JP2022098290A - スタンプツール位置決め装置および素子アレイの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】搬送ヘッドに対してのスタンプツールの位置合わせが容易なスタンプツール位置決め装置と、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。【解決手段】この装置は、スタンプツール１０が着脱自在に設置される設置ステージ８２と、設置ステージ８２に設置されたスタンプツール１０をピックアップすることが可能な搬送ヘッド２２と、Ｘ軸に沿って搬送ヘッド２２に対してのスタンプツール１０の相対位置を位置決めして調節するチャック機構２６と、Ｙ軸に沿って設置ステージ８２に対してのスタンプツール１０の相対位置を位置決めして調節する第２軸位置部材９０と、を有する。【選択図】図６Ｃ

Description

本発明は、スタンプツール位置決め装置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、スタンプツールと搬送ヘッドとの位置合わせが課題になる。

搬送ヘッドに対してのスタンプツールの位置合わせが不十分であると、ウエハからの素子のピックアップの精度が低下し、多数の素子がマトリックス状に配列された素子アレイの製造も困難になる。

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、搬送ヘッドに対してのスタンプツールの位置合わせが容易なスタンプツール位置決め装置と、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位置決め装置は、
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を有するスタンプツールが着脱自在に設置される設置ステージと、
前記設置ステージに設置された前記スタンプツールをピックアップすることが可能な搬送ヘッドと、
第１軸に沿って、前記搬送ヘッドに対しての前記スタンプツールの相対位置を位置決めして調節する第１軸位置決め機構と、
前記第１軸と交差する第２軸に沿って、前記設置ステージに対しての前記スタンプツールの相対位置を位置決めして調節する第２軸位置決め機構と、を有する。

仮に、第１軸および第２軸に沿ってのスタンプツールの位置決めを、全て搬送ヘッドに対して行うこととすると、搬送ヘッドに対する位置決め機構が複雑になる。その結果、搬送ヘッドの駆動制御が複雑になると共に、搬送ヘッドによる搬送位置精度が低下するおそれがある。また仮に、第１軸および第２軸に沿ってのスタンプツールの位置決めを、全て設置ステージに対して行うこととすると、設置ステージでの位置決め機構が複雑になると共に、設置ステージの必要スペースが大きくなり、設置ステージの移動制御も困難になる。さらに、設置ステージと搬送ヘッドとの位置合わせも複雑になる。

本発明のスタンプツール位置決め装置では、第２軸に沿ってのスタンプツールの位置決めは、設置ステージを基準として第２軸位置決め機構を用いて行い、第１軸に沿ってのスタンプツールの位置決めは、搬送ヘッドを基準として第１軸位置決め機構を用いて行うことができる。そのため、搬送ヘッドに対する位置決め機構がシンプルになると共に軽くなる。その結果、搬送ヘッドの駆動制御が容易になると共に、搬送ヘッドによる搬送位置精度が向上する。

また本発明のスタンプツール位置決め装置では、第２軸に沿ってのスタンプツールの位置決めは設置ステージに対して行うが、第１軸に沿ってのスタンプツールの正確な位置決めは必要が無い。したがって、設置ステージでの位置決め機構がシンプルになると共に、設置ステージの必要スペースを必要最小限にすることができる。そのため、設置ステージの移動制御も容易になる。さらに、設置ステージと搬送ヘッドとの位置合わせは、たとえば第２軸に沿ってのみ高精度で行えばよく、第１軸に沿っての位置合わせはラフでよくなる。第１軸に沿ってのスタンプツールの位置合わせは、搬送ヘッドを基準として第１位置決め機構により行われるからである。

好ましくは、前記第１軸位置決め機構は、前記搬送ヘッドに前記スタンプツールを着脱自在に装着する装着手段を兼ねている。装着手段が位置決め機構を兼ねることで、装着手段以外の部品として、別に位置決め機構を搬送ヘッドに具備させる必要がなくなる。

また、装着手段としては、特に限定されないが、たとえばチャック機構（以下、「クランプ機構」とも言う）などが例示される。チャック機構は、搬送ヘッドの第１軸に沿って相互に反対側に設けられ、スタンプツールに対して当接および離反移動自在に設けられる。

好ましくは、前記第２軸位置決め機構は、
前記第２軸方向に沿って前記設置ステージの両側に配置され、前記設置ステージに設置されたスタンプツールに当接および離反移動可能な少なくとも一対の第２位置決め部材を有する。

