以下、本発明を実施するための最良の形態� ��ついて、図面を参照しながら詳しく説明す� ��。なお、同一の構成要素には同一の参照番� ��を付して、説明を省略する。
 図1は、本発明の一実施形態に係る基板温度 制御装置用ステージを示す平面図であり、図 2は、図1に示す一点鎖線II-IIにおける断面図� �ある。基板温度制御装置は、半導体ウエハ� �液晶パネル等の基板の処理工程において基� �の温度を制御する装置であり、基板を載置� �るために用いられるステージ1を有している� ��以下においては、直径300mmの半導体ウエハ� �ステージ1上に載置される場合について説明� ��る。

 図1及び図2に示すように、基板温度制御� �置のステージ1は、円盤形状のプレート10を� �んでおり、プレート10には、高さが100μm程度 の複数の突起11が設けられている。ウエハが� ��テージ1上に載置される場合には、それらの 突起11がウエハを支えて、ウエハとプレート1 0との間に100μm程度のギャップを形成し、ウ� �ハがプレート10に接触することを防止してい る。これにより、プレート10に付着している� ��染物からウエハが保護される。プレート10� �周辺部には、ウエハの位置がずれないよう� �するための複数のウエハガイド12が設けられ 、ステージ1上に載置されたウエハの位置を� �定している。

 図2を参照すると、プレート10には、ウエ� ��を加熱するための円形シート状(面状)のヒ� �タ20が取り付けられており、ヒータ20の配線� ��ためにターミナル・プレート30が設けられ� �いる。プレート10及びヒータ20は、プレート� ��定ネジ41によって、樹脂リング42及びプレー ト支柱43を介してベースプレート50に固定さ� �ている。樹脂リング42を用いることにより、 プレート10とベースプレート50との間で断熱� �図られると共に、プレート10が樹脂リング42� ��を滑ることにより、ベースプレート50に対� �てある程度移動可能となっている。ベース� �レート50の周囲には、外周カバー60が取り付� ��られている。ステージ1は、基板温度制御装 置のケース内に収納される。

 図3は、本発明の一実施形態に係る基板温度 制御装置用ステージのプレート及びヒータを 概略的に示す断面図である。
 プレート10は、薄いアルミニウム材(A5052)で� ��製されており、長い直径が340mmで短い直径� �330mmの円錐台の形状を有している。熱変形を 防止するために、ヒータ20が接着される部分� ��除いてプレート10に表面処理(本実施形態に� ��いては、アルマイト処理)を施すことにより 、アルマイト層10aが形成されている。本実施 形態においては、6mmの厚さを有するプレート 10に対して、15μm~30μm、望ましくは20μmの厚さ を有するアルマイト層10aが形成される。

 ヒータ20は、ポリイミドの絶縁膜21と、絶 縁膜21上にパターン形成されたステンレス鋼� ��(SUS304)の薄膜の電熱線22と、電熱線22を被覆� ��るポリイミドの絶縁膜23とによって構成さ� �る。ここで、絶縁膜21の厚さは50μmであり、� ��熱線22の厚さは20μmであり、絶縁膜23の厚さ� ��、薄い部分で25μmである。絶縁膜21及び23の� ��リイミドの表面は、300℃以上に加熱される� ��他の部材に接着(熱融着)するように改質さ� �ており、プレート10と絶縁膜21と絶縁膜23と� �ホットプレスすることによって、これらが� �いに接着されている。

 アルミニウムは比較的柔らかく、ステン� ��スやポリイミドよりも線膨張係数が大きい� ��で、アルマイト層10aが無い場合には、ヒー� ��20によってプレート10が加熱されると、プレ ート10の図中上側が凸となるような変形が生� ��る。その変形量は、250℃において200μm程度� ��大きく、ウエハとプレート10との間のギャ� �プ(100μm程度)を超えてしまう。この問題に対 し、プレート10の上面に所定の厚さを有する� ��ルマイト層10aを形成することによって、ア� ��ミニウムの熱膨張が抑えられ、ポリイミド� ��絶縁膜21やステンレス薄膜の電熱線22の熱膨 張と拮抗するようになって、加熱によるプレ ート10の変形が低減される。また、プレート1 0と絶縁膜21と絶縁膜23とをホットプレスによ� ��て熱融着させる工程において、線膨張係数� ��違いにより生じる製造時の熱変形も、上記� ��造によって低減することができる。

 図4は、本発明の一実施形態の変形例に係る 基板温度制御装置用ステージのプレート及び ヒータを概略的に示す断面図である。
 この例においては、プレート10の全面にア� �マイト処理を施すことによりアルマイト層10 a及び10bが形成されるが、プレート10の下面に 形成されるアルマイト層10bの厚さが、プレー ト10の上面に形成されるアルマイト層10aの厚� ��よりも小さくなっている。即ち、プレート1 0の上面のアルマイト層10aが、プレート10の下 面のアルマイト層10bよりも厚く形成される。 この例においても、プレート10の厚さは6mmで� ��るが、プレート10の上面のアルマイト層10a� �厚さを、プレート10の下面のアルマイト層10b の厚さよりも、15μm~30μm、望ましくは20μmだ� �大きくすることにより、プレート10の上側の 膨張が抑えられる。

