EP4273632A1 - Procédé de fabrication de composants horlogers - Google Patents

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Publication number
EP4273632A1
EP4273632A1 EP22172162.4A EP22172162A EP4273632A1 EP 4273632 A1 EP4273632 A1 EP 4273632A1 EP 22172162 A EP22172162 A EP 22172162A EP 4273632 A1 EP4273632 A1 EP 4273632A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
components
test piece
manufacturing
specimen
watch
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22172162.4A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Marc-André Glassey
Nicolas Tille
Kevin SOOBBARAYEN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sigatec Sa
Richemont International SA
Original Assignee
Sigatec Sa
Richemont International SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sigatec Sa, Richemont International SA filed Critical Sigatec Sa
Priority to EP22172162.4A priority Critical patent/EP4273632A1/fr
Publication of EP4273632A1 publication Critical patent/EP4273632A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B17/00—Mechanisms for stabilising frequency
    • G04B17/04—Oscillators acting by spring tension
    • G04B17/06—Oscillators with hairsprings, e.g. balance
    • G04B17/066—Manufacture of the spiral spring
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04D—APPARATUS OR TOOLS SPECIALLY DESIGNED FOR MAKING OR MAINTAINING CLOCKS OR WATCHES
    • G04D7/00—Measuring, counting, calibrating, testing or regulating apparatus
    • G04D7/10—Measuring, counting, calibrating, testing or regulating apparatus for hairsprings of balances

Definitions

  • the present invention relates to the field of manufacturing watch components, such as watch balance springs, escape wheels, anchors, etc.
  • a clock movement is made up of a plurality of components that interact closely with each other. These components include, for example, a pivoting balance wheel and a watchspring designed to produce a restoring torque on the balance wheel, which together determine the reference frequency from which the measurement of the passage of time is carried out.
  • the aforementioned reference frequency depends directly on the moment of inertia of the balance wheel and the stiffness of the hairspring, which must therefore be perfectly controlled.
  • the figure 1 schematically illustrates the cross sections of the blades of three hairsprings S1, S2, S3 formed according to identical target dimensions, on different substrates P1, P2, P3.
  • the heights h 1 , h 2 , h 3 of the hairspring blades are identical. But their widths I 1 , I 2 , I 3 are all different from the target width I c , and are, moreover, different from each other.
  • R s E ⁇ L s 3 ⁇ h s 12 L s
  • the document EP 3181938 proposes for this purpose to form a hairspring according to dimensions greater than the dimensions necessary to obtain a hairspring of a predetermined stiffness, by measuring the stiffness of this hairspring by coupling it with a balance having a predetermined inertia, by calculating the thickness of material to be removed to obtain the dimensions necessary for obtaining the desired stiffness, and removing this thickness from the hairspring.
  • This approach requires great precision in measuring the frequency of the hairspring to determine its stiffness. Furthermore, this frequency measurement constitutes a careful operation which requires a significant amount of time. It also poses a risk of pollution of the hairsprings.
  • the document EP 3 845 770 A1 proposes to use a corrected mask for the structuring by photolithography of a layer of photosensitive resin carried by a layer of the substrate.
  • the mask comprises windows each defining the contour of a spiral, at least certain windows having different dimensions so as to compensate for the dispersion of stiffness within the spirals of the substrate.
  • this process has not proven to be sufficiently effective for centering the Gaussian stiffness distributions of different substrates on the same nominal stiffness.
  • An aim of the present invention is to propose a process for manufacturing watch components making it possible to meet the aforementioned needs.
  • the components may be in particular (but not limited to) watch hairsprings or anchors or escape wheels for watch movements.
  • Watch components are generally manufactured in a substrate comprising a first layer based on silicon in which the components must be formed, a second layer called “support” also based on silicon and used to stiffen the substrate and, between these two layers, an intermediate layer, also called a “stop layer”, made of silicon oxide.
  • watch components is typically carried out by deep ion reactive etching (DRIE) through a photosensitive resin mask formed by photolithography on the first layer of the substrate.
  • DRIE deep ion reactive etching
  • the components were cut from a wafer comprising at least one useful portion of the first layer of the substrate, said useful portion being released from the support and the barrier layer.
  • illumination and photoresist development processes such as DRIE etching result in dimensional dispersion between components from different substrates of the same series, which can influence the characteristics of the components.
  • the method makes it possible to deduce, from the characterization of a test structure (test specimen) formed on the same wafer that a plurality of components, at least one characteristic of these components.
  • the method can also make it possible to identify a deviation between the target dimensions (those theoretically desired) and the effective dimensions of the components (obtained at the end of the engraving) of the same wafer, and the case possibly to quantify said deviation to allow subsequent correction.
  • test piece whose geometry and dimensions can be chosen and adapted according to needs makes it possible to systematize the characterization measurements, which can also be quick and simple.
  • speed and reproducibility of the manufacturing process are improved, notwithstanding variations in the geometry of the components to be manufactured from one series to another.
  • the process also makes it possible, ultimately, to optimize the pairing between the different components of the watch movement and to improve the precision of the latter.
  • test piece is understood as any element, made in the same wafer as the components to be manufactured, and having a target geometry (i.e. reference geometry) different from the target geometry of said components.
  • dimension(s) or respectively target geometry of a test piece or component we mean here its dimension(s) or respectively its geometry seen in orthogonal projection in the general plane of the wafer (ie in projection according to the direction of height or smallest dimension of the insert) and as targeted during manufacturing.
  • dimension or geometry targeted during manufacturing we mean a dimension or geometry that we wish to obtain after engraving, for said components, without taking into account possible minor divergences resulting from the manufacturing process and in particular from the engraving operation. .
  • a shape of an element refers to said target geometry
  • a width is always measured in projection in the plane of the wafer.
  • a height is measured orthogonal to the general plane of the plate.
  • a section of an element is a cross section of said element in a plane orthogonal to the general plane of the wafer.
  • the target geometry of the components can be deliberately chosen to be different from a theoretical geometry making it possible to obtain the final characteristics desired for said components.
  • the target dimensions, and in particular the target width can be chosen greater than the theoretical dimensions, and in particular the theoretical width, making it possible to obtain the desired final characteristics for the components.
