CH716593A2 - Pièce de microtechnique et sa méthode de fabrication. - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne une méthode de fabrication d'un composant en diamant (9) comprenant les étapes suivantes a. réalisation d'une découpe dans une plaquette en diamant par une méthode de découpe laser; b. réalisation du lissage des flancs (93) de la pièce (9) découpée dans la plaquette à l'aide d'une méthode de gravure par plasma, et/ou RIE, et/ou thermique ou tout autre méthode de gravure sèche, en utilisant au moins un gaz parmi les gaz rares (hélium, Néon, Argon, Krypton or Xénon), les gaz oxydants, les gaz halogénés, l'azote, l'hydrogène ou une combinaison de ces gaz, ou tout autre gaz permettant de graver le diamant pour lisser sa surface jusqu'à obtention d'une rugosité Ra inférieure à 100nm, de préférence en dessous de 50 nm et plus préférablement à 20nm. L'invention concerne également une pièce en diamant (9) réalisée par la méthode de fabrication de l'invention.

Description

Description

Domaine de l'invention

[0001] L'invention concerne le domaine general de la microtechnique et notamment la fabrication de pieces en diamant en utilisant une combinaison de laser pulse et de gravure plasma. L'invention concerne plus particulierement une methode qui permet ä l'aide de ces deux techniques, utilisees successivement ou simultanement, de fabriquer des composants en diamant monocristallin ou polycristallin, qui present un niveau de precision et de finition de tres bonne qualite (faible rugosite et excellent rapport de forme)

[0002] L'invention concerne egalement des microcomposants tels que des pieces d'horlogerie realises par les procedes de l'invention

[0003] Les composants de l'invention trouvent une application particuliere dans Industrie horlogere, notamment pour la fabrication de composants de mouvements ou d'elements decoratifs de montres.

Etat de la technique

[0004] Les composants micromecaniques sont connus et utilises depuis des decennies dans l'horlogerie ou dans le domaine des capteurs.

[0005] Dans une grande majorite de cas, les composants horlogers sont fabriques en acier ou dans des alliages de type laiton et sont produits par des methodes telles que l'usinage, l'emboutissage ou d'autres methodes classiques de decoupe. II existe egalement des dispositifs electromecaniques (MEMS), qui sont la plupart du temps fabriques ä partir de Substrats de silicium et de methodes classiques de photolithographie.

[0006] Dans le cas oü les composants micromecaniques doivent glisser l'une sur l'autre, un lubrifiant est ajoute pour ameliorer les conditions de frottement et eviter une usure prematuree des composants. Les lubrifiants ont tendance au cours du temps ä perdre leurs proprietes et les microsystemes dans lesquels ils sont utilises necessitent donc une maintenance non voulue.

[0007] Une solution alternative ä l'utilisation des lubrifiants est de deposer une couche ä base de carbone sur le Substrat. Les Solutions proposees consistent en l'utilisation de couches de carbone amorphe, DLC deposes sur acier, ou de diamant nanocristallin sur des pieces en silicium. Dans les deux cas, les couches de carbone peuvent s'user avec le temps et donc entrainer egalement des operations de maintenance.

[0008] Le document Le brevet EP 1622826 B1 decrit un procede de fabrication d'un composant micromecanique consistant en la Separation d'une premiere couche de diamant sur un materiau de Substrat, la structuration d'une arete formant un flanc par au moins une etape de gravure en utilisant un masque de gravure sur une premiere surface, qui est attaquee separement ou simultanement ä la premiere couche, et dans lequel le rapport des vitesses de gravure de la premiere couche et du masque de gravure est ajuste de teile Sorte qu'une arete essentiellement rectangulaire est formee. Cependant ce procede ne permet absolument pas d'obtenir des rugosites inferieures ä 100nm pour des epaisseurs des pieces de plus de 100pm, ce qui rend son Utilisation tres limitee. Dans le domaine de l'horlogerie par exemple, l'epaisseur des pieces est typiquement plus grande que 100pm, voir plus grande que 300pm.

[0009] La meilleure solution est donc d'utiliser directement une piece massive en carbone et plus particuliere sous sa forme diamant. En effet, le diamant presente des proprietes mecaniques et d'autolubrification exceptionnelles et il constitue donc un materiau ideal pour ce type d'applications.

[0010] Cependant la mise en forme de pieces de diamant est relativement complexe notamment pour obtenir des pieces de petites dimensions avec precisions micrometriques et des flancs avec une precision angulaire inferieur au degre. II faut egalement que les zones en contact presentent des rugosites moyenne de surface inferieures ä 50 nm et idealement de 10 ä 20nm, pour minimiser le coefficient de frottement et le taux d'usure des pieces.

[0011] L'utilisation des methodes de type photolithographie et gravure, largement utilisees pour la fabrication des MEMS en silicium, est une methode possible Elle permet d'obtenir des pieces de grandes precisions dimensionnelles, mais il est souvent observe une derive de la pente des flancs pendant la gravure, notamment pour des epaisseurs de pieces superieure ä 100pm. De plus, cette methode necessite l'utilisation de nombreux equipements tres onereux installes dans un environnement ultra-propre, ce qui est peu compatible avec les exigences industrielles.