このように構成することで、設置ステージに対して、第２軸に沿ってのスタンプツールの高精度な位置決めを行うことが可能になる。また、搬送ヘッドによりスタンプツールをピックアップする際に、搬送ヘッドに対するスタンプツールの位置決めもさらに容易になる。

好ましくは、前記設置ステージは、前記スタンプ層を収容する収容凹部が形成してある設置面を有し、前記設置面には、前記スタンプ層の周りに位置する前記スタンプツールの一部を着脱自在に吸着可能な吸引孔が形成してある。

このように構成することで、収容凹部の内部にスタンプ層を収容した状態で、吸引孔に負圧を導入することで、スタンプツールの一部が設置面に着脱自在に吸着される。その結果、収容凹部の内部は密閉され、収容凹部の内部に収容されたスタンプ層のスタンプ面には、ゴミやほこりなどが付着されにくくなり、スタンプ面を清浄に保ちつつスタンプツールを設置しておくことが可能になる。

好ましくは、前記設置ステージは、ベースに対して着脱自在に固定される。スタンプツールは、客先の要請や、搬送対象要素としての素子が作り込まれる基板（基板はシートでもよい／以下同様）などに応じて交換する必要がある。スタンプツールの変更に合わせて、複数の設置ステージを準備しておくことで、ベースは取り替えること無く、設置ステージのみを交換することで、スタンプツールのサイズ変更などに対応することができる。また、各設置ステージは、ベースに対する平坦度が確保されていることが好ましく、スタンプツールの交換に際しても、平坦度を調整する必要が無い。

好ましくは、前記設置ステージには、前記収容凹部内の空間に連通して前記収容凹部内の気体を入れ替えるガス流通孔が形成してある。凹部内の気体を入れ替えることで、収容凹部の内部に収容してあるスタンプ層の表面に付着しているゴミやほこりなどを気体と共に排出することができ、スタンプ層の清浄度が向上する。

好ましくは、前記設置ステージには、前記スタンプツールを、少なくとも第１軸に沿って案内する案内手段が装着してある。設置ステージに案内手段を設けることで、第１軸に沿ってのスタンプツールの概略的な位置決めを行うことが容易になる。また、搬送ヘッドによりスタンプツールをピックアップする際に、搬送ヘッドに対するスタンプツールの第１軸に沿っての高精度な位置決めも容易になる。

好ましくは、前記案内手段は、前記第１軸に沿って前記設置ステージの両側に着脱自在に装着してある複数の案内部材を有する。好ましくは、それぞれの前記案内部材には、前記スタンプツールのテーパ面に係合可能な傾斜面が形成してある。このように構成することで、第１軸に沿ってのスタンプツールの概略的な位置決めがさらに容易になる。

好ましくは、前記第１軸に沿って前記設置ステージの両側には、それぞれ、少なくとも二つの案内部材が装着してあり、二つの案内部材の隙間に沿って、前記第１軸位置決め機構が差し込まれて前記スタンプツールに当接可能になっている。このように構成することで、シンプルな構成でありながら、搬送ヘッドに対するスタンプツールの高精度な位置決めが容易になる。

本発明の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位置決め装置にて位置決めされたスタンプツールを搬送ヘッドで搬送する工程と、
前記搬送ヘッドに装着された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と、を有する。

本発明の素子アレイの製造方法では、高精度に位置決めされて配列された多数の素子を持つ素子アレイを、容易に、しかも短時間および低コストで製造することができる。

好ましくは、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。

この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設置面で、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。

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５Ｃ１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実装用基板（シート）に配置した状態を示す概略断面図である。 図５Ｃ２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６Ａ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６Ｂは図６Ａに示すスタンプステージの平面図であり、位置決め部材が開いている状態を示す。 図６Ｃは図６Ａに示すスタンプステージの平面図であり、位置決め部材が閉じている状態を示す。 図７は図６Ａ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。 図８は図６Ａに示すスタンプステージのＹ軸方向から見た側面図に図２Ａに示す搬送ヘッドを加えた側面図である。 図９は、図６Ａに示すスタンプステージが配置されるスタンプ用テーブルと、図５Ａに示す素子形成用基板が配置される素子用テーブルと、図５Ｃ１に示す実装用基板が配置される実装用テーブルと、搬送ヘッドとの関係を示す概略図である。 図１０は図９に示す状態から搬送ヘッドとテーブルとの相対位置を変化させた状態を示す概略図である。 図１１は図１０に示す状態から搬送ヘッドとテーブルとの相対位置を変化させた状態を示す概略図である。

