EP-4738019-A1 - METHOD FOR MANUFACTURING CLOCK COMPONENTS

Abstract

Procédé de fabrication de composants horlogers (100), comprenant les étapes consistant à : (a) se munir d'une plaquette (10) comprenant une couche de support (20), une couche de travail (30) et une couche enterrée (40) formée en graphène et séparant la couche de travail (30) de la couche de support (20), (b) graver au moins une partie des composants horloger dans la couche de travail (30), (c) séparer la couche de travail (30) de la couche de support (20) et/ou de la couche enterrée (40) formée en graphène.

Inventors

• Chabart, Mickaël
• THEYTAZ, OLIVIER

Assignees

• Richemont International S.A.

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20241031

Claims (16)

1. Procédé de fabrication de composants horlogers (100), comprenant les étapes consistant à : (a) se munir d'une plaquette (10) comprenant une couche de support (20), une couche de travail (30) et une couche enterrée (40) formée en graphène et séparant la couche de travail (30) de la couche de support (20), (b) graver au moins une partie des composants horloger dans la couche de travail (30), (c) séparer la couche de travail (30) de la couche de support (20) et/ou de la couche enterrée (40) formée en graphène.
2. Procédé de fabrication selon la revendication 1, dans lequel l'étape (c) comprend une étape de séparation mécanique pour séparer la couche de travail (30) de la couche de support (20) et/ou de la couche enterrée (40).
3. Procédé de fabrication selon la revendication 2, dans lequel l'étape (c) comprend une étape consistant à apposer un applicateur de contrainte (91) ou une interface de traction comme une bande adhésive (92) sur au moins une partie de la couche de travail (30).
4. Procédé de fabrication selon la revendication 3, dans lequel l'étape (c) comprend une étape consistant à appliquer un effort d'arrachement sur l'applicateur de contrainte (91) pour séparer la couche de travail (30) de la couche de support (20) et/ou de la couche enterrée (40).
5. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 3 ou 4, dans lequel l'étape (c) comprend une étape consistant à apposer une interface de traction sur au moins une partie de l'applicateur de contrainte (91), comme par exemple une étape consistant à apposer une bande adhésive (92) sur l'applicateur de contrainte (91).
6. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 2 à 5, dans lequel l'étape (c) comprend une étape consistant à insérer un coin, comme par exemple une lame (93), entre la couche de travail (30) de la couche enterrée (40).
7. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel l'étape (c) est suivie par une étape consistant à réutiliser la couche de support (20), et optionnellement la couche enterrée (40), pour supporter une nouvelle couche de travail (30') afin de fabriquer d'autres composants horlogers (100).
8. Procédé de fabrication selon la revendication 7, dans lequel la nouvelle couche de travail (30') est directement formée sur la couche enterrée (40) conservée, de préférence dans lequel la nouvelle couche de travail (30') est formée par croissance épitaxiale depuis la couche enterrée (40) conservée, ou dans lequel la nouvelle couche de travail (30') est rapportée sur la couche enterrée (40) conservée, par exemple avec application d'une pression contrôlée.
9. Procédé de fabrication selon la revendication 7, dans lequel la réutilisation de la couche de support (20) comprend : - optionnellement, l'élimination de la couche enterrée (40), - la formation d'une nouvelle couche enterrée (40) en graphène, - la formation de la nouvelle couche de travail (30') sur la nouvelle couche enterrée (40).
10. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 1 à 9, dans lequel l'étape (a), ou la réutilisation de la revendication 7, comprend une étape consistant à former la couche enterrée (40) sur la couche de support (20).
11. Procédé de fabrication selon la revendication 10, dans lequel l'étape (a), ou la réutilisation de la revendication 7, comprend une étape consistant à former directement la couche enterrée (40) sur la couche de support (20), par exemple par croissance épitaxiale.
12. Procédé de fabrication selon la revendication 10, dans lequel l'étape (a), ou la réutilisation de la revendication 7, comprend les étapes consistant à : - former la couche enterrée (40) sur un substrat donneur (21), - transférer la couche enterrée (40) depuis le substrat donneur (21) vers la couche de support (20).
13. Procédé de fabrication selon la revendication 12, dans lequel l'étape de transfert de la couche enterrée (40) depuis le substrat donneur (21) vers la couche de support (20) comprend les étapes consistant à : - attacher à la couche enterrée (40) encore disposée sur le substrat donneur (21) un film support comprenant par exemple un film épais de poly(méthacrylate de méthyle), de préférence dissoudre le substrat donneur, s'il est métallique dans de l'acide, transférer la couche enterrée (40) depuis le substrat donneur (21) vers la couche de support (20), et dissoudre le film support une fois la couche enterrée (40) disposée sur la couche de support (20), ou - fixer à la couche enterrée (40) encore disposée sur le substrat donneur (21 ) une couche de tampon comprenant un matériau élastomère tel que le polydiméthylsiloxane, décaper le substrat donneur (21), transférer la couche enterrée (40) vers la couche de support (20), et détacher, par exemple mécaniquement la couche de tampon de la couche enterrée (40) disposée sur la couche de support (20), ou - fixer à la couche enterrée (40) encore disposée sur le substrat donneur (21) une couche autodécollante comprenant par exemple du polystyrène ou du poly(isobutylène) ou du téflon, placer un tampon en contact avec la couche autodécollante, graver le substrat donneur (21) pour laisser libre l'ensemble tampon-couche autodécollante-couche enterrée (40), transférer la couche enterrée (40) depuis le substrat donneur (21) vers la couche de support (20), et une fois la couche enterrée (40) disposée sur la couche de support (20), détacher, par exemple mécaniquement le tampon et dissoudre la couche autodécollante, par exemple avec de l'acétone.
14. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 10 à 13, dans lequel, une fois la couche enterrée (40) formée sur la couche de support (20), l'étape (a), ou la réutilisation de la revendication 7, comprend la formation de la couche de travail (30) sur la couche enterrée (40), par exemple par croissance épitaxiale.
15. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 1 à 14, dans lequel la couche enterrée (40) comprend une seule monocouche de graphène, ou une pluralité de monocouches de graphène.
16. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 1 à 15, comprenant une étape consistant à : (d) effectuer au moins une opération de fabrication sur les composants horlogers (100) de la couche de travail (30) séparée, en manipulant la couche de travail (30) seule ou accouplée à une plaque support et/ou en effectuant une opération ou un traitement sur au moins une face des composants horlogers (100) libérée de la couche enterrée et de préférence sur une face supérieure et une face inférieures des composants horlogers (100).

