WO2021201037A1 - スタンプツール、搬送装置および素子アレイの製造方法 - Google Patents

スタンプツール、搬送装置および素子アレイの製造方法 Download PDF

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誠寿郎 須永
山下　誠
宮腰　敏暢
康生 加藤
龍矩 大友
光悦 牧田
洋平 佐藤
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Tdk株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a stamp tool, a transfer device, and an element array.
  • Patent Document 1 discloses an example of the stamp-shaped transport tool.
  • a stamp tool for enabling separation of a transport target by a coefficient of thermal expansion has been disclosed.
  • mini LEDs and micro LEDs are very small, having a width of 1 to 8 ⁇ m, a length of 5 to 10 ⁇ m, and a height of 0.5 to 3 ⁇ m, as compared with those of a conventional general LED element.
  • an LED display is manufactured by picking up an element from a wafer in which a large number of such LED elements are arranged and transporting the element to a substrate corresponding to the display, but the LED is supplied.
  • wafers There are a wide variety of wafers depending on the wafer manufacturer and application.
  • stamp tool When transporting the LED element to the substrate, wafers with different specifications may be exchanged, and in that case, it is necessary to use a stamp tool corresponding to each wafer.
  • the stamp tool is replaceably attached to the tip of a general head with a suction mechanism (conveyor head). Further, it is necessary to prepare a plurality of types of transfer heads for each of a plurality of types of stamp tools, which complicates the transfer device.
  • the adhesive protrusion formed on the surface of the stamp tool attached to this transfer head is transferred to the stamp by contacting the LED on the wafer.
  • the adhesive force of the wafer surface to the stamp tool is superior to the suction force of the transfer head to the stamp tool.
  • the stamp tool may come off from the transfer head.
  • the size of the convex portion of the stamp tool also decreases accordingly, so that the possibility that the flat surface other than the convex portion comes into contact with the wafer surface increases.
  • the contact area increases. Therefore, an unintended adhesive force acts on the stamp tool, and the stamp tool adheres to the substrate side such as a wafer and cannot be peeled off. The problem arises.
  • the present invention has been made in view of such an actual situation, and an object of the present invention is to arrange a stamp tool, which facilitates sharing of a transfer head, and a stamp tool on the surface of the substrate without being left on the substrate side. It is an object of the present invention to provide a transport device capable of easily picking up a transport target element from a substrate and transporting the element, and a method for manufacturing an element array using the transport device.
  • the stamp tool according to the present invention
  • a stamp layer with a part where the element to be transported can be attached and detached
  • a support plate to which the stamp layer is fixed and It has an adapter plate having a mounting surface on which the support plate is replaceably mounted and the transport head can be detachably mounted.
  • the stamp tool according to the present invention only the support plate to which the stamp layer is fixed can be replaced from the adapter plate without replacing the entire stamp tool. Therefore, it becomes easy to prepare a stamp tool having different types of stamp layers at low cost. Further, even if the size of the stamp layer and the size of the support plate are changed, it becomes easy to unify the size of the adapter plate, and it becomes easy to share the transport head or the installation stage. Further, since the stamp layer is fixed to the support plate, it is easy to secure the flatness of the stamp surface of the stamp layer.
  • the support plate is replaceably attached to the adapter plate by an adhesive layer.
  • the adhesive layer By using the adhesive layer, the support plate can be easily and interchangeably attached to the adapter plate, and the flatness of the support plate, that is, the flatness of the stamp surface of the stamp layer can be easily ensured.
  • the transfer target element is a plurality of elements formed on the surface of the substrate, and the stamp layer is formed with a plurality of convex portions corresponding to the elements, and the convex portions are formed with the above-mentioned convex portions.
  • the element is detachably adhered. With such a configuration, it becomes easy to simultaneously take out a plurality of elements as a plurality of transfer target elements from the substrate and transfer or mount them.
  • the support plate has a glass plate or a ceramic plate having a flat surface.
  • the flatness of the support plate that is, the flatness of the stamp surface of the stamp layer.
  • the support plate by forming the support plate with a glass plate, it becomes easy to form an adsorbable surface around the stamp layer.
  • the side surface of the adapter plate is formed with a tapered surface whose outer diameter becomes smaller toward the support plate.
  • the claw portion of the clamp mechanism (also referred to as the chuck mechanism) can be detachably engaged with the tapered surface formed on the side surface of the adapter plate.
  • the mounting force of the stamp tool on the transport head by the clamp mechanism can be increased.
  • the stamp tool can be easily positioned along the inclined surface of the guide member installed on the upper part of the installation stage for the stamp tool.
  • the maximum width of the adapter plate is made larger than the width of the support plate.
  • the surface of the support plate on the adapter plate side has a pluggable surface facing the tapered surface of the adapter plate.
  • the presence of an insertable surface on the support plate of the stamp tool facilitates the detachable engagement of the claws of the clamp mechanism with the tapered surface on the side surface of the adapter plate.
  • an adsorptive surface is formed around the stamp layer on the surface of the support plate on the stamp layer side.
  • a suctionable surface on the support plate of the stamp tool allows the support plate to be suctioned on the top surface of the installation stage for the stamp tool, making it easier to seal and hold the stamp layer inside the accommodating recess. ..
  • the stamp layer in the accommodating recess is kept clean.