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、本実施形態に係るスタンプツール位置決め装置の一部となる搬送装置２０は、スタンプツール１０を着脱自在に搬送する搬送ヘッド２２を有する。

（スタンプツール）
まず、主としてスタンプツールについて説明する。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５Ｃ1に示す実装用基板７０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の設置面８４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（クランプ機構ともいう／第１軸位置決め機構）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６Ａおよび図８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６Ａ～図６Ｃおよび図７に示す一対の位置決め部材（第２軸位置決め機構）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軸方向位置の概略的な位置決めは、図６Ａおよび図８に示す案内部材８８の傾斜面８９が行い、高精度な位置決めは、図２Ｂおよび図８に示す搬送装置２０のクランプ機構２６の爪部２６ｂが行う。

（搬送装置）
次に、主として搬送装置について説明する。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２６は、開閉機構２８により爪部２６ａが開いている。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。

また、チャック機構２６によりスタンプツール１０が搬送ヘッド２２に装着されることで、Ｘ軸に沿って、スタンプツール１０（具体的には、スタンプ層１２の凸部）が、搬送ヘッド２２に対して位置決めされる。

（表示素子アレイの製造方法とその製造に用いる装置）
次に、本実施形態に係る表示素子アレイの製造方法と、スタンプツール位置決め装置の一部となる設置ステージと、その他の装置について説明する。

まず、図２Ａに示す搬送装置２０が、図６Ａ～図８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つ準備されることが好ましく、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８１に対して取り替えられる。

設置ステージ８２のベース８１は、図９～図１１に示すスタンプ用テーブル１００の上に位置決めされて固定してある。スタンプ用テーブル１００は、たとえば統合テーブル１１０の上に位置決めされて固定してある。図９～図１１に示す例では、統合テーブル１１０には、単一のスタンプ用テーブルのみが設置してあるように示してある。

しかしながら、統合テーブル１１０の上には、たとえばＲ，ＧおよびＢのためのスタンプツール１０毎に、３つの設置ステージ８２のための各ベース８１が各々固定される３つのスタンプ用テーブル１００が、Ｙ軸方向に所定間隔で並んで配置されていてもよい。

また、３つのスタンプ用テーブル１００以外に、サイズが異なるＲ，ＧおよびＢのためのスタンプツール毎に、さらに３つの設置ステージのための各ベースが各々固定される３つの大スタンプ用テーブルが、Ｙ軸方向に所定間隔で並んで配置されていてもよい。これらのサイズが異なる３つの大スタンプ用テーブルは、それよりも小さなサイズの３つのスタンプ用テーブル１００に対して、Ｘ軸方向の外側に配置される。

本実施形態では、図９～図１１に示すように、統合テーブル１１０の上には、スタンプ用テーブル１００以外に、素子用テーブル１０２と、実装用テーブル１０４とが位置決めされて固定してある。素子用テーブル１０２は、図５Ａに示す素子形成用基板３０が位置決めされて着脱自在に固定されるテーブルである。

なお、図９～図１１では、単一の素子用テーブル１０２のみが設置してあるように示してある。しかしながら、統合テーブル１１０の上には、たとえばＲ，ＧおよびＢのための素子３２ｒ，３２ｇ，３２ｂ毎に、３つの素子形成用基板３０が位置決めされて着脱自在にそれぞれ固定される３つの素子用テーブル１０２が、Ｙ軸方向に所定間隔で並んで配置されていてもよい。なお、素子用テーブル１０２と、スタンプ用テーブル１００とは、統合テーブル１１０上で、Ｘ軸方向に離れて配置される。

実装用テーブル１０４は、図５Ｃ１に示す実装用基板７０が位置決めされて着脱自在に固定されるテーブルである。実装用基板７０は、統合テーブル１１０上で、素子用テーブル１０２に対して、Ｙ軸方向に離れて配置される。本実施形態では、単一の実装用基板７０が統合テーブル１１０に位置決めされて固定してある。また、複数の実装用基板７０が統合テーブル１１０に位置決めされて固定してあってもよい。