  • spirals can be formed on a plate by aiming for target dimensions greater than those theoretically allowing the desired final stiffness value to be obtained, to allow subsequent adjustment by removal of material.
  • the effective geometry at the end of the engraving generally diverges from this target geometry due to variations in the process.
  • the test piece has the same height as the manufactured components and is made of the same material. It can sometimes even have a section identical to that of the components, if its target width is the same.
  • test piece used in the context of the present invention is a sacrificial element, which is used exclusively for the characterization of the components to be manufactured and is not intended to be used in a watch mechanism.
  • the test piece does not have the same general shape as the components to be manufactured.
  • the specimen can for example have the shape of a straight beam or blade.
  • the test piece can also have the same general shape as the components to be manufactured, but always with a target geometry different from that of said components.
  • the components to be manufactured are hairsprings
  • at least one test piece may be a reference hairspring with a target geometry different from the hairsprings to be manufactured.
  • a different geometry will for example be characterized by a different general/median line (for example a different curvature, a different number of turns, a different number of teeth, etc.) and/or different dimensions and/or an external profile different (for example a different side profile).
  • a different general/median line for example a different curvature, a different number of turns, a different number of teeth, etc.
  • different dimensions and/or an external profile different for example a different side profile
  • a single test piece can be formed on the wafer.
  • a plurality of test pieces can be formed in the wafer, and step b) can in this case comprise the calculation of an average of at least one parameter on the plurality of test pieces.
  • At least one test piece may be a blade extending in a rectilinear direction, in particular between its two ends, at least one of which is fixed to the plate and the other may or may not be free.
  • the blade may include at least one portion of constant section, and in particular it may be of constant section over its entire length.
  • the blade may also include a portion of enlarged section at its distal end.
  • the specimen can be characterized directly on the wafer.
  • the opening made in the plate around the test piece can advantageously be chosen wide enough to allow it to be deformed in the plane of the wafer.
  • the specimen can be characterized after having been previously detached from the wafer and fixed on a test support.
  • the natural frequency of a system is the frequency at which this system oscillates when it is in free evolution, that is to say without an exciting force.
  • a resonant frequency of a system subjected to an exciting force is a frequency at which a local maximum of displacement amplitude can be measured for a given point in the system.
  • a characterization parameter can be measured directly or can be obtained by deduction from another previously measured parameter.
  • Step b) may in particular comprise a measurement and/or determination of a frequency, in particular a natural frequency or one or more resonant frequencies, and/or an amplitude and/or a speed and/or of an acceleration of movement of at least one point of the test piece.
  • the specimen is defined in a base plane corresponding to the general plane of the wafer during its formation, and the movement is in a direction contained in said base plane.
  • the specimen movement plan during characterization then coincides with the movement plan of the components in operation, which makes the characterization more precise, more direct.
  • the characterization parameter expresses the particularly mechanical and/or geometric properties of the specimen and the components with the same weighting of the different value(s) taken into account.
  • step b) a vibrational excitation is applied to the specimen, and at least one vibrational characteristic of the specimen is determined during vibration.
  • vibrational excitation we mean here any excitation enabling the test piece to vibrate.
  • the vibrational excitation is maintained.
  • the vibrational excitation is punctual and not maintained.
  • vibrational excitation is variable (or modified) over time.
  • vibrational excitation includes the excitation of the specimen at different frequencies over time. For example, it is possible to carry out several successive excitation phases, the test piece being excited at a given frequency (sustained single-frequency excitation) during each excitation phase.
  • At least one resonance characteristic of the test piece during vibration for example a resonance frequency or a resonance peak.
  • the vibrational excitation covers a predetermined frequency range, preferably located in the vicinity of the resonance frequency.
  • the vibrational excitation can be imposed by a source of acoustic vibrations, for example a piezoelectric source.
  • excitation can be imposed by a mechanical excitation source.
  • the vibratory excitation is an impulse excitation for example produced by a shock applied directly to the specimen or to an element integral with the specimen at the moment of excitation, for example on the wafer when the specimen is still attached to said plate.
  • a pulse or shock can for example be induced using an excitation hammer.
  • the specimen could be loaded by an end force to be deformed and then released.
  • the vibration characteristic of the specimen determined during excitation or after excitation may for example be a characteristic of a natural frequency or a resonance frequency of the specimen or it may be a speed or an acceleration or an amplitude displacement possibly making it possible to deduce a natural frequency or a characteristic of a resonance frequency of the test piece.
  • step b) a predetermined bending force is applied to the specimen and at least one amplitude of movement of the specimen is identified under the effect of said bending force.
  • step b) comprises a measurement of at least one dimension of the test piece (for example its width), in particular an optical measurement, in particular a laser measurement.
  • step b) comprises measuring a stiffness of at least one test piece in the form of a reference spiral.
  • critical dimension we mean for example a dimension, an inclination (in particular an inclination of the sides), a radius of curvature.
  • the method makes it possible in particular to characterize dimensions that are difficult to measure optically, in particular dimensions that are difficult to access by optical measuring systems.
  • step c) it is determined whether a dimensional correction must be applied to the components.
  • the method according to the invention makes it possible to detect the dimensional error linked to photolithography and DRIE etching using the test specimen(s) provided on each wafer.
  • the method may include a step of comparing the characterization parameter of the test piece or the corresponding characteristic of the components with a reference value, to deduce the need for a dimensional correction.
  • step c) a dimensional correction value to be applied to the components is further determined.
  • the method makes it possible not only to identify the dimensional error, but also to quantify the dimensional correction value to apply.
  • the dimensional correction value typically corresponds to a thickness of material to be removed from the components to obtain the desired dimension.
  • the components are initially manufactured to target dimensions, in particular a target width, wider than the theoretical dimensions, in particular the theoretical width, making it possible to obtain the desired stiffness.
  • the correction is usually - although not necessarily - applied to each side face of a component (for example to vary its width) and generally also to its top and bottom faces (to vary its height). Very often, the correction consists more generally of a reduction in the entire thickness of the wafer (on all of its surfaces), including the components and the test piece(s).
  • the dimensional correction value can also be determined by a predictive model, for example implementing a machine learning algorithm or a polynomial formula.