Description

Domaine technique de l'invention La présente invention concerne de manière générale la fabrication de composants horlogers, et en particulier, l'invention concerne la fabrication de composants horlogers à partir d'un substrat de base qui comprend au moins une couche de support et une couche de travail supportée par la couche de support et dans laquelle les composants horlogers sont gravés. Un tel procédé de fabrication comprend généralement des étapes de micro-fabrication incluant la lithographie et la gravure d'une plaquette comprenant une couche en silicium pour former les motifs des composants horlogers ainsi que des étapes de fabrication postérieures à la gravure telles que la libération des composants et le lissage des surfaces gravées État de la technique La fabrication de composants horlogers en silicium tels que, mais de façon non limitative, des ressorts spiraux, des cames, des ressorts, des cliquets, des roues et des ancres en utilisant des procédés de micro-fabrication est bien connue. Avantageusement, plusieurs centaines de composants horlogers peuvent être fabriqués sur une seule plaquette (en anglais « wafer ») en utilisant ces technologies. Il est, par exemple, connu de réaliser une pluralité de résonateurs en silicium avec une très haute précision en utilisant des procédés de photolithographie et d'usinage par gravure dans une plaquette en silicium. Les procédés de réalisation de ces composants horlogers utilisent généralement des plaquettes de silicium monocristallin, mais des plaquettes en silicium polycristallin ou silicium amorphe sont également utilisables. Le silicium est un matériau diamagnétique, et son utilisation pour la fabrication de composants horlogers, et notamment pour les composants de l'organe régulateur d'un mouvement de montre mécanique, est avantageuse car aucun effet rémanent n'est observé après l'exposition de ce matériau aux champs magnétiques. De plus, les variations du module d'Young d'un composant horloger en silicium en fonction de la température peuvent être compensées par l'ajout d'une couche d'oxyde sur le composant. Quand les composants horlogers sont réalisés à partir d'une plaquette en silicium monocristallin, l'une quelconque des trois orientations cristallines <100>, <110> ou <111 > peut être utilisée. Les plaquettes de silicium peuvent être proposées sous forme de couche simple sans couche de support, par exemple des plaquettes simples de type SSP (« Single Side polished » en anglais) ou de type DSP (« Dual Side Polished » en anglais). Le document EP3495894 décrit un procédé de fabrication de composants horlogers en silicium utilisant une telle plaquette comprenant une couche simple en silicium sans couche de support. Selon ce document, la plaquette simple a une épaisseur sensiblement égale à l'épaisseur maximale des composants horlogers à fabriquer, et pour former les composants horlogers, on effectue une étape de gravure dans toute l'épaisseur de la plaquette, la totalité du matériau du composant présent dans la plaquette étant ainsi utilisée pour former les composants horlogers, sans fonction de support dans la plaquette. Après leur formation, les composants horlogers ne sont supportés structurellement que par des ponts de liaison fins qui les maintiennent attachés aux parties subsistantes de la couche simple en silicium, et il est possible d'effectuer des étapes de fabrication subséquentes sur la quasi-totalité de la surface externe des composants sans qu'il soit nécessaire d'effectuer une étape de libération des composants auparavant. Cependant, dans le procédé de fabrication du document EP3495894, l'étape de gravure est délicate car elle a lieu dans une plaquette relativement mince, et donc fragile, sans aucun support. Selon d'autres approches et pour palier notamment le problème susmentionné de défaut de support des plaquettes simple couche, des plaquettes SOI (« silicon-on-insulator » en anglais) sont aussi souvent utilisées pour la fabrication de composants horlogers. Une plaquette SOI comprend une couche de travail en silicium (la couche « device » en anglais) dans laquelle les composants horlogers sont fabriqués, une couche de support typiquement en silicium qui sert de substrat ou de support lors de la fabrication des composants (la couche « handle » en anglais), et une couche d'oxyde de silicium enterrée qui se trouve entre les deux couches de silicium (la couche « buried oxide layer » ou BOX en anglais). La surface de la couche de travail et éventuellement la surface de la couche de support peuvent également être polies pour faciliter des étapes de lithographie sur ces couches. Après les étapes de lithographie et de gravure pour initialement former les composants horlogers dans la couche de travail d'un wafer SOI, ces derniers sont normalement libérés de la couche de support et de la couche d'oxyde enterrée de la plaquette SOI en utilisant des techniques de micro-fabrication afin de faciliter des étapes de fabrication subséquentes. De cette