  • a shim plate for adjusting the parallelism (flatness) of the support plate may be interposed between the stamp layer and the adapter plate. With this configuration, the flatness of the support plate is improved, and the flatness of the stamped surface is also improved.
  • the method for manufacturing an element array according to the present invention includes a step of simultaneously taking out a plurality of elements to be transported from a substrate and transporting them by using the stamp tool described in any of the above.
  • an element array having a large number of elements can be easily manufactured.
  • stamp tool and A transfer device having a transfer head for detachably transporting the stamp tool.
  • the stamp tool A stamp layer capable of adhering the elements to be conveyed, which are arranged on the substrate with a predetermined fixing force (F1), with a predetermined adhesive force (F2), and It has an adapter plate that supports the stamp layer and has a mounting surface on which the transport head can be detachably mounted.
  • the mounting force (F3) of the transfer head on the mounting surface of the adapter plate is larger than the fixing force.
  • the adhesive force (F2) of the stamp layer to the element to be conveyed is larger than the fixing force (F1).
  • the attachment force (F3) of the transfer head to the attachment surface of the adapter plate is larger than the fixing force (F1), and the adhesive force (F2) of the stamp layer to the transfer target element is large. , It is larger than the fixing force (F1). Therefore, the stamp tool can easily pick up and transport the transfer target element arranged on the surface of the substrate from the substrate without being left on the substrate side.
  • the mounting force (F3) of the transfer head on the mounting surface of the adapter plate is the main mounting force (F3a) by the main mounting means and the sub-mounting force (F3b) by the sub-mounting means other than the main mounting means.
  • the main mounting means includes a vacuum suction hole formed in the transport head.
  • the sub-mounting means is at least one of a clamp mechanism (also referred to as a chuck mechanism), an electrostatic suction mechanism, a fitting mechanism, and a screwing mechanism that detachably attaches the adapter plate to the transport head. Including one.
  • a clamp mechanism also referred to as a chuck mechanism
  • electrostatic suction mechanism e.g., a vacuum pump
  • fitting mechanism e.g., a fitting mechanism
  • a screwing mechanism that detachably attaches the adapter plate to the transport head.
  • a screwing mechanism that detachably attaches the adapter plate to the transport head.
  • the side surface of the adapter plate is formed with a tapered surface whose outer diameter becomes smaller toward the stamp layer.
  • the claw portion of the clamp mechanism included in the auxiliary mounting means can be engaged with the tapered surface formed on the side surface of the adapter plate. With this configuration, the claw portion of the clamp mechanism can be easily detachably engaged with the tapered surface on the side surface of the adapter plate. Further, the mounting force (F3) of the stamp tool on the transport head by the clamp mechanism can be increased.
  • the stamp tool further has a support plate to which the stamp layer is fixed and the adapter plate is replaceably attached.
  • the support plate is replaceably attached to the adapter plate by an adhesive layer.
  • the adhesive force of the adhesive layer is preferably larger than the fixing force (F1) of the element to be conveyed to the substrate.
  • the object to be conveyed may be a plurality of elements formed on the surface of the substrate, and preferably, the stamp layer is formed with a plurality of convex portions corresponding to the elements, and each convex portion is formed.
  • the element is detachably adhered. With this configuration, a plurality of elements as a plurality of transfer target elements can be simultaneously taken out from the substrate.
  • the method for manufacturing an element array according to the present invention includes a step of simultaneously taking out and transporting a plurality of elements as a plurality of transport target elements from the substrate by using the transport device according to any one of the above.
  • an element array having a large number of elements can be easily manufactured.
  • FIG. 1A is a schematic front view and an enlarged view of a main part of the stamp tool used in the transport device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 1B is a schematic front view of a stamp tool according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 1C is a schematic plan view of a modified example of the stamp tool of FIG. 1B.
  • FIG. 1D is a cross-sectional view of the stamp tool along the ID-ID shown in FIG. 1C.
  • FIG. 1E is a cross-sectional view of the stamp tool along IE-IE shown in FIG. 1C.
  • FIG. 2A is a schematic view of a transfer device including a transfer head that detachably conveys the stamp tool shown in FIG. 1A.
  • FIG. 1A is a schematic front view and an enlarged view of a main part of the stamp tool used in the transport device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 1B is a schematic front view of a stamp tool according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 2B is a schematic view of a transfer device showing a state in which the stamp tool is gripped by the transfer head shown in FIG. 2A.
  • FIG. 3A is a schematic view of a transport device showing a state before picking up an element from a semiconductor substrate.
  • FIG. 3B is a schematic view of a transport device showing a state in which the stamp layer of the stamp tool is pressed against the element on the semiconductor substrate from the state shown in FIG. 3A.
  • FIG. 3C is a schematic view of a transport device showing a state after picking up an element from a semiconductor substrate.
  • FIG. 4A is a partial schematic view showing the details of the claw portion of the clamp mechanism used in the transport device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 4B is a partial schematic view showing the details of the claw portion of the clamp mechanism used in the transport device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5A is a schematic cross-sectional view of an element formed on the semiconductor substrate.
  • FIG. 5B is a schematic cross-sectional view showing a state in which an element on a semiconductor substrate is picked up by a stamp tool of a transport device.