[0012] La decoupe par laser est une methode tres versatile. Elle est tres utilisee pour decouper du diamant pour la joaillerie ou pour des outils de haute precision. Les machines de decoupe laser de derniere generation permettent de realiser des pieces avec des precisions compatibles avec les exigences demandees. Cependant l'etat de surface apres decoupe laser n'est pas suffisamment bon (rugosite elevee) pour permettre l'utilisation immediate des pieces ainsi decoupees. Une etape supplementaire est donc indispensable pour rendre la surface de la piece decoupee propre et exempte de toutes particules generees pendant la decoupe laser, mais aussi pour obtenir une surface lisse notamment sur les zones en frottement.

[0013] La forme du faisceau laser est souvent conique, ce qui rend difficile l'obtention de flancs avec une grande precision angulaire. II existe des dispositifs mecaniques (tete gyroscopique) permettant de compenser la forme du faisceau laser, mais ces dispositifs s'averent souvent insuffisants dans le cas de pieces de geometrie complexe.

[0014] Des systemes de decoupe qui utilisent des laser guides par jet d'eau permettent quant ä eux, gräce ä un faisceau non divergent, d'obtenir des flancs droits sur des epaisseurs de plusieurs millimetres, mais les surfaces obtenues n'ont en aucun cas des rugosites inferieures ä 100nm.

Objet de l'invention

[0015] La presente invention propose une methode pour realiser des pieces de microtechniques en diamant, tel que des composants d'horlogerie. La methode de l'invention permet des realiser des microcomposants qui ont une epaisseur plus grande que 10Opm et presentant une rugosite inferieure ä 10Onm, voir inferieur ä 50nm et idealement comprise entre 10 et 20nm, sur toute les surfaces des microcomposants, plus particulierement sur les flancs.

[0016] Un autre but de l'invention est de procurer des composants realises par le procede de l'invention.

[0017] Ainsi, la presente invention a pour objet un procede et une piece en diamant comprenant les caracteristiques enoncees aux revendications 1 ä 15

Descriptifs des figures

[0018] L'invention sera mieux comprise ä la lecture de la description detaillee d'un exemple de realisation faite en reference aux figures annexees parmi lesquelles :

- La figure 1 presente un diamant brüt;

- La figure 2 presente la decoupe dans un diamant brüt d'une plaquette ayant deux faces paralleles ;

- La figure 3 presente une plaquette brüte apres decoupe d'un diamant brüt;

- La figure 4 presente une plaquette polie sur au moins une de ses deux faces inferieure et superieure, et d'epaisseurcontrölee ;

- La figure 5 presente un Substrat sur lequel une couche de diamant polycristallin est deposee par CVD ;

- La figure 6 presente une couche de diamant polycristallin autosupportee apres que son Substrat a ete retire

- La figure 7 presente une couche de diamant polycristallin resultant du polissage d'au moins une des deux faces paralleles superieure et inferieure de la couche de diamant polycristallin autosupportee. Un Substrat de diamant polycristallin est ainsi obtenu ;

- La figure 8 represente une plaquette de diamant dans laquelle un composant est decoupe par laser;

- La figure 9 represente un composant micromecanique brüt obtenu apres decoupe laser;

- La figure 10 represente un composant micromecanique lisse apres post-traitement. Le composant est delimite par saface superieure et inferieure, et toutes ses faces laterales ;

- La figures 11A et 11B presentent des etapes de procede pour obtenir une plaque polie sur laquelle une couche mincea ete deposee au moins sur sa face superieure. La figure 11A montre une vue de % superieur et la figure 11B une vue en coupe. Une plaquette revetue obtenue est illustree ;

- La figure 12 represente une plaquette revetue apres decoupe laser et une tranche decoupee. Une plaquette revetueet decoupee obtenue est illustree ;

- La figure 13 montre une piece apres gravure du diamant et sa tranche gravee ;

- La figure 14 montre une piece apres gravure d'une couche mince. Une plaquette decoupee obtenue est illustree ;

- Les figure 15a,b montre une piece decoupee comportant un revetement,. La figure 15c montre un agrandissement duflanc de la piece de la Figure 15b illustrant une couche qui couvre un flanc rugueux. La figure 15c montre egalement une profondeur d'une gravure pour lisser le flanc de la piece.

- La figure 16 montre le flanc d'une piece finie, apres gravure selon la figure 15c.

Description de modes de realisation de l'invention

[0019] La presente invention se rapporte ä une methode de fabrication des composants micromecanique en diamant.