統合テーブル１１０に位置決めされて固定してある各テーブル１００、１０２および１０４の上面は、略同一なＸ－Ｙ平面であることが好ましいが、必ずしも同一平面である必要はない。各テーブル１００、１０２および１０４の上面を、略同一なＸ－Ｙ平面とすることで、各テーブル１００、１０２および１０４の上方に相対移動してきた搬送ヘッド２２のＺ軸に沿う移動量を略同一にすることができ、搬送ヘッド２２のＺ軸に沿う移動制御が容易になる。統合テーブル１１０に位置決めされて固定してある各テーブル１００、１０２および１０４のＺ軸方向の上方には、搬送装置２０の搬送ヘッド２２がＸ軸およびＹ軸方向に移動して配置可能になっている。搬送ヘッド２２に対して、統合テーブル１１０は、Ｘ軸およびＹ軸を含むＸ－Ｙ平面に沿って相対的に移動可能に構成してある。

位置決め精度を向上させるために、搬送ヘッド２２は、各テーブル１００、１０２および１０４に対して、Ｚ軸方向のみに移動し、各テーブル１００、１０２および１０４が、搬送ヘッド２２に対してＸ－Ｙ平面に沿って移動することが好ましい。あるいは、搬送ヘッドは、Ｘ軸またはＹ軸とＺ軸方向のみに移動し、各テーブル１００、１０２および１０４が、搬送ヘッド２２に対してＹ軸またはＸ軸に沿って移動するようにしてもよい。あるいは、搬送ヘッドは、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸に移動し、各テーブル１００、１０２および１０４が移動せずに固定してあってもよい。

また、図９～図１１に示す統合テーブル１１０は、単一の部材のように図示してあるが、必ずしも単一の部材で構成するのではなく、複数の部材で構成されていてもよい。また、素子用テーブル１０２と実装用テーブル１０４とは、同じベースに位置決めされて固定されて共通して同じ方向（たとえばＹ軸方向）に移動してもよい。さらに、それらのテーブル１０２および１０４とは別に、スタンプ用テーブル１００（サイズが異なるスタンプ用テーブルも含む）が、たとえばＹ軸方向に移動するように統合テーブル１１０が分離されていてもよい。その場合には、搬送ヘッド２２は、Ｚ軸方向以外に、Ｘ軸方向にも移動可能であることが好ましい。

以下の説明では、図６Ａ～図８に示す一つの設置ステージ８２に関して説明するが、その他の設置ステージに関しても同様である。図６Ａ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８１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を取り囲むように設置面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設置面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を設置面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が設置面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６Ａ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（第２軸位置決め機構）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６Ａ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、図９に示すように、スタンプ用テーブル１００と搬送ヘッド２２とのＸ－Ｙ軸の位置関係を変化させ、図８に示すステージ８２がベース８１と共に移動し、図２Ａに示す搬送装置２０の搬送ヘッド２２の下方にステージ８２を位置させる。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軸芯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てＸ軸方向の位置決めを行う。また、爪部２６ａの係合面２６ｂには、必要に応じてストッパ面を具備させ、ストッパ面がアダプタ板１６のＸ軸方向の縁部１６ｄに当接することで、スタンプツール１０のＸ軸方向の位置決めを行ってもよい。

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のステージの設置面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１０に示すように、素子用テーブル１０２の上に位置させる。図１０に示す素子用テーブル１０２の上には、図３Ａに示すように、素子形成用基板３０が位置決めされて配置してある。素子形成用基板３０の表面には、図５Ａに示すように、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６Ａ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。搬送ヘッド２２で保持されていない待機状態のスタンプツール１０は、たとえば図９に示すスタンプ用テーブル１００の上に配置されてもよいが、図９に示すテーブル１００のＹ軸に沿って隣に配置してあるそれぞれ別のスタンプ用テーブルに配置してあってもよい。

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５Ｃ１に示す実装用基板７０の上に搬送装置２０により搬送されて実装される。図５Ｃ１に示す実装用基板７０は、図１０に示す実装用テーブル１０４の上に位置決めされて配置してある。そのため、図１０から図１１に示すように、素子用テーブル１０２と実装用テーブル１０４とを搬送ヘッド２２に対してＹ軸方向に相対移動させ、搬送ヘッド２２を実装用テーブルの上に位置させる。

その後に、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５Ｃ１に示す実装用基板７０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、実装用基板７０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、実装用基板７０の表面に複数の素子３２ｒが同時に転写される。実装用基板７０のサイズに応じて、上記の動作を繰り返せば、実装用基板７０の上には、多数の素子３２ｒがマトリックス状に配置される。使用後のスタンプツール１０は、搬送ヘッド２２により、元のスタンプツール保持装置８０のステージ８２へ戻される。