  • the determination of the dimensional correction value is carried out using a correspondence table.
  • the method further comprises a step d) during which the dimensions of the components are actually corrected according to the correction value determined in step c).
  • Step d) advantageously comprises at least one oxidation step and a component deoxidation step.
  • the watch components can be subjected to thermal oxidation prior to step b).
  • the dimensional correction step d) may comprise at least one partial deoxidation step and a component reoxidation step.
  • contour excluding attachment of a part we mean here the contour of the part with the exception of a portion of its external contour intended to form an attachment holding it to the rest of the substrate/wafer.
  • the photolithographic mask is a corrected mask, at least certain windows of the mask being of different dimensions so as to reduce the extent of dimensional dispersion between at least part of the watch components.
  • the invention is illustrated below by examples relating to the manufacture of hairsprings. However, the same principles are applicable to any other type of watch components.
  • FIG. 3 represents in top view a silicon-based wafer 100 in which several watch hairsprings 110 have been formed with the same target geometry and in which a test specimen 120 forming a test structure has also been formed with a target geometry different from that of the components .
  • the target geometry of the components is the geometry that we aim to obtain at the end of the engraving and before possible subsequent dimensional correction. It may be identical to or different from a theoretical geometry which would make it possible to achieve the desired characteristics for the hairsprings, in particular a determined stiffness.
  • the effective geometry at the end of the engraving may be slightly different from this target geometry due to variations in the process and in particular the geometric dispersion within the wafer.
  • a substrate 10 is provided, typically a silicon-on-insulator (SOI) type substrate, which comprises a first layer of silicon 11 in which the spirals must be formed, a second layer of silicon 12 and, between the two, an intermediate layer or barrier layer 13 of silicon oxide.
  • SOI silicon-on-insulator
  • the silicon of the first and/or second layers 11, 12 may be polycrystalline but it is preferably monocrystalline. It may not be doped or be doped, for example be doped with phosphorus. Doped silicon, electrically conductive, is more dimensionally stable and has better mechanical strength.
  • the substrate 10 is made of silicon which has a ⁇ 1,1,1 ⁇ orientation and/or which is doped, advantageously so as to have a resistivity less than or equal to 0.1 ⁇ .cm-1, for example example a resistivity equal to 0.05 ⁇ .cm-1.
  • a layer of photosensitive resin 20 is deposited on the first layer 11 of the substrate 10.
  • the resin layer 20 is exposed to light radiation R from a light source (not shown).
  • the radiation R can in particular be radiation comprising UV, that is to say ultraviolet, or even consist of UV.
  • the photolithographic mask 30 is a mask corrected according to the teaching of the document EP 3 845 770 A1 , at least certain windows 31 of the mask being of different dimensions so as to aim for all the components at the same target geometry, by compensating for the dispersion of stiffness within the substrate.
  • the irradiated photosensitive resin is then eliminated locally by solubilizing it in an appropriate chemical bath, to form openings 21 corresponding to the desired contours of the spirals and the test piece.
  • the resin is “developed”: in the case of a positive resin as illustrated, it is the portion of the resin exposed to the R radiation of the light source which is removed.
  • the photosensitive resin which has not been irradiated and transformed by R radiation resists the chemical bath, thus remains in place on the substrate and forms a sacrificial mask.
  • the photosensitive resin is chosen so that its irradiation by radiation analogous or identical to R radiation makes this resin insoluble in an appropriate chemical bath, in which case the mask is transformed accordingly.
  • the silicon of the first layer 11, which is no longer protected, is then etched over its entire height through the openings 21 of the resin, in a direction perpendicular to the general plane of the substrate 10 ( Figure 5C ).
  • Several watch hairsprings 110 as well as the test piece(s) 120 are cut collectively, together and at the same time, all in the first layer 11.
  • the engraving is a deep reactive ion etching, also called DRIE engraving (acronym for “deep reaction ion etching”, which is the English designation for deep reactive ion etching) or engraving according to the Bosch process. Behind the mask, the first layer 11 is not engraved. Furthermore, the stopping layer 13 is less sensitive to etching which therefore does not affect it or to a very lesser extent.
  • the inclination of the engraving sides depends on the width of the engraved surface, it is preferable, to ensure a correspondence between the inclination of the sides of the specimen and that of the sides of the components, that the width of an engraving border around the test piece is substantially equal to the width of the engraving lines around the components.
  • the width of the openings 21 of the resin are therefore configured accordingly.
  • each component as for the test piece it is possible, for each component as for the test piece, to engrave both an engraving border corresponding to the external profile of the element and a peripheral border around this external border.
  • the portion located between the external border and the peripheral border is detached, freeing around the element an empty space 130 as illustrated in the figure 4 , allowing the element to be moved around its attachment to break the latter.
  • the support 12 and the stopping layer 13 are then removed locally, or completely removed, by chemical etching, so that the plate 100 carrying the watch hairsprings illustrated on the figure 1 ( figure 5D ).
  • wafer we generally mean in the present application any silicon-based structure comprising a useful portion (if applicable released from the support and from the intermediate layer of the substrate from which it comes) in which the components to be manufactured are cut and at least one specimen with a target geometry different from that of the hairsprings.
  • the plate finally carries the watch hairsprings 110 and the test piece 120, so that they can easily be moved together and treated collectively and at the same time.
  • the test piece 120 can for example be made in the useful portion of the plate 100 where the spirals 110 are made and be surrounded by spirals.
  • the test piece 120 could however be placed indifferently anywhere on the plate 100.
  • test tube 120 of the Figure 3 appears in more detail on the enlarged view of the Figure 4 .
  • the test piece 120 is connected to the rest of the plate 100 by a proximal end 121 and is free at its distal end 122.
  • the opening 130 made in the plate 100 around the test piece 120 allows, if necessary, to deform it in the plane of the plate 100.
  • the test piece 120 is a blade extending in a rectilinear manner, in a main direction Z, between the proximal end 121 and the distal end 122.
  • the blade has a constant rectangular section and in particular a width I t constant, over its entire length Lt measured in its main direction Z.