[0020] La methode de fabrication des composants micromecaniques en diamant se decompose suivant les etapes de fabrication suivantes :

Les etapes essentielles de la methode de fabrication de l'invention sont les suivantes (ad) :

a. realisation d'une decoupe dans une plaquette en diamant 3,4,7,8 par une methode de decoupe laser;

b. realisation du lissage des flancs de la piece decoupee dans la plaquette, ä l'aide d'une methode de gravure par plasma, et/ou RIE, et/ou thermique ou tout autre methode de gravure seche, en utilisant au moins un gaz parmi les gaz rares (helium, Neon, Argon, Krypton or Xenon), les gaz oxydants, les gaz halogenes, l'azote, l'hydrogene ou une combinaison de ces gaz.

Le gaz oxydant peut etre l'oxygene. Le gaz halogene peut etre un gaz halogene carbone tel que par exemple CF4, C2F6. Le gaz halogene peut etre egalement non carbone tel que par exemple SF6. Tout autre gaz peut etre utilise permettant de graver le diamant pour lisser sa surface jusqu'ä obtention d'une rugosite Ra inferieure ä 100nm, de preference en dessous de 50 nm et idealement inferieure ä 20nm.

[0021] Dans un mode de realisation prefere, l'etape (b) qui consiste dans la realisation d'un lissage des flancs 93 de la piece decoupee 9, est realisee ä l'aide d'une methode de gravure ou de tout autre moyen autre qu'un polissage mecanique.

[0022] Dans un mode de realisation une etape (c) est effectuee consistant en un nettoyage des flancs bruts de decoupe de la piece decoupee 9. Ce nettoyage est fait preferablement ä l'aide de Solutions chimiques ou de tout autre moyen adapte ;

[0023] Dans un mode de realisation une etape (d) de gravure des flancs de decoupe de la piece decoupee 9 est realise. Gelte gravure est faite preferablement par une methode seche dans un four ou un reacteur plasma ou de tout autre moyen adapte ;

[0024] Dans un mode de realisation un depöt d'une couche mince de protection 111 sur au moins une des deux surface 41 ou 42 est realise ;

[0025] Dans un mode de realisation ladite premiere surface 41 et ladite deuxieme surface 42 sont polies, pas forcement avec le meme degre de polissage Dans un tel cas, le polissage des premiere et deuxieme faces 41,42 doit etre realise sur la plaquette initiale avant la decoupe laser.

[0026] Dans un mode de realisation une seule des faces 41,42 est polie.

[0027] Dans un mode de realisation aucune des faces 41,42 n'est polie.

[0028] II est compris qu'une piece de l'invention peut comporter plus que deux faces, par exemple dans le cas d'une piece de base qui a une section hexagonale, et qu'au moins une des faces de la piece de forme hexagonale peut subir un traitement de lissage. Dans d'autres variantes une piece peut comprendre une ouverture centrale et la surface de cette ouverture centrale peut subir un traitement lissage tel que decrit dans l'invention. Ceci peut etre utile afin de realiser une piece en diamant dans laquelle un axe doit etre insere.

[0029] La matiere premiere pour realiser le microcomposant est une plaquette en diamant. Cette plaquette peut-etre soiten diamant monocristallin, soit en diamant polycristallin, comme decrit maintenant

[0030] Une methode preferee d'obtention de plaquette en diamant monocristallin est decrite ci-apres.

- La matiere premiere est un diamant brüt 1 (Figure 1). Le diamant brüt peut etre naturel ou synthetique. Dans le casdu diamant synthetique, la fabrication se fait par exemple par croissance HPHT (High Pressure High Temperature) ou CVD (Chemical Vapor Deposition).

- Le diamant brüt est ensuite decoupe 2 suivant deux faces paralleles 21 et 22 par laser (Figure 2). Une plaquette brüte3 (Figure 3) est ainsi obtenue.

- La plaquette brüte 3 peut ensuite etre polie par des methodes Standards sur au moins une des deux faces superieure41 et inferieure 42. Une plaquette polie 4 est obtenue. Elle est definie par son epaisseur t contrölee (± 1 ä 5 pm) et sa rugosite moyenne de surface sur les surfaces polies 41 et 42 d'une valeur comprise entre 0.1 et 200nm (Figure 4).

[0031] Une methode avantageuse d'obtention de plaquette en diamant polycristallin est decrite ci-apres.

- La matiere premiere est une couche de diamant polycristallin 6 deposee sur un Substrat 5 par CVD (Figure 5). Lesubstrat peut etre du silicium ou un de ses composes (Si-N, Si-C) ou un metal refractaire.

- La couche de diamant est ensuite liberee du substrat soit par gravure chimique soit par des methodes mecaniques.Une couche de diamant polycristallin autosupportee 7 est ainsi obtenue. Le terme autosupporte veut dire que la piece en diamant ne necessite pas de support ou de substrat et peut etre manipule librement, soit par un automate ou manuellement, par exemple par des brucelles.

- La couche de diamant 7 peut-etre ensuite polie par des methodes Standards sur au moins une des deux faces superieure 71 et inferieure 72. Une plaquette polie 8 en diamant polycristallin est obtenue. Elle est definie par son epaisseur t contrölee (± 1 ä 5 pm) et sa rugosite moyenne de surface sur les deux surfaces polies 81,82 d'une valeur comprise entre 0.1 et 200nm (Figure 7).