基板７０には、上記と同様にして、その他の素子３２ｇ，３２ｂも搬送される。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。

実装用基板７０の表面には、異方導電性ペースト（ＡＣＰ）が塗布してあることが好ましい。あるいは異方導電性フィルム（ＡＣＦ）が配置してあることが好ましい。図５Ｃ１に示すように、素子３２ｒ，３２ｇ．３２ｂをＡＣＰまたはＡＣＦを介して基板７０の上に配置した後には、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、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に着脱自在に係合することで、搬送ヘッド２２に対するスタンプツール１０のＸ軸方向の位置決めも同時に行うことができる。

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６Ａ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の設置面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６Ａに示すように、設置ステージ８２がベース８１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８１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。

図７に示すように、本実施形態に係るスタンプツール保持装置８０では、収容凹部８６の内部にスタンプ層１２を収容した状態で、吸引孔８５に負圧を導入することで、スタンプツール１０のアダプタ板１４が設置面８４に着脱自在に吸着される。その結果、収容凹部８６の内部は密閉され、収容凹部８６の内部に収容されたスタンプ層１２のスタンプ面（凸部１１）には、ゴミやほこりなどが付着されにくくなり、スタンプ面を清浄に保ちつつスタンプツール１０を設置しておくことが可能になる。

また、本実施形態では、設置ステージ８２は、ベース８１に対して着脱自在に固定される。スタンプツール１０は、客先の要請や、搬送対象要素としての素子が作り込まれる基板３０などに応じて交換する必要がある。スタンプツール１０の変更に合わせて、複数の設置ステージ８２を準備しておくことで、ベース８１は取り替えること無く、設置ステージ８２のみを交換することで、スタンプツール１０のサイズ変更などに対応することができる。また、各設置ステージ８２は、ベース８１に対する平坦度が確保されており、スタンプツール１０の交換に際しても、平坦度を調整する必要が無い。

さらに本実施形態では、設置ステージ８２には、収容凹部８６内の空間に連通して収容凹部８６内の気体を入れ替えるガス流通孔８３が形成してある。凹部８６内の気体を入れ替えることで、収容凹部８６の内部に収容してあるスタンプ層１２の表面に付着しているゴミやほこりなどを気体と共に排出することができ、スタンプ層１２の清浄度が向上する。

図６Ａに示すように、本実施形態では、設置ステージ８２の上部には、スタンプツール１０のスタンプ層１２が収容凹部８６の内部に落とし込まれるように、少なくともＸ軸に沿って案内する案内部材８８が装着してある。設置ステージ８２に案内部材８８を設けることで、少なくともＸ軸に沿ってのスタンプツール１０の概略的な位置決めを行うことが容易になる。また、搬送ヘッド２２によりスタンプツール１０をピックアップする際に、搬送ヘッド２２に対するスタンプツール１０の位置決めも容易になる。

本実施形態では、案内部材８８は、Ｘ軸に沿って設置ステージ８２の両側に着脱自在に装着してあり、それぞれの案内部材８８には、スタンプツール１０のテーパ面１６ｃに係合可能な傾斜面８９が形成してある。このように構成することで、少なくともＸ軸に沿ってのスタンプツール１０の概略的な位置決めを行うことがさらに容易になる。また、搬送ヘッド２２によりスタンプツール１０をピックアップする際に、搬送ヘッド２２に対するスタンプツール１０の位置決めもさらに容易になる。

本実施形態では、Ｘ軸に沿って設置ステージ８２の両側には、それぞれ、少なくとも二つの案内部材８８が装着してあり、二つの案内部材８８の隙間に沿って、図２Ａに示すチャック機構２６の爪部２６ａが差込可能になっている。このように構成することで、少なくともＸ軸に沿ってのスタンプツール１０の高精度な位置決めを行うことが可能になる。また、搬送ヘッド２２によりスタンプツール１０をピックアップする際に、搬送ヘッド２２に対するスタンプツール１０の位置決め（特にＸ軸に沿っての位置決め）もさらに高精度になる。