 次に、プレートの温度変化による変形量を� ��定及び解析により求めた結果について説明� ��る。
 図5は、プレートの温度変化による変形量の 測定結果を示す図である。図5において、横� �(x軸)は、プレートの温度(℃)を表しており、 縦軸(y軸)は、プレート中心の相対位置変化(μ m)を表している。プレート中心の相対位置変� ��が正の値となる場合には、図3又は図4に示� �プレート10の図中上側が凸となるように変形 が生じ、プレート中心の相対位置変化が負の 値となる場合には、プレート10の図中上側が� ��となるように変形が生じることになる。

 図5に示す直線Aは、図3に示すプレート10� �上面にアルマイト層10aが形成されていない� �合(アルマイト層の厚さ0μm)における測定結� �を線形近似したものである。なお、図4に示� ��プレート10の上面に形成されるアルマイト� �10aの厚さと下面に形成されるアルマイト層10 bの厚さとが等しい場合にも、これに近い結� �となる。

 また、直線Bは、図3に示すプレート10の上 面に厚さ15μmのアルマイト層10aが形成されて� ��る場合における測定結果を線形近似したも� ��である。なお、図4に示すプレート10の上面� ��形成されるアルマイト層10aが下面に形成さ� ��るアルマイト層10bよりも15μm厚い場合にも� �これに近い結果となる。

 さらに、直線Cは、図3に示すプレート10の 上面に厚さ30μmのアルマイト層10aが形成され� ��いる場合における測定結果を線形近似した� ��のである。なお、図4に示すプレート10の上� ��に形成されるアルマイト層10aが下面に形成� ��れるアルマイト層10bよりも30μm厚い場合に� �、これに近い結果となる。

 図6は、250℃におけるプレートの変形量の 解析結果を測定結果と比較して示す図である 。図6において、横軸(x軸)は、図3に示すプレ� ��ト10の上面に形成されるアルマイト層10aの� �さ(μm)を表しており、縦軸(y軸)は、プレート 中心の相対位置変化(μm)を表している。ここ� ��、黒い三角のポイントは、シミュレーショ� ��による値を表しており、黒い丸のポイント� ��、実測による値を表している。

 図7は、プレートの変形量の解析において 使用された物性値を示す図である。温度変化 によるプレートの変形量は、プレート及びヒ ータを構成する各材料の線膨張係数、ヤング 率、(ポアソン比)、及び、厚さに基づいて算� ��することができる。解析条件としては、温� ��23℃において変形がないものとし、温度変� �による変形を2次元軸対象として定常状態に� ��いて求めた。また、電熱線となるステンレ� ��薄膜は、厚さ20μmで一様に形成されている� �のとした。

 図5及び図6から分るように、図3に示すプ� ��ート10の上面に形成されるアルマイト層10a� �厚さが15μm~30μmである場合に、プレート10の� ��形量が特に小さくなる。その場合に、プレ� ��ト10の厚さは6mmであるから、アルマイト層10 aの厚さはプレート10の厚さの0.25%~0.5%に相当� �る。

 また、プレート10の厚さを4mmとしてシミ� �レーションを行ったところ、同様に、アル� �イト層10aの厚さが15μm~30μmである場合に、プ レート10の変形量が特に小さくなることが分� ��た。その場合に、アルマイト層10aの厚さは� ��レート10の厚さの0.375%~0.75%に相当する。従� �て、これらのことから、アルマイト層10aの� �さをプレート10の厚さの0.25%~0.75%とすれば、� ��レート10の変形量が小さくなるという効果� �得られる。特に、アルマイト層10aの厚さが20 μm付近である場合に、プレート10の変形量が� ��ロに近付くので、アルマイト層10aの厚さを� ��レート10の厚さの0.33%~0.5%とすることが望ま� ��い。

 同様に、図4に示すプレート10の上面に形� ��されるアルマイト10aをプレート10の下面に� �成されるアルマイト10bよりも15μm~30μm厚くす る場合に、プレート10の変形量が特に小さく� ��る。プレート10の厚さが6mmである場合には� �アルマイト層の厚さの差がプレート10の厚さ の0.25%~0.5%に相当し、プレート10の厚さが4mmで ある場合には、アルマイト層の厚さの差がプ レート10の厚さの0.375%~0.75%に相当する。従っ� ��、これらのことから、アルマイト層の厚さ� ��差をプレート10の厚さの0.25%~0.75%とすれば、 プレート10の変形量が小さくなるという効果� ��得られる。特に、アルマイト層の厚さの差� ��20μm付近である場合に、プレート10の変形量 がゼロに近付くので、アルマイト層の厚さの 差をプレート10の厚さの0.33%~0.5%とすることが 望ましい。

 以上の実施形態においては、母材がアルミ� ��ウムのプレートに、表面処理としてアルマ� ��ト処理を施すことによりアルマイト層を形� ��する場合について説明したが、本発明はこ� ��に限らない。例えば、母材としてシリコン( Si)を用いて、表面処理として酸化処理を施す ことによりシリコン酸化膜(SiO ₂ )を形成しても良いし、表面処理として窒化� �理を施すことによりシリコン窒化膜(SiN)を形 成しても良い。母材の片面又は両面にこれら の膜を形成する場合に、膜の厚さを調整する ことによって、プレートの熱変形を低減する ことができる。あるいは、母材の片面を所定 の厚さでショットブラストしても良いし、母 材の両面をショットブラストする場合に処理 厚さを面毎に変更しても良い。また、母材の 片面に所定の厚さで金メッキ等のメッキを施 しても良いし、母材の両面にメッキを施す場 合にメッキ厚を面毎に変更しても良い。