  • This embodiment is however not not limiting and the Figure 6 illustrates another example in which the blade 120 has a variable section along its main rectilinear direction Z and ends, at its distal end 122, with a portion 123 of locally enlarged section forming a mass.
  • the test piece can be in the form of a blade, for example of constant section as on the Figure 3 , but attached to the rest of the plate at its two ends.
  • the test piece 120 can be a spiral with a profile different from that of the spirals to be manufactured 110, of constant section or not over its entire length Lt measured between its proximal end 121 attached to the plate and its free distal end 122.
  • test specimen(s) examples are given for illustrative purposes and are not exhaustive. Any other suitable geometry, different from that of the spirals to be manufactured, can be considered for the test specimen(s).
  • the method according to the invention makes it possible to detect the dimensional error linked to the engraving thanks to the characterization of the test piece(s) and to quantify the dimensional correction value to be applied to the hairsprings to achieve the desired average stiffness.
  • the term dimensional correction value means the thickness e of material to be removed from each hairspring 110 to achieve this stiffness.
  • test piece 120 can take very varied geometries as mentioned previously, the characterization methods can be very diverse, and some of them are described below by way of non-limiting examples.
  • the test piece 120 is characterized directly on the plate 100.
  • at least one parameter of the test piece 120 representative of the difference between the effective dimensions of the hairsprings and their target dimension or a theoretical dimension allowing To obtain the desired stiffness, is determined while the specimen is still attached to the plate 100.
  • the test piece 120 can also be characterized after having been previously detached from the plate 100 and fixed on a test support.
  • the specimen 120 is secured to the plate 100 via one or more detachment tabs 140.
  • a detachment tab 140 advantageously has a junction portion of narrowed section 141 at its end located in the vicinity of the specimen 120.
  • the portion junction 141 easily breakable, allows easy detachment of the specimen 120.
  • the specimen 120 is advantageously linked, at least one of its ends, to a base fixing device 124, preferably of greater width than the test piece itself, for its fixing to the support.
  • the fixing base 124 forms with the specimen an assembly 125 detachable from the plate.
  • the fixing base 124 is preferably located between the detachment tab 140 and the test piece 120.
  • the test piece 120 is subjected to vibration excitation, and a vibration response of the test piece is measured to deduce a characterization parameter such as a resonance frequency.
  • an acoustic excitation in an excitation frequency range chosen so as to include at least one resonance frequency of the test piece By covering or sweeping a wide frequency range, multiple resonance peaks (or resonant frequencies) can be measured, which can provide greater accuracy.
  • one or more frequencies are applied at a time, which are varied over time, in the vicinity of one or more resonance frequencies.
  • the excitation is preferably maintained for a sufficient duration to deduce the vibration spectra of the test piece.
  • a suitable optical measuring means 310 such as a laser vibrometer by Doppler effect, an amplitude or a speed or an acceleration of movement or a frequency of movement of at least one point of the test piece 120.
  • the test piece 120 is generally contained in a base plane of the plate 100.
  • the displacement whose characteristics are measured is in a direction contained in this base plane or, alternatively, in a direction transverse to said base plane.
  • the signal thus obtained is then processed, generally by a computer program 320, to deduce whether and which dimensional correction is necessary.
  • the signal processing typically comprises a step of identifying the resonance frequency as a function of the amplitude or the speed or the acceleration measured, for example by frequency analysis by Fourier transform.
  • the method may or may not integrate an intermediate step of determining a stiffness of the specimen 120, then allowing to calculate/deduce a level of dimensional correction to be applied to obtain the desired final stiffness.
  • the dimensional correction value of the hairsprings 110 is determined, from the determined resonance frequency or where appropriate from the calculated stiffness value, by a predictive model or by means of a correspondence table.
  • the predictive mathematical model for example, implements a machine learning algorithm, previously trained during test measurements, and which can implement a classification carried out by a neural network, or by partitioning.
  • the predictive model can implement a polynomial formula, for example by performing linear regression modeling.
  • a correspondence table can make it easier to determine, although less precisely, the dimensional correction to be made.
  • Such a correspondence table can be obtained experimentally, for example by experimentally determining how much a shrinkage with a thickness of one micron over the entire surface of the plate 100 causes the resonance frequency of the test piece 120 to vary. By proportionality, we can then determine the number of microns of thickness to be removed to obtain a predetermined resonance frequency, corresponding to a desired stiffness.
  • Excitement can be maintained as in the above example, but it can also be punctual and not maintained.
  • test piece 120 as illustrated in the Figure 6 , in the form of a blade ending at its distal end with an enlarged portion 123 forming a mass.
  • This mass 123 makes it possible to amplify the movement and facilitate the measurement.
  • the principle can remain the same as described previously, and consist of recording an amplitude or a speed or an acceleration of movement of the test piece, then processing the signal thus recorded to extract a frequency. own or one or more resonance frequencies of the test piece, to finally deduce the correction value to apply.
  • the vibration response to acoustic or mechanical excitation is only one parameter among others making it possible to characterize the test piece 120 in order to determine the need for a correction and, if necessary, the level of dimensional correction to be applied to the spirals 110 of plate 100.
  • the test piece 120 can be subjected to a predetermined bending force F, and its amplitude of deformation (arrow f) can be measured by optical means such as mentioned above.
  • test piece 120 then behaves like a free embedded beam. Its arrow f allows for example to deduce directly or indirectly the dimensional correction to be applied, by one or the other method mentioned previously.
  • FIG. 13 illustrates an example of a correspondence table that can be created experimentally by measuring for a given deflection f of the test piece what is the average stiffness R s of the hairsprings, and then carrying out several iterations of correction, for example by oxidation and deoxidation or by partial deoxidation and reoxidation in the case of an already oxidized hairspring.
  • the table is used as follows: Suppose that we measure a deflection f of value corresponding to the value f1 and that we want a stiffness of value R s5 , we will apply to the insert a dimensional correction value equal to the sum of the correction values e2, e3 , e4 and e5. When the deflection and stiffness values are not shown exactly in the table, the dimensional correction value can be obtained by simple interpolation.
  • test piece 120 could also simply be measured using a suitable optical device.
  • the dimensional correction to be applied could in this case be determined from the dimension(s) thus measured.