図６Ａ～図６Ｃに示すように、Ｙ軸方向に沿って設置ステージ８２の両側には、設置ステージ８２の上部に設置されたスタンプツール１０の縁部１６ｄに当接および離反移動可能な一対の位置決め部材９０が配置してある。このように構成することで、Ｘ軸以外に、Ｙ軸に沿ってのスタンプツール１０の高精度な位置決めを行うことが可能になる。また、搬送ヘッド２２によりスタンプツール１０をピックアップする際に、搬送ヘッド２２に対するスタンプツール１０の位置決めもさらに容易になる。

また、本実施形態のスタンプツール位置決め装置は、図７に示す設置ステージ８２と、図８に示す搬送ヘッド２２と、第１軸位置決め機構としてのクランプ機構２６と、第２軸位置決め機構としての位置決め部材９０とを有する。すなわち、本実施形態では、Ｙ軸に沿ってのスタンプツール１０の位置決めは、図７に示すように、設置ステージ８２を基準として位置決め部材９０を用いて行い、Ｘ軸に沿ってのスタンプツールの位置決めは、図２Ｂに示すように、搬送ヘッド２２を基準としてクランプ機構２６を用いて行うことができる。そのため、搬送ヘッド２２に対する位置決め機構がシンプルになると共に、搬送ヘッドを軽くすることができる。その結果、搬送ヘッド２２の駆動制御が容易になると共に、搬送ヘッド２２による搬送位置精度が向上する。

また本実施形態のスタンプツール位置決め装置では、Ｙ軸に沿ってのスタンプツール１０の位置決めは設置ステージ８２に対して行うが、Ｘ軸に沿ってのスタンプツール１０の正確な位置決めは必要が無い。したがって、設置ステージ８２での位置決め機構がシンプルになると共に、設置ステージ８２の必要スペースを必要最小限にすることができる。そのため、設置ステージ８２の移動制御も容易になる。さらに、設置ステージ８２と搬送ヘッド２２との位置合わせは、たとえばＹ軸に沿ってのみ高精度で行えばよく、Ｘ軸に沿っての位置合わせはラフでよくなる。Ｘ軸に沿ってのスタンプツール１０の位置合わせは、搬送ヘッド２２を基準としてクランプ機構２６により行われるからである。

また本実施形態では、クランプ機構２６は、搬送ヘッド２２にスタンプツール１０を着脱自在に装着する装着手段を兼ねている。装着手段としてのクランプ機構２６が位置決め機構を兼ねることで、装着手段以外の部品として、別に位置決め機構を搬送ヘッド２２に具備させる必要がなくなる。

本実施形態の素子アレイの製造方法は、スタンプツール位置決め装置にて位置決めされたスタンプツール１０を搬送ヘッド２２で搬送する工程と、
搬送ヘッド２２に装着されたスタンプツール１０を用いて、複数の搬送対象要素としての素子３２ｒ（３２ｇ，３２ｂ）を、基板３０から同時に取り出して搬送する工程と、を有する。

本実施形態の素子アレイの製造方法では、高精度に位置決めされて配列された多数の素子を持つ素子アレイを、容易に、しかも短時間および低コストで製造することができる。

別の実施形態に係る素子アレイの製造方法は、
スタンプツール保持装置８０を、搬送対象要素としての複数種類の素子のそれぞれが配置された基板３０の数と同じ数以上で準備する工程と、
それぞれのスタンプツール保持装置８０には、複数種類の前記素子毎に準備されたスタンプツール１０を設置する工程と、
それぞれの基板３０に対応するそれぞれのスタンプツール保持装置８０に保持されたスタンプツール１０を、スタンプツール保持装置８０から搬送ヘッド２２でピックアップし、ピックアップされたスタンプツール１０に対応する基板３０から、搬送ヘッド２２に装着してあるスタンプツール１０を用いて、複数の素子３２ｒ（または３２ｇ，３２ｂ）を同時に取り出して搬送する工程と、
複数の素子３２ｒ（または３２ｇ，３２ｂ）を同時に取り出して搬送した後で、複数の素子３２ｒ（または３２ｇ，３２ｂ）が取り出された後のスタンプツール１０を、対応するスタンプツール保持装置８０に戻す工程と、を有する。

本実施形態に係る素子アレイの製造方法では、多数種類の素子３２ｒ，３２ｇ，３２ｂが配列された素子アレイを、容易に、しかも短時間および低コストで製造することができる。しかも、複数種類の素子３２ｒ，３２ｇ，３２ｂにそれぞれ対応する各基板３０に合わせて用いられるスタンプツール１０を、専用のスタンプツール保持装置８０に設置して保管するため、素子３２ｒ，３２ｇ，３２ｂの配列ミスなどを有効に防止しつつ、各スタンプツール１０のスタンプ面の清浄度を高品質に保つことが容易である。