  • FIG. 5C is a schematic cross-sectional view showing a state in which the elements on the semiconductor substrate are picked up by the stamp tool of the transport device and then arranged on the first transfer substrate (sheet).
  • FIG. 5D is a schematic cross-sectional view showing a state in which the element array arranged on the first transfer substrate (sheet) is transferred to the second transfer substrate (sheet).
  • FIG. 5A is a schematic cross-sectional view of an element formed on the semiconductor substrate.
  • FIG. 5B is a schematic cross-sectional view showing a state in which an element on a semiconductor substrate is picked up by a stamp
  • FIG. 5E is a schematic cross-sectional view showing a state before the element array arranged on the second transfer substrate (sheet) is transferred to the mounting substrate (sheet).
  • FIG. 5F is a schematic cross-sectional view showing a state after the element array arranged on the second transfer substrate (sheet) is transferred to the mounting substrate (sheet).
  • FIG. 6 is a schematic perspective view of a stamp stage on which the stamp tool shown in FIG. 1A is installed.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of the stamp stage along the lines VII-VII shown in FIG.
  • the transfer device 20 has a stamp tool 10 and a transfer head 22.
  • the stamp tool 10 has a stamp layer 12, a support plate 14, and an adapter plate 16.
  • convex portions 11 projecting downward on the Z axis are formed in a matrix at predetermined intervals in the X-axis direction and the Y-axis direction.
  • the X-axis direction width x1 of the convex portion 11 and the X-axis direction spacing x2 of these adjacent convex portions 11 are, for example, surfaced on the mounting substrate (the substrate may be a sheet / the same applies hereinafter) 70 shown in FIG. 5F. It is determined according to the X-axis direction width x3 of the element for red light emission (an example of the element to be conveyed) 32r mounted on the above, and their X-axis direction spacing x4.
  • the convex portions 11 are arranged in a matrix on the lower surface of the stamp layer 12, and the number of the convex portions 11 is not particularly limited, but is 10,000 to several hundred thousand.
  • the X-axis (first axis), the Y-axis (second axis), and the Z-axis (third axis) are substantially perpendicular to each other, and the X-axis and the Y-axis are the stamp layer 12. Is parallel to the plane direction of, and the Z axis is parallel to the protruding direction of the convex portion 11.
  • the protruding height z1 of the convex portion 11 of the stamp layer 12 is determined in relation to the height z2 in the Z-axis direction of the element 32r shown in FIG. 5B, for example, the height z2 in the Z-axis direction. It is preferably 1 to 8 times.
  • the thickness z3 of the stamp layer 12 in the Z-axis direction is not particularly limited, but is preferably about 0.25 times or more the protruding height z1 of the convex portion 11.
  • the width x3 in the X-axis direction of the element 32r (the width in the Y-axis direction is also about the same) is, for example, 1 to 150 ⁇ m, and the height z2 is, for example, 1 to 150 ⁇ m.
  • the stamp layer 12 and the convex portion 11 may be made of different materials as long as they are strongly joined, but may be made of the same material. By being made of the same material, the possibility that the convex portion 11 is peeled off from the stamp layer 12 is reduced. At least the convex portion 11 is made of a material having adhesiveness, and the element 32r arranged on the element forming substrate 30 shown in FIG. 5B with a predetermined fixing force F1 can be adhered with a predetermined adhesive force F2. It has become.
  • the adhesive force F2 of the convex portion 11 with respect to the element 32r becomes larger than the fixing force F1 of the element 32r with respect to the substrate 30.
  • the material and shape of 11 have been determined.
  • the material of the convex portion 11 is not particularly limited, and examples thereof include polydimethylsiloxane (PDMS), an organic silicon compound, and a viscoelastic elastomer such as polyether rubber.
  • the stamp layer 12 may also be made of the same material as the convex portion 11, but it is preferable that the surface of the stamp layer 12 other than the convex portion 11 does not have adhesiveness. It is preferable not to pick up the element 32r by the adhesive force other than the convex portion 11.
  • the stamp layer 12 is fixed to the support plate 14.
  • the support substrate 14 is made of a material having higher rigidity and excellent flatness than the stamp layer 12, and is preferably made of a glass plate, a metal plate, a ceramic plate, or the like.
  • the thickness of the support plate 14 is not particularly limited, but is preferably 0.5 mm or more.
  • the stamp layer 12 may be formed directly on the surface of the support plate 14, or may be fixed by an adhesive layer. In any case, the stamp layer 12 is fixed to the surface of the support plate 14 with an adhesive force sufficiently higher than the adhesive force F2 shown in FIG. 5B. Since the element 32r is peeled off from the convex portion 11 and arranged on, for example, the first transfer substrate (sheet) 50 shown in FIG. 5C in a later step, the stamp layer 12 is removed from the support plate 14 at that time. It is important that it does not come off.
  • the support plate 14 is detachably fixed to the adhesive surface 16b of the adapter plate 16 by the adhesive layer 15 on the surface opposite to the stamp layer 12.
  • the adhesive force between the support plate 14 and the adapter plate 16 by the adhesive layer 15 is sufficiently higher than the adhesive force F2 shown in FIG. 5B.
  • the support plate 14 can be removed from the adhesive surface 16b of the adapter plate 16.
  • the adhesive layer 15 may be made of double-sided adhesive tape or the like.