  • test piece 120 is a characterization spiral of geometry different from that of the spirals to be manufactured 110, as illustrated for example in the figure 8 .
  • stiffness Rt of this characterization hairspring 120 we can measure the stiffness Rt of this characterization hairspring 120, then by one or the other method mentioned previously, determine the dimensional correction to be applied to the hairsprings 110.
  • Dimensional correction is typically carried out by removing material from the components.
  • the target dimensions of the components are initially chosen larger than the theoretical dimensions making it possible to obtain the desired final stiffness for these components.
  • the dimensional correction can for example be carried out by oxidation then deoxidation of the hairsprings, as illustrated in the Figures 14A to 14C .
  • FIG. 14A illustrates the section of a blade of a hairspring 110 after its formation. Its height is h a and its width l a .
  • the dimensional correction value to be applied to the hairspring is here denoted e.
  • FIG 14B illustrates the same hairspring section after a layer of silicon dioxide has been formed on its outer surface, consuming some of the silicon.
  • the oxidation is carried out in the humid atmosphere of a thermal oxidation furnace heated to a temperature generally around 1000°C.
  • the reference 112 designates the unoxidized silicon and the reference designates the silicon dioxide 114 which has formed.
  • the thickness e' of the layer of silicon dioxide resulting from the oxidation is greater than the thickness of the unoxidized silicon 112 whose oxidation led to this silicon dioxide 114.
  • a thickness of silicon dioxide, preferably all of the silicon dioxide, is then removed by etching, or by chemical attack, for example with hydrofluoric acid, to adjust the dimensions of the hairspring.
  • FIG 14C represents the same section of the hairspring, free of silicon dioxide. It has a height h b less than the height h a and a width l b less than the width l a .
  • the watch hairsprings may have been oxidized to an oxide thickness w after their formation.
  • This oxide thickness w corresponds to the final thermocompensation thickness or to a chosen thickness.
  • the dimensional correction step d) may include at least one partial or total deoxidation step and a reoxidation of the hairsprings to the value w.
  • the characterization of specimen(s) according to the invention can also be used to obtain information on critical dimensions of the components, in particular dimensions difficult to measure at using instruments.
  • the characterization of the test piece 120 can also make it possible to trace the functional characteristics of the components, in other words to predict the manner in which said components will interact with other watch movement components in their movement.
  • the vibration signature of a test piece can make it possible to deduce an efficiency or a frequency or an amplitude of movement (at iso parameters), in operation.

Abstract

La présente invention se rapporte à un procédé de fabrication de composants horlogers (110), dans lequel, dans une plaquette (100) à base de silicium, on forme, selon des dimensions cibles, des composants horlogers (110) ainsi qu'au moins une éprouvette (120) de géométrie différente de celle des composants (110), on détermine au moins un paramètre de caractérisation de l'éprouvette (120) représentatif d'une caractéristique des composants, et à partir dudit paramètre, on détermine ladite caractéristique des composants et/ou on détermine si une correction dimensionnelle doit être appliquée aux composants (110).

Description

    Domaine technique de l'invention
  • La présente invention se rapporte au domaine de la fabrication de composants horlogers, tels que des spiraux horlogers, roues d'échappement, ancres, etc.
    • État de la technique
  • Un mouvement d'horlogerie est constitué d'une pluralité de composants qui interagissent étroitement les uns avec les autres. Ces composants comprennent par exemple un balancier pivotant et un spiral horloger prévu pour produire un couple de rappel sur le balancier, qui déterminent ensemble la fréquence de référence à partir de laquelle est effectuée la mesure de l'écoulement du temps.
  • Pour garantir la précision du mouvement, il est nécessaire de maîtriser précisément les caractéristiques de chacun des composants mis en œuvre. Par exemple, la fréquence de référence précitée dépend directement du moment d'inertie du balancier et de la raideur du spiral, qui doivent donc être parfaitement maîtrisées.
  • Il y a quelques années, on a commencé à utiliser de nouveaux matériaux pour la fabrication des composants horlogers, moyennant quoi de nouvelles techniques de fabrication telles que la gravure ionique réactive profonde (encore appelée gravure DRIE qui est l'acronyme de Deep Reaction Ion Etching) ont pu être employées.
  • On a toutefois constaté une dispersion géométrique importante entre des composants identiques issus d'un même substrat, et une dispersion encore plus importante entre des composants identiques issus de substrats différents. Cette dispersion, si elle n'est pas maîtrisée, peut impacter la précision du mouvement horloger.
  • A titre d'exemple, la figure 1 illustre schématiquement les sections transversales des lames de trois spiraux S1, S2, S3 formés selon des dimensions cibles identiques, sur des substrats P1, P2, P3 différents.
  • Les hauteurs h1, h2, h3 des lames des spiraux (mesurées dans la direction de la gravure) sont identiques. Mais leurs largeurs I1, I2, I3 sont toutes différentes de la largeur cible Ic, et sont, de plus, différentes les unes des autres.
  • Or la raideur Rs d'un spiral de section constante dépend de son matériau et de ses dimensions, et est définie par la formule [1] ci-dessous : R s = E × l s 3 × h s 12 L s
    Figure imgb0001
  • Avec
    • Rs= raideur du spiral
    • E= module d'élasticité
    • Is= largeur de la lame
    • hs= hauteur de la lame
    • Ls= longueur de la lame
  • Les écarts dimensionnels entre les spiraux entraînent donc également une dispersion de leur raideur. Cela ressort de la figure 2 qui représente schématiquement, pour chaque lot de spiraux réalisé sur chaque plaquette P1, P2, P3, la dispersion de raideur R qui suit une distribution gaussienne (courbes C1, C2, C3).
  • Plusieurs procédés ont été développés ces dernières années dans le but de centrer la moyenne de distribution gaussienne des spiraux sur une valeur de raideur nominale et de réduire l'écart-type de la gaussienne.