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。

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。

第４実施形態
本実施形態では、前述した第１～第３実施形態に係る装置を用いて、転写法により、素子の実装を行う方法について説明する。以下の説明では、前述した第１～第３実施形態と重複する部分の説明は省略する。

本実施形態の方法では、図５Ｂに示すように、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５Ｃ２に示す第１転写用基板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。

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５Ｃ２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５Ｃ２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。

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、スタンプツールとしては、上述した実施形態のスタンプツール１０に限定されず、その他のスタンプツールを用いることが可能である。また、搬送ヘッド２２には、クランプ機構２６以外の第１軸位置決め機構として、静電吸着機構、嵌合機構、あるいは螺合機構などを用いてもよい。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に対するスタンプツール１０の位置決めを容易に行うことができる。

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などの第１軸位置決め機構のみで、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、本実施形態に係るスタンプツール位置決め装置を持つ搬送装置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、本実施形態に係るスタンプツール位置決め装置を持つ搬送装置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（第１軸位置決め機構）
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
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… スタンプツール保持装置
８１… ベース
８２… ステージ
８３… ガス流通孔
８４… 設置面
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（第２軸位置決め機構）
９２… 先端面
１００… スタンプ用テーブル
１０２… 素子用テーブル
１０４… 実装用テーブル
１１０… 統合テーブル

Claims (11)

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を有するスタンプツールが着脱自在に設置される設置ステージと、
   前記設置ステージに設置された前記スタンプツールをピックアップすることが可能な搬送ヘッドと、
   第１軸に沿って、前記搬送ヘッドに対しての前記スタンプツールの相対位置を位置決めして調節する第１軸位置決め機構と、
   前記第１軸と交差する第２軸に沿って、前記設置ステージに対しての前記スタンプツールの相対位置を位置決めして調節する第２軸位置決め機構と、を有するスタンプツール位置決め装置。
2. 前記第１軸位置決め機構は、前記搬送ヘッドに前記スタンプツールを着脱自在に装着する装着手段を兼ねている請求項１に記載のスタンプツール位置決め装置。
3. 前記装着手段は、前記搬送ヘッドの前記第１軸に沿って相互に反対側に設けられ、前記スタンプツールに対して当接および離反移動自在に設けられるチャック機構を有する請求項２に記載のスタンプツール位置決め装置。
4. 前記第２軸位置決め機構は、
   前記第２軸方向に沿って前記設置ステージの両側に配置され、前記設置ステージに設置されたスタンプツールに当接および離反移動可能な少なくとも一対の第２位置決め部材を有する
   請求項１～３のいずれかに記載のスタンプツール位置決め装置。
5. 前記設置ステージは、前記スタンプ層を収容する収容凹部が形成してある設置面を有し、前記設置面には、前記スタンプ層の周りに位置する前記スタンプツールの一部を着脱自在に吸着可能な吸引孔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位置決め装置。
6. 前記設置ステージは、ベースに対して着脱自在に固定される請求項１～５のいずれかに記載のスタンプツール位置決め装置。
7. 前記設置ステージには、前記収容凹部内の空間に連通して前記収容凹部内の気体を入れ替えるガス流通孔が形成してある請求項５または６に記載のスタンプツール位置決め装置。
8. 前記設置ステージには、前記スタンプツールを、少なくとも第１軸に沿って案内する案内手段が装着してある請求項１～７のいずれかに記載のスタンプツール位置決め装置。
9. 前記案内手段は、前記第１軸に沿って前記設置ステージの両側に着脱自在に装着してある複数の案内部材を有する請求項８に記載のスタンプツール位置決め装置。
10. 前記第１軸に沿って前記設置ステージの両側には、それぞれ、少なくとも二つの案内部材が装着してあり、
    二つの案内部材の隙間に沿って、前記第１軸位置決め機構が差し込まれて前記スタンプツールに当接可能になっている請求項９に記載のスタンプツール位置決め装置。
11. 請求項１～１０のいずれかに記載のスタンプツール位置決め装置にて位置決めされたスタンプツールを搬送ヘッドで搬送する工程と、
    前記搬送ヘッドに装着された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と、を有する素子アレイの製造方法。

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