  • the width of the support plate 14 in the X-axis direction and the width in the Y-axis direction may be larger than those of the stamp layer 14, and moreover, the width of the adhesive surface 16b of the adapter plate 16 in the X-axis direction and the width in the Y-axis direction may be larger. preferable.
  • a flat adsorptionable surface 14b on which the stamp layer 12 is not formed is formed around the stamp layer 12.
  • the stamp layer 12 has a rectangular shape when viewed from the Z-axis direction, but the support plate 14 may be rectangular or circular.
  • the suctionable surface 14b can be detachably attached to the top surface of the installation stage 82 shown in FIG. 7.
  • the upper surface of the adapter plate 16 opposite to the adhesive surface 16b is a flat mounting surface 16a, and the area of the mounting surface 16a is at least the X axis of the adapter plate 16 so as to be larger than the area of the adhesive surface 16b.
  • Both side surfaces in the direction are tapered surfaces 16c. That is, a tapered surface 16c whose outer diameter becomes smaller toward the stamp layer 12 is formed on at least the side surface of the adapter plate 16 in the X-axis direction.
  • the tapered surfaces 16c may be formed on both side surfaces of the adapter plate 16 in the Y-axis direction, or the tapered surfaces 16c may be formed along the entire circumference of the side surface of the adapter plate 16.
  • the tapered surfaces 16c are also formed on both side surfaces of the adapter plate 16 in the Y-axis direction, and the tapered surfaces 16c are formed along the entire circumference of the side surface of the adapter plate 16.
  • the adapter plate 16 has a rectangular shape when viewed from the Z-axis direction, and it is preferable that at least the maximum width of the adapter plate 16 in the X-axis direction is larger than the width of the support plate 14 in the X-axis direction. .. As shown in FIG. 7, the maximum width of the adapter plate 16 in the Y-axis direction may be substantially the same as the width of the support plate 14 in the Y-axis direction, and may be larger or smaller than that.
  • a flat insertable surface 14c facing the tapered surface 16c is formed around the adhesive surface 16b of the adapter plate 16.
  • the claws 26a of the chuck mechanism 26 shown in FIG. 2B are engaged with the tapered surfaces 16c of the adapter plate 16, respectively.
  • the inclined surfaces 89 of the guide member 88 of the installation stage 82 shown in FIG. 6 are engaged with the tapered surfaces 16c of the adapter plates 16 located on both sides in the X-axis direction.
  • the thickness of the adapter plate 16 shown in FIG. 1A in the Z-axis direction is sufficiently larger than the thickness of the support plate 14, preferably 1.2 times or more, preferably about 2 to 6 times the thickness of the support plate 14. be.
  • An edge portion 16d composed of a chamfered portion or an R portion is formed on the outer peripheral edge portion of the mounting surface 16a on the upper surface of the adapter plate 16. It is preferable that a chamfered portion or an R portion is formed on the outer peripheral edge portion of the mounting surface 16a on the upper surface of the adapter plate 16.
  • the tip surfaces 92 of the pair of positioning members 90 shown in FIGS. 6 and 7 abut against the edges 16d of the adapter plates 16 located on both sides in the Y-axis direction, and the Y of the stamp tool 10 placed on the installation stage 82.
  • the axial position is positioned.
  • the position of the stamp tool 10 in the X-axis direction is positioned by the inclined surface 89 of the guide member 88 shown in FIG. 6 and the claw portion 26b of the clamp mechanism 26 of the transport device 20 shown in FIG. 2B.
  • the suction surface 24 of the transfer head 22 of the transfer device 20 shown in FIG. 2A can be attracted to the mounting surface 16a on the upper surface of the adapter plate 16.
  • a vacuum suction hole is formed on the suction surface 24 of the transport head 22 as a main mounting means, and by generating a negative pressure in the vacuum suction hole, the suction surface 24 has a mounting surface of the adapter plate 16 of the stamp tool 10. 16a is vacuum-sucked.
  • the vacuum suction force of the stamp tool 10 on the mounting surface 16a of the adapter plate 16 by the suction surface 24 is assumed to be the main mounting force F3a.
  • the chuck mechanism 26 is attached to the transport head 22 via the opening / closing mechanism 28.
  • a claw portion 26a is formed inside the chuck mechanism 26.
  • the chuck mechanism 26 including the claw portion 26a is moved in the X-axis direction by, for example, the opening / closing mechanism 28, and the claw portion 26a opens the entire lower surface of the suction surface 24 as shown in FIG. 2A, or as shown in FIG. 2B.
  • the claw portion 26a is located below both sides of the suction surface 24 in the X-axis direction.
  • a tapered engaging surface 26b is formed on each claw portion 26a.
  • the tapered surface of the engaging surface 26b matches the shape of the tapered surface 16c of the adapter plate 16 of the stamp tool 10, and can be engaged with the tapered surface 16c.
  • the claw portion 26a of the chuck mechanism 26 is opened by the opening / closing mechanism 28 before the mounting surface 16a of the adapter plate 16 is attracted to the suction surface 24 of the transfer head 22.
  • the chuck mechanism 26 moves in the direction in which the claw portion 26a is closed by the opening / closing mechanism 28, and the engaging surface 26b becomes the tapered surface 16c.