[0032] Dans une Variante de la methode, la plaquette brüte 3,7,(Figures 3, 6) va ensuite subir une Serie de traitements preferes afin d'etre transformee en piece micromecanique prete ä etre utilisee.

[0033] Dans une Variante, la plaquette polie 4,8, (Figures 4, 7) va ensuite subir une Serie de traitements preferes afin d'etre transformee en piece micromecanique prete ä etre utilisee.

[0034] Le premier mode de realisation de la methode proposee comprend les etapes suivantes :

- Depot d'une couche mince 111 sur toutes les faces d'une plaquette 3,4,7,8 afin d'obtenir une plaquette revetue 11 (Figure 11). Cette couche mince 111 peut par exemple etre composee de materiaux du type nickel, aluminium ou de tout autre materiau se gravant avec une vitesse beaucoup plus lente que le diamant (au moins un rapport 2 entre les vitesses de gravure). Cette etape est optionnelle.

- Decoupe de la plaquette 3,4,7,8,11 avec une methode de decoupe laser sur toute l'epaisseur de la plaquette (Figures8, 9). Le faisceau laser utilise est preferentiellement pulse sur des tres courtes periodes (femto ou nanoseconde). Le laser utilise peut-etre un laser ultra-violet, visible ou infrarouge, le laser peut etre guide par un jet d'eau. Un composantdecoupe 9 est ainsi obtenu (Figure 9).

- Nettoyage du composant decoupe 9 (exemple Figure 9) pour enlever les residus de decoupe. Cette etape de nettoyagese fera preferentiellement par voie humide dans une solution adaptee comme par exemple un melange acide nitrique

et eau oxygenee, appele par l'homme du metier, solution Piranha. D'autres Solutions de nettoyage ä base d'acides, bases ou solvants peuvent aussi etre utilisees. Un bain ä ultrasons pourra aussi etre utilise avantageusement pour faciliter le decollement des particules collees ä la surface de la piece decoupee.-Une piece exempte de residus dedecoupe est obtenue. Cette etape est optionnelle.

- Gravüre de toute couche de carbone non-diamant provenant de l'interaction entre le laser et la surface du diamant. Lagravure se fera preferentiellement par des methodes seches dans un tour ou dans un reacteur plasma en utilisant des melanges gazeux gravant preferentiellement les phases non-diamant du diamant, comme par exemple l'hydrogene oul'oxygene. Une piece sans couche de carbone non-diamant est obtenue. Cette etape est optionnelle.

- Lissage des flancs de la piece decoupee 9,11 pour reduire leur rugosite de surface. Une piece propre 13 est ainsiobtenue (Figure 10) avec des surfaces lisses 131, 132, 133. Plusieurs methodes de lissages sont possibles (exemples ci-apres).

- Gravure la couche mince 111 par une methode recommandee pour le type de materiau utilise dans la couche mince,afin de totalement retirer la couche mince. Cette etape est uniquement realisee dans le cas oü l'etape de depöt de la couche mince 111 est realisee.

[0035] Les methodes de lissage possibles sont preferablement les suivantes:

- Traitement thermique dans un four conventionnel dans une atmosphere contrölee avec un melange gazeux permettantde graver le diamant comme par exemple l'oxygene.

- Gravure chimique dans un reacteur plasma dans laquelle principalement des neutres et des radicaux sont crees äpartir d'un melange gazeux permettant de graver le diamant pour lisser sa surface (02, Ar, CF4, SF6...)

- Gravure plasma dans un reacteur plasma de type RIE (Reactive Ion Etching) dans laquelle des ions sont crees en plusdes neutres et des radicaux, un bombardement ionique est ajoute aux reactions chimiques des neutres et radicaux en polarisant la piece decoupee. Des melanges gazeux permettant de graver le diamant pour lisser sa surface (02, Ar, CF4, SF6.) seront preferentiellement utilises.

[0036] Selon une Variante de la methode et afin d'obtenir une rugosite plus faible, la methode avantageuses comprend les etapes suivantes, illustree dans les Figures 15a-c

- Depot d'une couche de lissage 15asur un composant decoupe 9,11 creees par la decoupe laser et se graver ä la memevitesse que le diamant. Cette couche de lissage peut etre soit organique (resine de photolithographie, par exemple), soit inorganique (couche de nitrure ou d'oxyde), et doit pouvoir se deposer facilement sur les flancs.

- Gravure complete de la couche de lissage et partielle du diamant sur une profondeur p au moins superieure ä lahauteur totale du profil de rugosite des flancs de la piece decoupee, Rt, definie par l'ecart vertical entre la hauteur maximale des pics et la profondeur maximale des vallees sur la longueur de mesure.

- Nettoyage de la piece avec un procede pour enlever tous residus de gravure. Apres cette etape l'etat de la piece finale18 est celle montree en Figure 16.