  • Le document EP 3181938 propose dans ce but de former un spiral selon des dimensions supérieures aux dimensions nécessaires pour l'obtention d'un spiral d'une raideur prédéterminée, en mesurant la raideur de ce spiral en l'accouplant avec un balancier doté d'une inertie prédéterminée, en calculant l'épaisseur de matériau à retirer pour obtenir les dimensions nécessaires pour l'obtention de la raideur souhaitée, et en retirant cette épaisseur du spiral. Cette approche nécessite une grande précision au niveau de la mesure de la fréquence du spiral pour déterminer sa raideur. Par ailleurs, cette mesure de fréquence constitue une opération minutieuse qui nécessite un temps important. Elle entraîne également un risque de pollution des spiraux.
  • Le document EP 3 845 770 A1 propose lui d'utiliser un masque corrigé pour la structuration par photolithographie d'une couche de résine photosensible portée par une couche du substrat. Le masque comporte des fenêtres définissant chacune le contour d'un spiral, au moins certaines fenêtres ayant des dimensions différentes de sorte à compenser la dispersion de raideur au sein des spiraux du substrat. Cependant, ce procédé ne s'est pas avéré suffisamment efficace pour centrer les distributions gaussiennes de raideur de substrats différents sur une même raideur nominale.
  • Il existe donc toujours un besoin d'améliorer le procédé de fabrication de tels spiraux, notamment de lots de spiraux issus de substrats différents, dans le but de maîtriser leurs caractéristiques et notamment leur raideur, tout en évitant les inconvénients précités.
  • Le problème se pose de manière similaire pour la fabrication des autres composants horlogers, notamment les balanciers cités précédemment ou les ancres ou les roues d'échappement, qui sont soumis aux mêmes effets de dispersion dimensionnelle lors de la fabrication.
    • Résumé de l'invention
  • Un but de la présente invention est de proposer un procédé de fabrication de composants horlogers permettant de répondre aux besoins précités.
  • Selon l'invention, ce but est atteint grâce à un procédé de fabrication de composants horlogers, dans lequel :
    1. a) dans une plaquette à base de silicium, on forme, selon des dimensions cibles, des composants horlogers ainsi qu'au moins une éprouvette de géométrie cible différente de celle des composants,
    2. b) on détermine au moins un paramètre de caractérisation de l'éprouvette représentatif d'une caractéristique des composants,
    3. c) à partir dudit paramètre, on détermine ladite caractéristique des composants et/ou on détermine si une correction dimensionnelle doit être appliquée aux composants.
  • Dans le cadre de la présente invention, les composants peuvent être notamment (mais non limitativement) des spiraux horlogers ou des ancres ou des roues d'échappement pour mouvement horloger.
  • Les composants horlogers sont généralement fabriqués dans un substrat comprenant une première couche à base de silicium dans laquelle les composants doivent être formés, une deuxième couche appelée « support » également à base de silicium et servant à rigidifier le substrat et, entre ces deux couches, une couche intermédiaire aussi appelée « couche d'arrêt », en oxyde de silicium.
  • La formation des composants horlogers est typiquement réalisée par gravure réactive ionique profonde (DRIE) à travers un masque de résine photosensible formé par photolithographie sur la première couche du substrat.
  • A l'issue du procédé de formation, les composants ont été découpés dans une plaquette comprenant au moins une portion utile de la première couche du substrat, ladite portion utile étant libérée du support et de la couche d'arrêt.
  • Comme expliqué précédemment, il est établi que les procédés d'illumination et de développement de la résine photosensible comme la gravure DRIE entraînent une dispersion dimensionnelle entre des composants issus de différents substrats d'une même série, qui peuvent influer sur les caractéristiques des composants.
  • Le procédé permet de déduire, à partir de la caractérisation d'une structure de test (éprouvette) formée sur la même plaquette qu'une pluralité de composants, au moins une caractéristique de ces composants. Comme alternative ou en complément, le procédé peut également permettre d'identifier une déviation entre les dimensions cibles (celles souhaitées théoriquement) et les dimensions effectives des composants (obtenues à l'issue de la gravure) d'une même plaquette, et le cas échéant éventuellement de quantifier ladite déviation pour permettre une correction ultérieure.
  • L'utilisation d'une éprouvette dont la géométrie et les dimensions peuvent être choisies et adaptées selon les besoins permet de systématiser les mesures de caractérisation, qui peuvent en outre être rapides et simples. La rapidité et la reproductibilité du procédé de fabrication sont améliorés, nonobstant les variations de géométrie des composants à fabriquer d'une série à l'autre.
  • Le contact avec les composants à fabriquer est par ailleurs évité, éliminant les risques de pollution ou d'endommagement de ces derniers.
  • En permettant de mieux caractériser les pièces fabriquées, le procédé permet en outre, in fine, d'optimiser l'appairage entre les différents composants du mouvement horloger et d'améliorer la précision de ce dernier.
  • Dans le cadre de la présente invention, une éprouvette est entendue comme tout élément, réalisé dans la même plaquette que les composants à fabriquer, et présentant une géométrie cible (i.e. géométrie de référence) différente de la géométrie cible des dits composants.
  • Par dimension(s) ou respectivement géométrie cible d'une éprouvette ou d'un composant, on entend ici sa ou ses dimension(s) ou respectivement sa géométrie vue en projection orthogonale dans le plan général de la plaquette (i.e. en projection selon la direction de la hauteur ou plus petite dimension de la plaquette) et telle que ciblée lors de la fabrication. Par dimension ou géométrie ciblée lors de la fabrication, on entend une dimension ou géométrie que l'on souhaite obtenir après gravure, pour lesdits composants, sans tenir compte d'éventuelles divergences mineures résultant du procédé de fabrication et notamment de l'opération de gravure.
  • De la même façon, dans la présente demande, et sauf indication contraire, une forme d'un élément se réfère à ladite géométrie cible
  • De plus, dans la présente demande, une largeur est toujours mesurée en projection dans le plan de la plaquette. Une hauteur est mesurée orthogonalement au plan général de la plaquette.
  • Enfin, dans la présente demande, une section d'un élément est une section transversale dudit élément dans un plan orthogonal au plan général de la plaquette.