  • the stamp tool 10 has a total mounting force of the main mounting force F3a formed in the transport head 22 by the vacuum suction hole as the main mounting means and the sub-mounting force F3b by the chuck mechanism 26 as the sub-mounting means.
  • F3a the main mounting force
  • F3b the sub-mounting force
  • the transport device 20 shown in FIG. 2A goes to pick up the stamp tool 10 arranged on the installation stage 82 shown in FIG.
  • at least three stamp tools may be prepared, for example for the three primary colors of light, R, G and B, and each stamp tool is preferably on each installation stage 82. is set up.
  • the installation stage 82 is replaced with respect to the base 80.
  • the block-shaped installation stage 82 is detachably installed on the base 80 by using, for example, a bolt.
  • an accommodating recess 86 and a top surface 84 are formed so as to surround the accommodating recess 86 in the upper portion of the installation stage 82 in the Z-axis direction.
  • the accommodating recess 86 is formed, for example, by counterbore forming the central portion of the upper surface of the square pillar-shaped stage 82.
  • the stamp layer 12 of the stamp tool 10 completely penetrates into the accommodating recess 86.
  • the top surface 84 formed around the accommodating recess 86 is formed with suction holes 85 at a plurality of locations in the circumferential direction, and the suctionable surface 14b of the support plate 14 is detachably attracted to the top surface 84. It can be held.
  • a plurality of gas flow holes 83 formed in the stage 82 communicate with the accommodating recess 86. By adsorbing the adsorbable surface 14b of the support plate 14 to the top surface 84, the accommodating recess 86 can be sealed except for the gas flow hole 83.
  • Reason for gas By flowing the cleaning gas into the accommodation space 86 through the through hole 83, dust and impurities adhering to the stamp layer 12 can be discharged to the outside.
  • both sides of the stage 82 which are substantially perpendicular to the X-axis, two guide members 88 are detachably attached to each side with bolts or the like.
  • An inclined surface 89 is formed on the upper side of the inner surface of the guide member 88.
  • the tapered surface 16c of the adapter plate 16 shown in FIG. 1A can be brought into contact with each inclined surface 89, and the tapered surface 16c of the adapter plate 16 facing the X-axis direction slides along each inclined surface 89. Therefore, the adapter plate 16 of the stamp tool 10 is dropped onto the stage 82 while sliding on the inclined surface 89, and the stamp layer 12 is accommodated inside the accommodating recess 86 as shown in FIG. 7. Further, the stamp tool 10 is roughly aligned with respect to the stage 82 in the X-axis direction.
  • the four guide members 88 are attached to the stage 82 so as to be located inside the both edges 16d of the adapter plate 16 of the stamp tool 10 in the Y-axis direction.
  • Positioning members 90 in the Y-axis direction are arranged on both sides of the stage 82 in the Y-axis direction so as to be movable in the Y-axis direction.
  • Each of the positioning members 90 is formed with a tip surface 92, and these tip surfaces 92 face each other along the Y-axis, and as shown in FIG. 7, each of the tip surfaces 92 is an edge in the Y-axis direction of the adapter plate 16. It can come into contact with the portion 16d.
  • the stamp tool 10 is positioned in the Y-axis direction with respect to the stage 82.
  • the stamp tool 10 is positioned in the Y-axis direction on the stage 82 using the positioning member 90.
  • the stage 82 moves together with the base 80 and is positioned below the transfer head 22 of the transfer device 20 shown in FIG. 2A.
  • the transfer head 22 may be moved without moving the stage 82, or both of them may be moved.
  • the transport head 22 may be rotated around the Z axis as needed.
  • the head 22 is moved below the Z-axis, and the lower end of the transfer head 22 is brought into contact with the mounting surface 16a of the adapter plate 16. , The vacuum suction by the transfer head 22 is started.
  • the clamp mechanism 26 is closed, and the engaging surfaces 26b of the claw portion 26a are engaged with the tapered surfaces 16c located on both sides of the adapter plate 16 in the X-axis direction.
  • the pair of positioning members 90 shown in FIG. 7 are opened in the Y-axis direction to release the contact of the tip surface 92 with the edge portion 16d of the adapter plate 16.
  • the suction hole 85 of the stage 82 releases the support plate 14 from being attracted to the top surface 84 of the stage.
  • the stamp tool 10 is positioned at the lower end of the transport head 22 on the X-axis and the Y-axis as shown in FIG. 2B, and the stamp tool 10 It is maintained in a state where the levelness is maintained.
  • the transfer device 20 is relatively moved in the X-axis and Y-axis directions, and is installed on the installation table 40 as shown in FIG. 3A. It is positioned on the element 32r formed on the surface of the element forming substrate 30. As shown in FIG. 5A, for example, a red light emitting element 32r, a green light emitting element 32g, or a blue light emitting element 32b is formed on the surface of the element forming substrate 30.
  • the substrate 30 may be, for example, a sapphire substrate, a glass substrate, a GaAs substrate, a SiC substrate, or the like, although it varies depending on the type of element (blue light emitting element, red light emitting element, green light emitting element, etc.).
  • the elements 32r, 32g, 32b are, for example, micro LED elements.
  • the stamp tool 10 is preferably prepared for each type of elements 32r, 32g, and 32b, which are different from each other, but the transfer head 22 can be used in common.