[0037] Selon une Variante de la methode afin d'obtenir des flancs de decoupe avec la plus grande precision angulaire, la methode comprend les etapes suivantes, illustree dans les figures 11A,B-14.:

- Depot d'une couche mince 111 sur une plaquette polie 3,4,7,8 afin d'obtenir une plaquette revetue 11 (Figures 11A,11B). Cette couche mince 111 peut par exemple etre composee de materiaux du type nickel, aluminium ou de tout autre materiau se gravant avec une vitesse beaucoup plus lente que le diamant (au moins un rapport 2 entre les vitesses de gravure).

- Decoupe de la plaquette 11 par laser afin d'obtenir une plaquette decoupee 14. La face decoupee 141 presente unangle non conforme aux specifications de la piece finale (Figure 12).

- Gravure par plasma de la plaquette 14 afin d'obtenir une piece 15 dont la face 151 presente un angle conforme auxspecifications de la piece finale (Figure 13).

- Gravure la couche mince 111 par une methode recommandee pour le type de materiau utilise dans la couche mince,afin de totalement retirer la couche mince (Figure 14).

- Obtention d'une piece en diamant 16 qui peut etre utilisee teile quelle.

[0038] L'invention est egalement realisee par un reacteur comprenant une enceinte ä vide, un Systeme pour realiser un plasma dans cette enceinte ainsi qu'un laser d'usinage. Dans des variantes le laser est arrange dehors de l'enceinte ä vide et la paroi de l'enceinte comprend au moins une fenetre agencee pour faire passer le rayon layer qui est dirige sur la piece en diamant ä usiner. Dans une autre Variante au moins une partie du laser est arrange dans l'enceinte ä vide. Le faisceau laser, qui peut etre dehors ou dedans le reacteur, utilise est preferentiellement pulse sur des tres courtes periodes (femto ou nanoseconde). Le laser utilise peut-etre un laser ultra-violet, visible ou infrarouge.

[0039] Pour des composants d'horlogerie la qualite des flancs des pieces est particulierement importante. II convient donc de prevoir dans certains cas des etapes de procede additionnelles. Par exemple, dans une Variante de la methode, au moins une etape de mesure de rugosite peut etre implementee. Cette etape peut etre suivi par des etapes de gravure ou d'usinage laser afin d'ameliorer encore la rugosite. Par exemple apres une Serie d'etapes de gravure et traitement par laser une Image du flanc de la piece est realise et sa rugosite determinee. Si la rugosite sur au moins une portion du flanc n'est süffisante, un faisceau laser est dirige sur cette zone afin de reduire encore sa rugosite.

[0040] Dans une Variante, d'autres faisceaux laser ou des passages additionnels avec le meme faisceau laser peuvent etre utilise pour ameliorer la rugosite des flancs. Ceci peut etre realise par un faisceau laser qui est dirige et focalise sur les zones des flancs de la piece. Ceci permet d'obtenir des flancs tres lisses, par exemple typiquement ayant une rugosite de moins de 20nm.

[0041] II est compris que dans tous les modes de realisation les parametres peuvent varier, ä savoir:

- longueur d'onde du laser entre 200nm et 15pm

- Utilisation de laser en mode cw (continuous wave) ou pulse

- composition de un ou plusieurs gaz

- pression des gaz entre 0.001 - 100 mbar

Exemples de realisation

[0042] Les dimensions et formes des pieces typiques decrites ci-dessous sont des exemples typiques de realisation etne sont pas limitatives et peuvent donc etre varies d'au moins d'un ordre de grandeur, cad plus petits ou plus grands. En principe les pieces ont une dimension typique plus petite que 10mm dans leur dimension maximale mais il n'y a pas de suite quant ä la forme ni dimension des pieces de l'invention.

[0043] Dans un premier exemple,

1. Une plaque polie est obtenue ä partir d'un diamant CVD suivant les etapes de transformation decrites dans les figures 1 ä 4. Elle a une epaisseur initiale de 505pm

2. Ensuite un ressort spiral de mouvement horloger est decoupe en utilisant un laser nanoseconde visible (515nm) suivant le procede decrit dans la figure 8.

3. La piece decoupee est ensuite gravee dans un reacteur de gravure plasma de type ICP avec les conditions de gravure suivante

- Puissance du plasma = 1000W, Polarisation du Substrat = SOOW.Le terme „Polarisation" ici signifie Polarisation dusubstrat par application d'une difference de potentiel d'une puissance donnee entre le Substrat et le reacteur

- 02 = 100 sccm (Standard cubic centimeter per minute), Ar = 100 sccm

- Pression des gaz = 5 mbar

4. Une piece finale d'une epaisseur finale de 500pm et d'une rugosite moyenne sur les flancs de 0.2pm est ainsi obtenue.

[0044] Dans des variantes avantageuses dudit premier exemple de realisation les parametres suivants peuvent etre varie comme suite :

- Longueur l'onde du laser entre 400nm-690nm

- Puissances du plasma entre 100W et 2000W

- Polarisation du substrat: entre 10 W et 500W

- Pression des gaz entre 1 mbar et SOmbar

[0045] Dans un deuxieme exemple,

1. Une plaque polie est obtenue ä partir d'un diamant HPHT suivant les etapes de transformation decrites dans les figures 1 ä 4. Elle a une epaisseur initiale de 122pm

2. Ensuite une roue d'echappement d'un mouvement horloger est decoupee en utilisant un laser femto-seconde UV(343nm) suivant le procede decrit dans la figure 8.

