EP-4738025-A1 - METHOD FOR MANUFACTURING A TIMEPIECE COMPONENT

Abstract

La présente invention se rapporte à un procédé de fabrication d'au moins un composant horloger (1), dans lequel on fournit un substrat (100) comprenant une couche utile (10) en silicium, et on grave des cavités dans cette couche utile (10), par un premier côté (101) du substrat (100), sur au moins deux zones distinctes (A, B). La gravure est une gravure réactive profonde réalisée simultanément sur les différentes zones (A, B), avec une largeur nominale des cavités différente sur chaque zone. La gravure est stoppée à l'issue d'un temps t choisi de sorte qu'au moins une zone dite principale (A) est gravée sur l'épaisseur totale (e) de ladite couche utile (10) tandis qu'au moins une autre zone dite secondaire (B) est gravée sur une épaisseur intermédiaire (e') strictement inférieure à l'épaisseur totale (e) de la couche utile (10).

Inventors

• TILLE, NICOLAS
• Clivaz, Johannes

Assignees

• Sigatec SA

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20241105

Claims (18)

1. Procédé de fabrication d'au moins un composant horloger (1), comprenant les étapes : a) on fournit un substrat (100) présentant un premier côté (101) et un deuxième côté (102) opposés dans une direction transversale (Z), ledit substrat comprenant une couche utile (10) en silicium, d) on grave des cavités (CA, CB, C1, C2, C, CP) dans ladite couche utile (10), par le premier côté (101) du substrat (100), sur au moins deux zones distinctes (A, B, B1, B2), la gravure étant une gravure réactive profonde réalisée simultanément sur les dites au moins deux zones (A, B, B1, B2, avec une largeur nominale (l1, l2, L1, L2, L) des cavités différente sur chaque zone, et on stoppe ladite gravure à l'issue d'un temps t choisi de sorte qu'à l'issue de ce temps t au moins une zone dite principale (A) est gravée sur l'épaisseur totale (e) de ladite couche utile (10) tandis qu'au moins une autre zone dite secondaire (B) est gravée sur une épaisseur intermédiaire (e') strictement inférieure à l'épaisseur totale (e) de la couche utile (10).
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel au moins une zone principale (A) délimite un bord externe (4) du composant (1).
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel au moins une zone principale (A) délimite un trou traversant du composant (1).
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel au moins une zone secondaire (B) délimite une cavité borgne du composant (1).
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel à l'étape d), on grave au moins une zone principale ou secondaire (A, B, B1, B2) sur une partie seulement de son étendue de sorte à conserver sur ladite zone au moins une saillie résiduelle (R, R1, R2), et le procédé comprend une étape supplémentaire e) dans laquelle on élimine ladite saillie résiduelle (R, R1, R2).
6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel l'étape e) comprend une oxydation thermique et une désoxydation du substrat (100).
7. Procédé selon la revendication 6, comprenant, préalablement à l'étape e), une étape e0) de détermination de l'épaisseur de silicium à retirer lors de l'oxydation de l'étape e) en fonction de la largeur des saillies résiduelles (R, R1, R2).
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, dans lequel à l'étape d), on grave au moins une cavité provisoire (C1, C2, C) formant un motif régulier ou irrégulier et/ou un réseau, par exemple une spirale ou un quadrillage, et délimitant la ou les saillies résiduelle(s).
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, dans lequel à l'étape d), on grave au moins une cavité provisoire périphérique (CP) dont un bord forme un contour continu fermé sur lui-même délimitant extérieurement la zone.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel à l'étape d), on grave au moins une zone principale ou secondaire (A, B) sur toute son étendue.
11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel une ou chaque zone primaire (A) ou secondaire (B) présente une forme circulaire ou carrée ou une forme de bande de largeur sensiblement constante.
12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel la durée t est ajustée en fonction de la ou les épaisseurs intermédiaires (e', e1', e2') souhaitées.
13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, dans lequel la durée t est déterminée avant l'étape d), notamment par calcul ou empiriquement.
14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, comprenant en outre, préalablement à l'étape d), une étape c) dans laquelle on prépare un masque (50) pour la gravure de chaque zone principale (A) et secondaire (B).
15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, dans lequel le substrat de l'étape a) comporte ladite couche utile (10), une couche intermédiaire (30) d'oxyde et une couche de rigidification (20) superposées dans la direction transversale (Z), entre le premier (101) et le second côté (102) du substrat (100).
16. Procédé selon la revendication 15, comprenant en outre, après l'étape d), une étape f) dans laquelle on élimine la couche intermédiaire (30) du substrat (100) au moins en regard dudit composant horloger (1).
17. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, dans lequel à l'étape d), on grave la couche utile pour former le composant avec des dimensions supérieures à des dimensions finales cibles pour ledit composant.
18. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, dans lequel la profondeur des cavités gravées sur une zone secondaire est au moins égale à 50 microns.