  • the stamp tool 10 in the standby state is installed on the stage 82 shown in FIGS. 6 and 7, for example, and the stamp layer 12 is sealed inside the accommodating recess 86 and kept in a clean state.
  • the transport device 20 is moved downward in the Z-axis direction, and the convex portion 11 of the stamp tool 10 is pressed against the upper surface of the element 32r of the substrate 30.
  • the element 32r adheres to the convex portion 11.
  • the stamp tool 10 is lifted upward in the Z-axis direction together with the transfer device 20.
  • the element 32r adheres to each convex portion 11, and the element 32r is picked up from the substrate 30 together with the convex portion 11.
  • the element 32r left on the substrate 30 is later picked up by the stamp layer 10 of the transport device 20 in the same manner.
  • the element 32r picked up by the convex portion 11 of the stamp layer 10 is conveyed by the transfer device 20 onto, for example, the first transfer substrate (the substrate may be a sheet / the same applies hereinafter) 50 shown in FIG. 5C. It is placed on the adhesive layer 52.
  • the element 32r picked up by the convex portion 11 of the stamp layer 10 may be conveyed by the transfer device 20 onto, for example, the mounting substrate 70 shown in FIG. 5F, and may be arranged there on the mounting substrate 70. good.
  • a transcription method will be used for description.
  • the array of elements 32r adhering to the convex portion 11 of the stamp layer 12 shown in FIG. 5B is transferred onto the adhesive layer 52 of the substrate 50 composed of the adhesive sheet or the like shown in FIG. 5C. Therefore, the element 32r adhering to the convex portion 11 of the stamp layer 12 is pressed against the surface of the adhesive layer 52, and then the stamp layer 12 is lifted together with the conveying device 20. As a result, the plurality of elements 32r are simultaneously transferred to the surface of the adhesive layer 52. Before that, the transfer device 20 shown in FIG. 3C is moved onto the substrate 50 shown in FIG. 5C by the transfer mechanism of the transfer device 20.
  • the adhesive strength of the adhesive layer 52 is adjusted so that the adhesive strength of the adhesive layer 52 of the adhesive sheet made of the substrate 50 is larger than the adhesive strength of the convex portion 11.
  • the adhesive layer 52 is made of an adhesive resin such as natural rubber, synthetic rubber, acrylic resin, or silicone rubber, and its thickness z4 is preferably 0. It is about 5 to 2.0 times.
  • an operation for example, applying heat for facilitating the peeling of the element 32r from the convex portion 11 may be applied.
  • a color display screen can be obtained by forming one pixel unit with the three elements 32r, 32g, and 32b of R, G, and B, and arranging the pixel units in a matrix.
  • a color display screen can be obtained by forming one pixel unit with the three elements 32r, 32g, and 32b of R, G, and B, and arranging the pixel units in a matrix.
  • all the arrangements of the three elements 32r, 32g, and 32b arranged on the surface of the first transfer substrate 50 are transferred to the adhesive layer 62 of the second transfer substrate 60.
  • the terminals of the elements 32r, 32g, and 32b are arranged so as to face the outside of the substrate 60.
  • a method such as a laser lift method may be used, or a method such as a transfer using a difference in adhesive strength or a transfer accompanied by heat peeling may be used.
  • a tin-plated film may be formed on each terminal by an electroless plating method or the like while the terminals of the elements 32r, 32g, and 32b face the outside of the substrate 60.
  • the entire arrangement of the three elements 32r, 32g, and 32b is transferred from the adhesive layer 62 of the substrate 60 to the mounting substrate 70.
  • a method such as a laser lift method may be used, or a method such as a transfer using a difference in adhesive strength or a transfer accompanied by heat peeling may be used.
  • an anisotropic conductive paste (ACP) is applied to the surface of the mounting board 70.
  • ACF anisotropic conductive film
  • elements 32r, 32 g After arranging 32b on the substrate 70 via ACP or ACF, each element 32r, 32g, 32b may be pressed in the direction of the substrate 70 to heat using a heating and pressurizing device (not shown). As a result, the terminals of the elements 32r, 32g, and 32b can be connected to the circuit pattern of the mounting board.
  • the attachment force F3 on the attachment surface 16a of the adapter plate 16 by the transfer head 22 shown in FIG. 2B is larger than the fixing force F1 shown in FIG. 5B, and the protrusion of the stamp layer 12 with respect to the element 32r.
  • the adhesive force F2 of the portion 11 is larger than the fixing force F1. Therefore, the stamp tool 10 can easily pick up and convey the element 32r arranged on the surface of the substrate 30 from the substrate 30 without being left on the substrate 30 side.
  • the mounting force F3 on the mounting surface 16a of the adapter plate 16 by the transport head 22 shown in FIG. 2B is a main mounting force F3a corresponding to the suction force of the vacuum suction hole and a clamp mechanism as a sub-mounting means. It is the total with the auxiliary mounting force F3b according to 26. That is, in the present embodiment, only by providing the clamp mechanism 26 on the general transport head 22 having the vacuum suction hole, the mounting force F3 of the transport head 22 on the mounting surface 16a of the adapter plate 16 is measured by the element shown in FIG. 5B. It becomes easy to make the fixing force F1 of 32r to the substrate 30 larger than that of F1.