3. La piece est ensuite nettoyee dans un melange Piranha (proportion der HNO3:H2O2 egal ä 3:1) dans un bain ä ultrasons pendant 30 min. ä 60°C.

4. Les phases non-diamant presentes sur les flancs decoupes sont gravees dans un reacteur plasma-micro-onde pendant 5 min. dans un melange gazeux 1% O2 dans H2.

5. La piece decoupee et propre est ensuite gravee dans un reacteur plasma RF de type delaqueur avec les conditions de procede suivantes :

- Puissance RF = 200W

- 02 = 20 sccm,

- Pression = 2 mbar

6.Une piece avec une epaisseur finale de 120pm et une rugosite moyenne sur les flancs de 0.1 pm et ainsi obtenu apres l'etape de gravure.

[0046] Dans des variantes avantageuses dudit deuxieme exemple de realisation les dimensions des pieces peuvent etre differentes et les parametres suivants peuvent etre varie comme suite :

- Longueur l'onde du laser entre 250nm-450nm

- Puissance RF entre 100 et 500W

- Flux de O2 : entre 5 et 50 sccm

- Pression des gaz entre 1 et 20 mbar

- Gravure dans un reacteur plasma-micro-onde pendant 1 ä 10 min. dans un melange gazeux entre 0.01 et 10% 02 dansH2.

[0047] Dans un troisieme exemple,

1. Une plague polie est obtenue ä partir d'un diamant naturel suivant les etapes de transformation decrites dans les figures 1 ä 4. Elle a une epaisseur initiale de 390pm.

2. Une couche de nickel de 1 pm d'epais est deposee sur sa face superieure par un procede galvanique suivant le procede decrit en figure 11.

3. Ensuite une levee d'ancre d'un mouvement horloger est decoupee en utilisant un laser nanoseconde visible (515nm) guide par un jet d'eau suivant le procede decrit dans la figure 8.

4. La piece est ensuite nettoyee dans un melange Piranha (HNO3:H2O2 3:1) dans un bain ä ultrasons pendant

30 min. ä 60°C.

5. La piece decoupee est ensuite gravee suivant le procede decrit par les figures 12 ä 15 dans un reacteur de gravure plasma de type ICP avec les conditions de gravure suivante

- Puissance du plasma = 1000W, Polarisation du Substrat = 300W

- 02 = 50 sccm, Ar = 100 sccm, C2F6 = 20 sccm

- Pression = 10 mbar

6. La couche de nickel est gravee chimiquement dans un bain d'eau regale.

7. Une piece avec une epaisseur finale de 390pm, une rugosite moyenne sur les flancs de 0.05pm et une verticalite des flancs de 89.5° et ainsi obtenue.

[0048] Dans un tel exemple II n'y a pas de diminution de l'epaisseur pendant le process car car la couche de nickel empeche de graver la couche superieure.

[0049] Dans des variantes avantageuses dudit troisieme exemple de realisation les parametres suivants peuvent etre varie comme suite :

- Longueur l'onde du laser entre 250nm-450nm

- Puissance du plasma entre 100 et 500W

- Puissance de Polarisation du Substrat entre 0 et 500W

- Flux de O2 : entre 5 et 200 sccm, Ar entre 0 et 200sccm, C2F6 entre 0 et 10Osccm

- Pression des gaz entre 1 et 20 mbar

- Gravure dans un reacteur plasma-micro-onde pendant 1 ä 10 min. dans un melange gazeux entre 0.01 et 10% 02 dansH2.

[0050] Dans un quatrieme exemple,

1. Une plaque polie est obtenue ä partir d'un diamant polycristallin CVD dope au bore depose sur un Substrat de Silicium suivant les etapes de transformation decrites dans les figures 5 ä 7. Elle a une epaisseur initiale de 90pm.

2. Une couche de titane de 0.5pm d'epaisseur est deposee sur sa face superieure par un procede de pulverisation cathodique suivant le procede decrit en figure 11.

3. Un implant pour l'oreille interne est decoupe en utilisant un laser femto-seconde visible (515nm) suivant le procededecrit dans la figure 8

4. La piece est ensuite nettoyee dans un bain ä ultrasons pendant 30 min. avec de l'acetone ä temperature ambiante

5. Les phases non-diamant presentes sur les flancs decoupes sont gravees dans un reacteur plasma-micro-onde pendant 15 min. dans H2 pur.