Description

Domaine technique de l'invention La présente invention se rapporte au domaine de l'horlogerie. Plus précisément, elle concerne un procédé de fabrication d'un composant horloger, notamment d'un composant horloger en silicium. État de la technique Certaines applications du domaine de l'horlogerie requièrent l'utilisation de composants complexes. Un composant complexe comporte par exemple une ou plusieurs cavités borgnes, par exemple destinées à alléger sa structure et/ou réduire son inertie et/ou à créer des fonctions mécaniques. Aussi, depuis quelques années, on a commencé à utiliser le silicium pour la fabrication des composants horlogers. Des techniques ont donc également été développées pour permettre la fabrication de composants complexes en silicium. Les composants multiniveaux font partie des composants silicium complexes. Un procédé de fabrication de composants horlogers multiniveaux est par exemple décrit dans la demande de brevet EP 4 283 408 de la demanderesse. Selon ce procédé, une plaquette monolithique en silicium est gravée par l'un de ses côtés, puis le côté gravé est recouvert d'une couche d'arrêt de gravure et, enfin, la plaquette est gravée par son second côté, au moins localement jusqu'à ladite couche d'arrêt. Mais ce procédé reste relativement complexe. Résumé de l'invention La présente invention propose un nouveau procédé pour la fabrication de composants multiniveaux en silicium, qui soit une alternative au procédé connu de l'art antérieur et qui soit notamment plus simple de mise en oeuvre. Dans ce but, l'invention a pour objet un procédé de fabrication d'au moins un composant horloger, comprenant les étapes : a) on fournit un substrat présentant un premier côté et un deuxième côté opposés dans une direction transversale, ledit substrat comprenant une couche utile en silicium,d) on grave des cavités dans ladite couche utile, par le premier côté du substrat, sur au moins deux zones distinctes, la gravure étant une gravure ionique réactive profonde réalisée simultanément sur les dites au moins deux zones, avec une largeur nominale des cavités différente sur chaque zone, et on stoppe ladite gravure à l'issue d'un temps t choisi de sorte qu'à l'issue de ce temps t au moins une zone dite principale est gravée sur l'épaisseur totale de ladite couche utile tandis qu'au moins une autre zone dite secondaire est gravée sur une épaisseur intermédiaire strictement inférieure à l'épaisseur totale de la couche utile. Les étapes a) et d) sont typiquement réalisées dans cet ordre, avec interposition éventuelle d'autres étapes complémentaires. Les composants obtenus à l'aide du procédé selon l'invention sont des composants monolithiques en silicium. Par composant monolithique on entend ici un bloc massif fait d'un seul matériau. Le procédé selon l'invention peut notamment, mais non limitativement, être mis en oeuvre pour la fabrication d'ancres, de roues, de balanciers, de plateaux, d'aiguilles, de cadrans, de spiraux ou encore d'éléments à lame(s) flexible(s). Il peut aussi être mis en oeuvre pour la fabrication simultanée, sur un même substrat, d'une pluralité de composants horlogers de même type ou de types différents, et de même forme ou de formes différentes. Le procédé selon l'invention permet la fabrication d'un composant horloger à au moins deux niveaux, autrement dit un composant délimité transversalement par une face supérieure, une face inférieure et au moins une surface intermédiaire entre lesdites faces supérieure et inférieure. Au droit de chaque zone secondaire, le composant a une épaisseur égale à la différence entre l'épaisseur totale de la couche utile et l'épaisseur intermédiaire gravée sur ladite zone. Un composant obtenu grâce au procédé selon l'invention est par exemple muni d'une ou plusieurs cavités borgnes de forme quelconque. La surface de fond d'une telle cavité est une surface intermédiaire telle que définie précédemment. Le procédé selon l'invention permet de former différents niveaux du composant, ou au moins des parties de ces différents niveaux, au cours d'une même étape d) de gravure. L'étape d) peut permettre de former tout ou partie du composant horloger. Autrement dit, à l'issue de l'étape d), le ou chaque composant peut être entièrement formé, avec ses au moins deux niveaux, ou le procédé peut comporter des étapes supplémentaires avant ou après l'étape d), et destinées à compléter la formation du composant. A l'étape d), la couche utile peut être gravée pour former le composant d'emblée avec ses dimensions finales cibles. Comme alternative, la couche utile peut être gravée pour former le composant avec des dimensions supérieures à ces dimensions finales cibles. Cette alternative est particulièrement avantageuse dans le cas où au moins une séquence d'oxydation-désoxydation du composant ou du substrat portant ledit composant est prévue à l'issue de la gravure. La gravure utilisée lors de l'étape d) est une gravure ionique réactive profonde aussi connue sous le nom de