  • tapered surfaces 16c whose outer diameter becomes smaller toward the stamp layer 12 are formed on both side surfaces of the adapter plate 16 in the X-axis direction. Further, the claw portion 26a of the clamp mechanism 26 can be engaged with the tapered surface 16c. With this configuration, the claw portion 26a of the clamp mechanism 26 can be easily detachably engaged with the tapered surface 16c on the side surface of the adapter plate 16. Further, the mounting force F3 of the stamp tool 10 on the transport head 22 by the clamp mechanism 26 can be increased.
  • the guides installed on the upper part of the stage 82 shown in FIG. 6 are formed. Rough positioning of the stamp tool 10 in the X-axis direction along the inclined surface 89 of the member 88 becomes easy.
  • the maximum width of the adapter plate 16 in the X-axis direction is larger than the width of the support plate 14, so that the inclined surface 89 of the guide member 88 and the tapered surface 16c of the stamp tool 10 Is easier to engage.
  • the claw portion 26a of the clamp mechanism 26 can be easily detachably engaged with the tapered surface 16c on the side surface of the adapter plate 16.
  • the presence of the suctionable surface 14b on the support plate 14 of the stamp tool 10 enables the support plate 14 to be suctioned on the top surface 84 of the stage 82 as shown in FIG. 7, and the stamp layer 12 is accommodated in the recess. It is easy to seal and hold inside the 86.
  • the adsorptive surface 14b can be easily formed around the stamp layer 12 by forming the support plate 14 with a glass plate or the like.
  • the stamp tool 10 further has a support plate 14 to which the stamp layer 12 is fixed and the adapter plate 16 is replaceably attached.
  • a support plate 14 to which the stamp layer 12 is fixed can be replaced from the adapter plate 16 without replacing the entire stamp tool 10. Therefore, it becomes easy to prepare the stamp tool 10 having different types of stamp layers 12 at low cost.
  • the adapter plate 16 in common, it is not necessary to use different types of transfer heads according to the stamp tool, and the overall configuration of the transfer device can be simplified.
  • the stamp layer 12 is formed with a plurality of convex portions 11 corresponding to the elements 32r (32g, 32b), and the elements 32r (32g, 32b) are detachably adhered to the convex portions 11. Will be done. With this configuration, a large number of elements 32r (32g, 32b) can be taken out from the substrate 30 at the same time. In the method for manufacturing an element array of the present embodiment, an element array having a large number of elements 32r (32g, 32b) can be easily manufactured.
  • the installation stage 82 is replaceably mounted on the base 80. Therefore, when the stage 82 corresponding to the stamp tool 10 is prepared and replaced with a different type of stamp tool 10, only the stage 82 may be replaced. Since the flatness of the stage 82 is secured with respect to the base 80, it is not necessary to adjust the flatness of the stamp tool in order to replace the stamp tool 10.
  • the transfer head 22 can satisfactorily pick up the stamp tool 10 from the installation stage 82 without causing a suction error by the transfer head 22 or a gripping error by the clamp mechanism 26.
  • a shim plate for adjusting the parallelism of the support plate 14 between the stamp layer 12 and the adapter plate 16. 18 is intervening.
  • An inclined surface 14a is formed on a part of the side surface of the support plate, and the shim plate 18 is engaged with the inclined surface 14a so that the parallelism of the support plate 14 can be adjusted.
  • the parallelism of the support plate 14 can be adjusted by using the embodiment in which the shim plate 18 is installed between the support plate 14 and the adapter plate 16 via the adhesive layer 15.
  • the position where the shim plate 18 is installed is not limited to this.
  • the shim plate 18 may be installed over the entire peripheral edge of the adapter plate 16 or may be installed intermittently.
  • adhesive layers 15 are provided at the four corners of the adapter plate 16, and shim plates 18 are provided only at two locations on one side in the Y-axis direction via the adhesive layer 15. , May be provided between the adhesive surface 16b and the support plate 14.
  • the parallelism is adjusted by arranging the shim plate 18 on one of the opposite sides. Is possible. Further, if the adapter plate 16 (or the support plate 14) has a circular shape, the parallelism can be adjusted by arranging the shim plate 18 in one of the arc regions at a point-symmetrical position.
  • FIG. 1E when the thickness of the stamp layer 12 is different along the Y-axis direction, a shim is formed in the gap on one side in the Y-axis direction between the support plate 14 and the adapter plate 16.
  • the plate 18 can be arranged.
  • the mounting surface 16a and the stamp surface of the stamp layer 12 become parallel, and the parallelism can be adjusted.
  • FIG. 1E the thickness and inclination of the stamp layer 12, the shim plate 18, and the adhesive layer 15 are shown larger than they actually are in order to make the explanation easier to understand.
  • an elastically deformable engaging convex portion 26c is attached to the engaging surface 26b of the claw portion 26a of the chuck mechanism 26, and the engaging portion 26c thereof is engaged.
  • the convex portion 26c can be engaged with the tapered surface 16c of the adapter plate 16.
  • the engaging convex portion 26c is made of, for example, a spring material, and may project from the engaging surface 26b in an arc shape.
  • the engaging surface 26b does not necessarily have to be a flat surface, and may be a convex curved surface that can be engaged with the tapered surface 16c of the adapter plate 16.
  • Other configurations and effects of the transport device and the stamp tool of the present embodiment are the same as those of the first embodiment or the second embodiment, and detailed description thereof will be omitted.