6. La piece decoupee et propre est ensuite gravee dans un reacteur plasma MW de type delaqueur avec les conditions de procede suivantes :

- Puissance MW = 500W

- 02 = 20 sccm, CF4 = 30 sccm

- Pression = 1 mbar

7. La couche de titane est gravee chimiquement dans un bain d'acide chlorhydrique.

8. Une piece avec une epaisseur finale de 90pm et une rugosite moyenne sur les flancs de 0.1 pm et une verticalite des flancs de 89° et ainsi obtenue ä la fin du procede.

[0051] Dans des variantes avantageuses dudit quatrieme exemple de realisation les dimensions des pieces peuvent etre differentes et les parametres suivants peuvent etre varie comme suite :

- Longueur l'onde du laser entre 200nm-690nm

- Puissance MW entre 100 et 2000W

- Flux de O2 : entre 5 et 200 sccm, Ar entre 0 et 200sccm, C2F6 entre 0 et 10Osccm

- Pression des gaz entre 1 et 20 mbar

- Gravüre dans un reacteur plasma-micro-onde pendant 1 ä 10 min. dans un melange gazeux entre 0.01 et 10% 02 dansH2.

- Nettoyage de la piece dans un bain ä ultrasons pendant 1 min. ä 90min avec de l'acetone ä temperature ambiante,ou une temperature entre 20 et 50°C

- Gravüre des phases non-diamant presentes sur les flancs decoupes dans un reacteur plasma-micro-onde pendant1 min ä 30min. dans H2 pur ou 0.01 et 10% 02 dans H2.

[0052] Dans un cinquieme exemple,

1. Une plaque polie est obtenue ä partir d'un diamant CVD suivant les etapes de transformation decrites dans les figures 1 ä 4. Elle a une epaisseur initiale de 300pm

2. Ensuite une roue d'echappement d'un mouvement horloger est decoupee en utilisant un laser femto-seconde UV(343nm) suivant le procede decrit dans la figure 8.

3. La piece est ensuite nettoyee dans un melange Piranha (HNO3:H2O2 3:1) dans un bain ä ultrasons pendant 30 min. ä 60°C.

4. Un resine de photolithographie de type SU-8 est appliquee sur la piece decoupee dans un spin-coater.

5. La piece decoupee est ensuite gravee dans un reacteur de gravure plasma de type ICP avec les conditions de gravure suivante

Puissance du plasma = 1000W, Polarisation du Substrat = 300W

O2 = 50 sccm, Ar = 100 sccm, C2F6 = 20 sccm

Pression = 10 mbar

6. La piece traitee est nettoyee dans un bain de PM Acetate.

7. Une piece avec une epaisseur finale de 280pm et une rugosite moyenne sur les flancs de 0.05pm et une verticalite des flancs de 89.5° est ainsi obtenue.

[0053] Dans des variantes avantageuses dudit cinquieme exemple de realisation les dimensions des pieces peuvent etre differentes et les parametres suivants peuvent etre varie comme suite :

- Longueur l'onde du laser entre 200nm-690nm

- Puissance plasma entre 100 et 2000W

- Puissance de Polarisation du Substrat entre 0 et 500W

Claims (15)

- Flux de 02 : entre 5 et 200 sccm, Ar entre 0 et 200sccm, C2F6 entre 0 et 10Osccm - Pression des gaz entre 1 et 50 mbar - La couche de resine peut etre enleve par d'autres solvants adaptes comme le toluene. [0054] Dans un sixieme exemple,

1. Une plaque polie est obtenue ä partir d'un diamant CVD suivant les etapes de transformation decrites dans les figures 1 ä 4. Elle a une epaisseur initiale de 150pm

2. Ensuite un engrenage de micromoteur est decoupe en utilisant un laser femto-seconde VIS (633nm) suivant le procede decrit dans la figure 8.

3. La piece est ensuite nettoyee dans un bain ä ultrasons pendant 30 min. avec de l'acetone ä temperature ambiante

4. Les phases non-diamant presentes sur les flancs decoupes sont gravees dans un reacteur plasma-micro-onde pendant 5 min. dans un melange gazeux 1% 02 dans H2.

5. Une couche de dioxyde de silicium est deposee par PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) sur la piece decoupee et propre.

6. La piece est ensuite gravee dans un reacteur de gravure plasma de type ICP avec les conditions de gravure suivante

Puissance du plasma = 600W, Polarisation du Substrat = 200W

02 = 50 sccm, SF6 = 20 sccm

Pression = 2mbar

7. La piece traitee est nettoyee dans un bain d'acide fluorhydrique pour eliminer les residus de la couche de de dioxyde de silicium.

8. Une piece avec une epaisseur finale de 145pm et une rugosite moyenne sur les flancs de 0.03pm et une verticalite des flancs de 89.5° est ainsi obtenue.

[0055] Dans des variantes avantageuses dudit sixieme exemple de realisation les dimensions des pieces peuvent etre differentes et les parametres suivants peuvent etre varie comme suite :

- Longueur l'onde du laser entre 400nm-1500nm

- Puissance plasma entre 100 et 2000W

- Puissance de Polarisation du Substrat entre 0 et 500W

- Flux de 02 entre 1 et 200 sccm, SF6 entre 0 et tOOsccm

- Pression des gaz entre 0.1 et 50 mbar

- La couche de SiO2 peut etre egalement deposee par pulverisation cathodique.