  • Dans certains cas, la géométrie cible des composants peut être volontairement choisie différente d'une géométrie théorique permettant d'obtenir les caractéristiques finales souhaitées pour lesdits composants. Par exemple, les dimensions cibles, et notamment la largeur cible, peuvent être choisies supérieures aux dimensions théoriques, et notamment à la largeur théorique, permettant d'obtenir les caractéristiques finales souhaitées pour les composants. Par exemple, des spiraux peuvent être formés sur une plaquette en visant des dimensions cibles supérieures à celles permettant théoriquement d'obtenir la valeur de raideur finale souhaitée, pour permettre un ajustement subséquent par retrait de matière.
  • La géométrie effective à l'issue de la gravure diverge généralement de cette géométrie cible du fait des variations du procédé.
  • Pour le reste, l'éprouvette a une hauteur identique à celle des composants fabriqués et est constituée du même matériau. Elle peut même parfois avoir une section identique à celle des composants, si sa largeur cible est la même.
  • Une éprouvette utilisée dans le cadre de la présente invention est un élément sacrificiel, qui sert exclusivement à la caractérisation des composants à fabriquer et n'est pas destiné à être utilisé dans un mécanisme horloger.
  • Selon un premier mode, l'éprouvette ne présente pas la même forme générale que les composants à fabriquer. Dans un cas où les composants à fabriquer sont des spiraux, des ancres ou des roues, l'éprouvette peut par exemple présenter une forme de poutre ou lame droite.
  • Selon un deuxième mode, l'éprouvette peut aussi présenter la même forme générale que les composants à fabriquer, mais avec toujours une géométrie cible différente de celle des dits composants. Par exemple, dans le cas où les composants à fabriquer sont des spiraux, au moins une éprouvette peut être un spiral de référence de géométrie cible différente des spiraux à fabriquer.
  • Une géométrie différente sera par exemple caractérisée par une ligne générale/médiane différente (par exemple une courbure différente, un nombre de spires différent, un nombre de dents différent, etc...) et/ou des dimensions différentes et/ou un profil externe différent (par exemple un profil de flancs différent).
  • Une unique éprouvette peut être formée sur la plaquette. Comme alternative, une pluralité d'éprouvettes peut être formée dans la plaquette, et l'étape b) peut dans ce cas comprendre le calcul d'une moyenne d'au moins un paramètre sur la pluralité d'éprouvettes.
  • Selon un exemple avantageux, au moins une éprouvette peut être une lame s'étendant selon une direction rectiligne, en particulier entre ses deux extrémités dont au moins l'une est fixée à la plaquette et l'autre peut ou non être libre.
  • La lame peut comporter au moins une portion de section constante, et en particulier elle peut être de section constante sur toute sa longueur. La lame peut aussi comporter une portion de section agrandie à son extrémité distale.
  • A l'étape b), l'éprouvette peut être caractérisée directement sur la plaquette. Dans ce cas, l'ouverture pratiquée dans la plaquette autour de l'éprouvette peut avantageusement être choisie suffisamment large pour permettre de la déformer dans le plan de la plaquette.
  • Comme variante moins avantageuse, l'éprouvette peut être caractérisée après avoir été détachée préalablement de la plaquette et fixée sur un support de test.
  • L'étape b) comprend par exemple la détermination d'un paramètre de caractérisation de l'éprouvette parmi :
    • une dimension de l'éprouvette, notamment sa largeur,
    • une valeur de déformation de l'éprouvette,
    • une vitesse ou une accélération de déplacement de l'éprouvette,
    • une fréquence propre de vibration de l'éprouvette,
    • une ou plusieurs fréquence(s) de résonance de l'éprouvette,
    • une raideur effective de l'éprouvette,
    ou une pluralité de ces paramètres.
  • Dans la présente demande, la fréquence propre d'un système est la fréquence à laquelle oscille ce système lorsqu'il est en évolution libre, c'est-à-dire sans force excitatrice. Une fréquence de résonance d'un système soumis à une force excitatrice est une fréquence à laquelle on peut mesurer un maximum local d'amplitude de déplacement pour un point donné du système.
  • Un paramètre de caractérisation peut être mesuré directement ou peut être obtenu par déduction d'un autre paramètre mesuré préalablement.
  • L'étape b) peut en particulier comprendre une mesure et/ou une détermination d'une fréquence, notamment une fréquence propre ou une ou plusieurs fréquences de résonance, et/ou d'une amplitude et/ou d'une vitesse et/ou d'une accélération de déplacement d'au moins un point de l'éprouvette.
  • De façon particulièrement avantageuse, l'éprouvette est définie dans un plan de base correspondant au plan général de la plaquette lors de sa formation, et le déplacement est selon une direction contenue dans ledit plan de base. Le plan de déplacement de l'éprouvette pendant la caractérisation coïncide alors avec le plan de déplacement des composants en fonctionnement, ce qui rend la caractérisation plus précise, plus directe. Le paramètre de caractérisation exprime les propriétés notamment mécaniques et/ou géométriques de l'éprouvette et des composants avec la même pondération de la ou des différentes valeurs prises en compte.
  • Selon un exemple, à l'étape b), on applique à l'éprouvette une excitation vibratoire, et on détermine au moins une caractéristique vibratoire de l'éprouvette lors de la vibration.
  • Par excitation vibratoire on entend ici toute excitation permettant de mettre l'éprouvette en vibration.
  • Selon un exemple, l'excitation vibratoire est entretenue.
  • Selon un autre exemple, l'excitation vibratoire est ponctuelle et non entretenue.
  • Avantageusement, l'excitation vibratoire est variable (ou modifiée) au cours du temps. Autrement dit, l'excitation vibratoire comprend l'excitation de l'éprouvette à des fréquences différentes au cours du temps. On peut par exemple procéder à plusieurs phases d'excitation successives, l'éprouvette étant excitée à une fréquence donnée (excitation mono-fréquentielle entretenue) au cours de chaque phase d'excitation.
  • Dans ce cas on peut identifier au moins une caractéristique de résonance de l'éprouvette au cours de la vibration, par exemple une fréquence de résonance ou un pic de résonance.
  • Avantageusement, l'excitation vibratoire couvre une plage de fréquences prédéterminée, de préférence située au voisinage de la fréquence de résonance.
  • L'excitation vibratoire peut être imposée par une source de vibrations acoustiques, par exemple une source piézo-électrique.