  • the stamp tool is not limited to the stamp tool 10 of the above-described embodiment, and other stamp tools can be used.
  • the transport head 22 may be provided with at least one of an electrostatic suction mechanism, a fitting mechanism, and a screwing mechanism as an auxiliary mounting means other than the clamp mechanism 26. By providing these mechanisms in the transport head, the mounting force F3 of the adapter plate 16 by the transport head 22 on the mounting surface 16a can be made larger than the fixing force F1 of the element 32r (same for 32g and 32b) with respect to the substrate 30. It will be easier.
  • vacuum suction by the vacuum suction hole is used as the main mounting means of the transport head 22, but in the present invention, it is not always necessary to use vacuum suction, and the auxiliary mounting means such as the clamp mechanism 26 is used. Only, the stamp tool 10 may be detachably attached to the transport head 22.
  • the transfer device 20 was used for picking up the element 32r (32 g, 32b) from the element forming substrate 30, but the application is not limited to this, and the transfer device 20 is transferred from the substrate 30 by a laser lift method or the like. It may be used for picking up the element 32r (32g, 32b) from the substrate (sheet) with the adhesive layer.
  • the transport device 20 can also be used for picking up elements other than the elements 32r, 32g, and 32b for emitting red, green, and blue light.
  • Examples of other display elements include fluorescent elements and the like.
  • the other element is not limited to the display element, and may be an electronic element such as a light receiving element, a ceramic capacitor, a chip inductor, or a semiconductor element.
  • Second transfer substrate (sheet) 62 Adhesive layer 70 ... Mounting substrate 80 ... Base 82 ; Stage 83 ... Gas flow hole 84 ... Top surface 85 ... Suction hole 86 ... Storage recess 88 ... Guide member 89 ... Inclined surface 90 ... Positioning member 92 ... Tip surface

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、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を容易にすることができる搬送装置と、それらを用いた素子アレイの製造方法を提供すること。 【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。

Description

スタンプツール、搬送装置および素子アレイの製造方法
　本発明は、スタンプツール、搬送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 thermal 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。スタンプツールは、一般的な吸着機構付きヘッド（搬送ヘッド）の先端に交換可能に取り付けられる。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。
　この搬送ヘッドに取り付けられたスタンプツールの表面に形成してある粘着性の凸部を、ウエハ上のＬＥＤに接触させることでスタンプに移し替える。この際、スタンプツールが、ＬＥＤを固定しているウエハ表面に接触してしまうと、搬送ヘッドによるスタンプツールへの吸着力よりも、ウエハ表面によるスタンプツールへの接着力が勝ってしまうことによって、スタンプツールが搬送ヘッドから離脱してしまうおそれがある。
　特に搬送対象となる部品サイズが小さくなると、それに応じてスタンプツールの凸部のサイズも小さくなるため、凸部以外の平坦面がウエハ表面に接触する可能性は高まる。このスタンプツールの平坦面の接触が生じると、接触面積が増えることにつながるため、意図しない粘着力がスタンプツールに働くことにより、「スタンプツールがウエハなどの基板側に接着してしまい剥がせなくなる」という課題が生じる。
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、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を容易にすることができる搬送装置と、それらを用いた素子アレイの製造方法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。
　また、上記目的を達成するために、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（チャック機構とも言う）、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。
　好ましくは、前記アダプタ板の側面には、前記スタンプ層に向けて外径が小さくなるテーパ面が形成してある。また好ましくは、前記アダプタ板の側面に形成してあるテーパ面には、前記副装着手段が有するクランプ機構の爪部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。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（Ｆ３）を高めることができる。
　前記スタンプツールは、前記スタンプ層が固定されて、前記アダプタ板が交換自在に取り付けられる支持板をさらに有する。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。
　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。この接着層による接着力は、基板に対する搬送対象要素の固定力（Ｆ１）よりも大きいことが好ましい。
　前記搬送対象物は、基板の表面に形成してある複数の素子であってもよく、好ましくは、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、前記基板から同時に取り出すことができる。
　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搬送装置に用い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（基板はシートであってもよい／以下同様）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。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ってもよく、あるいは、アダプタ板１６の側面全周に沿ってテーパ面１６ｃが形成してあってもよい。
　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。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部が形成してあることが好ましい。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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、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 (20)

  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。
  11. 　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（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）よりも大きいことを特徴とする搬送装置。
  12. 　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）とを含む請求項１１に記載の搬送装置。
  13. 　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請求項１２に記載の搬送装置。
  14. 　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請求項１２または１３に記載の搬送装置。
  15. 　前記アダプタ板の側面には、前記スタンプ層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１１～１４のいずれかに記載の搬送装置。
  16. 　前記アダプタ板の側面に形成してあるテーパ面には、前記副装着手段が有するクランプ機構の爪部が係合可能になっている請求項１４または１５に記載の搬送装置。
  17. 　前記スタンプツールは、
    前記スタンプ層が固定され、前記アダプタ板が交換自在に取り付けられる支持板をさらに有する請求項１１～１６のいずれかに記載の搬送装置。
  18. 　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１７に記載の搬送装置。
  19. 　前記搬送対象物は、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１１～１８のいずれかに記載の搬送装置。
  20. 　請求項１１～１９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素子アレイの製造方法。
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