[0056] Bien qu'une application privilegiee de l'invention concerne le domaine de l'horlogerie, eile n'est pas limitee ä l'horlogerie. Par exemple, des composants en diamant qui sont destines aux domaines du medical ou des instruments, des machines industrielles ou encore des senseurs ou actuateurs, peuvent egalement etre realises. D'autres applications sont egalement possibles.

Revendications

1. Methode de fabrication d'un composant en diamant comprenant les etapes successives suivantes (a,b):

a. realisation d'une decoupe dans une plaquette en diamant (3,4,7,8) par une methode de decoupe laser;

b. realisation du lissage des flancs de la piece decoupee dans la plaquette, ä l'aide d'une methode de gravure par plasma, et/ou RIE, et/ou thermique ou tout autre methode de gravure seche, en utilisant au moins un gaz parmi les gaz rares (helium, Neon, Argon, Krypton or Xenon), les gaz oxydants, les gaz halogenes, l'azote, l'hydrogene ou une combinaison de ces gaz, ou tout autre gaz permettant de graver le diamant pour lisser sa surface jusqu'ä obtention d'une rugosite Ra inferieure ä 100nm, de preference en dessous de 50 nm et plus preferablement ä 20nm

2. Methode selon la revendication 1 comprenant, avant ladite etape (b), une etape (c) de realisation de nettoyage des flancs bruts de decoupe de la piece decoupee dans la plaquette (3,4,7,8) ä l'aide de Solutions chimiques ou de tout autre moyen adapte .

3. Methode selon la revendication 1 ou 2 comprenant, avant ladite etape (b), une etape (d) de gravure des flancs de la piece decoupee dans la plaquette, et ceci ä l'aide d'une methode seche dans un four ou un reacteur plasma ou de tout autre moyen adapte.

4. Methode selon l'une des revendication 1 ä 3 en ce que l'etape (b) de lissage d'au moins un des flancs de la plaquette (3,4,7,8) est realise par un moyen autre qu'un polissage mecanique.

5. Methode seien une des revendications precedentes comprenant la combinaison simultanee d'au meins une etape de decoupe laser et d'au meins une etape de lissage des flancs.

6. Methode selon Tune des revendications precedentes dans laquelle la plaquette de diamant (3,4,7,8) est un morceau de diamant massif comprenant une premiere surface et une deuxieme surface ainsi qu'un flanc lateral liant les deux dites surfaces.

7. Methode selon la revendication 6 dans laquelle ledit morceau de diamant massif (3,4) est un diamant monocristallin naturel.

8. Methode selon la revendication 6 dans laquelle ledit morceau de diamant massif est un diamant synthetique produit par methode CVD ou HPHT.

9. Methode selon la revendication 6 dans laquelle ledit morceau de diamant massif (7,8) est un diamant polycristallin produit par methode CVD.

10. . Methode selon une des revendications 6 ä 9 en ce que au moins une des surfaces de la plaquette en diamant (3,4,7,8) sont polies.

11. Methode selon une des revendications 1 ä 10 en ce qu'au moins une etape de gravure plasma se realise en meme temps qu'une etape de decoupe laser.

12. Methode selon les revendications 1 ä 11 comprenant en plus au moins une des etapes suivantes (e-h) :

- e) deposer une couche mince (111) sur une plaquette (3,4,7,8), qui a ete , afin d'obtenir une plaquette revetue (11);

- f) decouper la plaquette (11) par laser afin d'obtenir une plaquette decoupee (14). La face decoupee (141) presenteun angle ou un etat de surface non conforme aux specifications de la piece finale ;

- g) realiser une gravure par plasma de la plaquette (14) afin d'obtenir une piece (15) dont la face (151) presente unangle ou un etat de surface conforme aux specifications de la piece finale ;

- h) realiser une gravure de la couche mince (111) afin de totalement retirer la couche mince. Une piece propre (16)est obtenue.

13. Methode selon la revendication 12 en ce que lachte couche mince (111) est composee de materiaux du type nickel, aluminium ou de tout autre materiau se gravant avec une vitesse au moins deux fois lente que le diamant.

14. Methode selon la revendication 1 dans laquelle ä la place de l'etape (b) des etapes (i-k) sont realises :

- I) application d'une couche de lissage (171), qui peut se graver ä la meme vitesse que le diamant et qui peut etreorganique ou inorganique, sur le composant decoupe pour qu'elle remplisse les asperites creees par la decoupe laser,

- j) gravure, au moins partiellement, de lachte couche de lissage meme temps que celle diamant sur une profondeur(p) au moins superieure ä la hauteur totale du profil de rugosite des flancs de la piece decoupee,

- k) nettoyage des flancs de la piece par un procede adapte pour enlever tous residus de gravure.

15. Piece en diamant (9,13,16,18) fabriquee selon la methode de fabrication de l'une des revendications precedentes.