシム板１８を設置する態様を用いることで支持板１４の平行度の調整が可能である。

なお、シム板１８を設置する目的は平行度を調整するためなので、シム板１８を設置する位置はこれに限定されない。シム板１８はアダプタ板１６の周縁全てにまたがって設置してもよく、あるいは断続的に設置してもよい。たとえば、図１Ｃ、図１Ｄおよび図１Ｅに示すように、アダプタ板１６の四隅に接着層１５をそれぞれ設けて、Ｙ軸方向の片側２か所のみにシム板１８を、接着層１５を介して、接着面１６ｂと支持板１４の間に設けてもよい。このように構成することで、アダプタ板１６（または、支持板１４）が矩形状である場合に、微量の平行度調整が可能になる。

すなわち、図１Ｃに示すように、アダプタ板１６（または、支持板１４）が矩形状である場合に、対向する辺のうちいずれか一方に、シム板１８を配置することで、平行度の調整が可能である。また、アダプタ板１６（または、支持板１４）が円形状であれば、点対称の位置においていずれか一方の円弧領域に、シム板１８を配置することで、平行度の調整が可能である。

より具体的には、たとえば、図１Ｅに示すように、スタンプ層１２の厚みがＹ軸方向に沿って異なる場合に、支持板１４とアダプタ板１６との間のＹ軸方向片側の隙間にシム板１８を配置することができる。これにより、取付面１６ａとスタンプ層１２のスタンプ面とが平行になり、平行度の調整が可能となる。なお、図１Ｅでは、説明をわかりやすくするため、スタンプ層１２、シム板１８および接着層１５の厚さおよび傾きを実際よりも大きく表している。

本実施形態の搬送装置およびスタンプツールのその他の構成および作用効果は、第１実施形態と同様であり、その詳細な説明は省略する。

第３実施形態
図４Ａに示すように、本実施形態の搬送装置では、チャック機構２６の爪部２６ａの係合面２６ｂに、弾性変形可能な係合凸部２６ｃが装着してあり、その係合凸部２６ｃが、アダプタ板１６のテーパ面１６ｃに係合可能になっている。係合凸部２６ｃは、たとえばスプリング材で構成してあり、係合面２６ｂから円弧状に突出していてもよい。また、図４Ｂに示すように、係合面２６ｂは、必ずしも平面である必要はなく、アダプタ板１６のテーパ面１６ｃに係合可能な凸状曲面であってもよい。本実施形態の搬送装置およびスタンプツールのその他の構成および作用効果は、第１実施形態または第２実施形態と同様であり、その詳細な説明は省略する。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。

たとえば、搬送ヘッド２２には、クランプ機構２６以外の副装着手段として、静電吸着機構、嵌合機構および螺合機構の内の少なくともいずれか一つを設けてもよい。これらの機構を搬送ヘッドに設けることでも、搬送ヘッド２２によるアダプタ板１６の取付面１６ａに対する装着力Ｆ３を、基板３０に対する素子３２ｒ（３２ｇ，３２ｂも同様）の固定力Ｆ１よりも大きくすることが容易になる。

また、上述した実施形態では、搬送ヘッド２２の主装着手段として、真空吸引孔による真空吸着を用いているが、本発明では、必ずしも真空吸着を用いる必要はなく、クランプ機構２６などの副装着手段のみで、スタンプツール１０を搬送ヘッド２２に対して着脱自在に装着するようにしてもよい。

また、本実施形態に係る搬送装置２０を、素子形成用基板３０からの素子３２ｒ（３２ｇ，３２ｂ）のピックアップに用いたが、その用途に限らず、基板３０からレーザリフト法などにより転写された粘着層付きの基板（シート）からの素子３２ｒ（３２ｇ，３２ｂ）のピックアップに用いてもよい。

また、本実施形態に係る搬送装置２０は、赤色、緑色および青色発光用の素子３２ｒ，３２ｇ，３２ｂ以外の素子のピックアップにも用いることができる。その他の表示素子としては、蛍光素子などが例示される。また、その他の素子としては、表示素子に限らず、受光素子、セラミックコンデンサ、チップインダクタ、等の電子素子、あるいは半導体素子でもよい。

１０… スタンプツール
１１… 凸部
１２… スタンプ層
１４… 支持板
１４ａ… 傾斜面
１４ｂ… 吸着可能面
１４ｃ… 差込可能面
１５… 接着層
１６… アダプタ板
１６ａ… 取付面
１６ｂ… 接着面
１６ｃ… テーパ面
１６ｄ… 縁部
１８… シム板
２０… 搬送装置
２２… 搬送ヘッド
２４… 吸着面
２６… チャック機構
２６ａ… 爪部
２６ｂ… 係合面
２６ｃ… 係合凸部
２８… 開閉機構
３０… 素子形成用基板
３２ｒ，３２ｇ，３２ｂ… 素子
４０… 設置台
５０… 第１転写用基板（シート）
５２… 粘着層
６０… 第２転写用基板（シート）
６２… 粘着層
７０… 実装用基板
８０… ベース
８２… ステージ
８３… ガス流通孔
８４… 頂面
８５… 吸引孔
８６… 収容凹部
８８… 案内部材
８９… 傾斜面
９０… 位置決め部材
９２… 先端面

Claims (10)

1. 搬送対象要素を着脱自在に粘着可能な部分を持つスタンプ層と、
   前記スタンプ層が固定される支持板と、
   前記支持板が交換自在に取り付けられ、搬送ヘッドが着脱自在に装着可能な取付面を持つアダプタ板と、を有するスタンプツール。
2. 前記支持板は、接着層により前記アダプタ板に交換自在に取り付けられる請求項１に記載のスタンプツール。
3. 前記搬送対象要素は、基板の表面に形成してある複数の素子であり、
   前記スタンプ層には、前記素子に対応する複数の凸部が形成してあり、
   各凸部に、前記素子が着脱自在に粘着される請求項１または２に記載のスタンプツール。
4. 前記支持板は、平坦面を有するガラス板またはセラミック板を有する請求項１〜３のいずれかに記載のスタンプツール。
5. 前記アダプタ板の側面には、前記支持板に向けて外径が小さくなるテーパ面が形成してある請求項１〜４のいずれかに記載のスタンプツール。
6. 前記アダプタ板の第１軸方向に沿っての最大幅を前記支持板の幅よりも大きくしてある請求項１〜５のいずれかに記載のスタンプツール。
7. 前記支持板の前記アダプタ板側の表面には、前記アダプタ板のテーパ面に向き合う差込可能面が存在する請求項５または６に記載のスタンプツール。
8. 前記支持板の前記スタンプ層側の表面には、前記スタンプ層の周りに、吸着可能面が形成してある請求項１〜７のいずれかに記載のスタンプツール。
9. 前記スタンプ層と前記アダプタ板との間には、前記支持板の平行度を調整するためのシム板が介在してある請求項１〜８のいずれかに記載のスタンプツール。
10. 請求項１〜９のいずれかに記載のスタンプツールを用いて、複数の搬送対象要素を、基板から同時に取り出して搬送する工程を有する素子アレイの製造方法。

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