  • Comme alternative, l'excitation peut être imposée par une source d'excitation mécanique.
  • Selon un exemple, l'excitation vibratoire est une excitation impulsionnelle par exemple produite par un choc appliqué directement sur l'éprouvette ou sur un élément solidaire de l'éprouvette au moment de l'excitation, par exemple sur la plaquette lorsque l'éprouvette est encore solidaire de ladite plaquette. Une telle impulsion ou choc peut par exemple être induite à l'aide d'un marteau d'excitation.
  • Selon un autre exemple, l'éprouvette pourrait être chargée par une force d'extrémité pour être déformée, puis être relâchée.
  • La caractéristique vibratoire de l'éprouvette déterminée lors de l'excitation ou après excitation peut par exemple être une caractéristique d'une fréquence propre ou d'une fréquence de résonance de l'éprouvette ou elle peut être une vitesse ou une accélération ou une amplitude de déplacement permettant éventuellement de déduire une fréquence propre ou une caractéristique d'une fréquence de résonance de l'éprouvette.
  • Selon un autre exemple, à l'étape b), on applique à l'éprouvette une force de flexion prédéterminée et on identifie au moins une amplitude de déplacement de l'éprouvette sous l'effet de ladite force de flexion.
  • Selon encore un autre exemple de caractérisation, l'étape b) comprend une mesure d'au moins une dimension de l'éprouvette (par exemple sa largeur), notamment une mesure optique, notamment une mesure au laser.
  • Selon encore un autre exemple, l'étape b) comprend la mesure d'une raideur d'au moins une éprouvette se présentant sous la forme d'un spiral de référence.
  • Une caractéristique des composants pouvant être déduite d'un paramètre de caractérisation de l'éprouvette déterminé par exemple selon l'une des méthodes précitées peut être en particulier :
    • une dimension critique des composants, ou
    • une propriété mécanique des composants, par exemple une raideur ou une inertie, ou encore
    • une caractéristique liée au fonctionnement futur des composants, autrement dit une caractéristique représentative de la manière dont lesdits composants interagiront avec d'autres composants de mouvement horloger dans leur mouvement, notamment un rendement ou une fréquence ou une amplitude de mouvement (à iso paramètres).
  • Par dimension critique, on entend par exemple une cote, une inclinaison (notamment une inclinaison de flancs), un rayon de courbure.
  • Le procédé permet en particulier de caractériser des dimensions difficiles à mesurer optiquement, notamment des dimensions difficilement accessibles aux systèmes de mesure optique.
  • Selon un exemple, à l'étape c) on détermine si une correction dimensionnelle doit être appliquée aux composants. Le procédé selon l'invention permet en effet de détecter l'erreur dimensionnelle liée à la photolithographie et à la gravure DRIE grâce à la ou aux éprouvette(s) prévue(s) sur chaque plaquette.
  • Par exemple, le procédé peut comporter une étape de comparaison du paramètre de caractérisation de l'éprouvette ou de la caractéristique correspondante des composants avec une valeur de référence, pour en déduire la nécessité d'une correction dimensionnelle.
  • Une caractéristique des composants et/ou la nécessité d'une correction dimensionnelle des composants peut par exemple être déduite du ou des paramètres de caractérisation de l'éprouvette
    • au moyen d'un modèle prédictif, par exemple mettant en œuvre un algorithme d'apprentissage automatique ou une formule polynomiale, et/ou
    • par le biais d'une table de correspondance.
  • Selon une disposition de l'invention, à l'étape c) on détermine en outre une valeur de correction dimensionnelle à appliquer aux composants.
  • Autrement dit, le procédé permet non seulement d'identifier l'erreur dimensionnelle, mais également de quantifier la valeur de correction dimensionnelle à appliquer.
  • La valeur de correction dimensionnelle correspond typiquement à une épaisseur de matière à retirer sur les composants pour obtenir la dimension souhaitée. Dans ce cas, les composants sont initialement fabriqués à des dimensions cibles, notamment une largeur cible, plus larges que les dimensions théoriques, notamment la largeur théorique, permettant d'obtenir la raideur souhaitée.
  • La correction est habituellement - bien que non nécessairement - appliquée sur chaque face latérale d'un composant (par exemple pour faire varier sa largeur) et généralement aussi sur ses faces supérieure et inférieure (pour faire varier sa hauteur). Très souvent, la correction consiste plus globalement en une diminution de toute l'épaisseur de la plaquette (sur l'ensemble de ses surfaces), incluant les composants et la ou les éprouvettes.
  • La valeur de correction dimensionnelle peut également être déterminée par un modèle prédictif, par exemple mettant en œuvre un algorithme d'apprentissage automatique ou une formule polynomiale.
  • Comme variante, la détermination de la valeur de correction dimensionnelle est réalisée par le biais d'une table de correspondance.
  • Selon un exemple, le procédé comprend en outre une étape d) au cours de laquelle on corrige effectivement les dimensions des composants selon la valeur de correction déterminée à l'étape c).
  • L'étape d) comprend avantageusement au moins une étape d'oxydation et une étape de désoxydation des composants.
  • Selon un exemple particulier, plusieurs ou tous les composants horlogers peuvent être soumis à une oxydation thermique préalablement à l'étape b). Dans ce cas, l'étape de correction dimensionnelle d) peut comprendre au moins une étape de désoxydation partielle et une étape de réoxydation des composants.
  • Selon une disposition particulière, l'étape a) comprend au moins les sous-étapes suivantes :
    • a1) fournir un substrat comprenant une première couche à base de silicium, une deuxième couche à base de silicium et une couche intermédiaire à base d'oxyde de silicium,
    • a2) recouvrir la première couche d'une couche de résine photosensible,
    • a3) par photolithographie, former dans ladite couche de résine des ouvertures correspondant aux contours hors attache des composants horlogers et de la au moins une éprouvette,
    • a4) graver la première couche sur toute sa hauteur sous lesdites ouvertures pour former les composants horlogers et la au moins une éprouvette.
  • Par contour hors attache d'une pièce on entend ici le contour de la pièce à l'exception d'une portion de son contour externe destinée à former une attache la maintenant au reste du substrat/de la plaquette.
  • La sous-étape a3 peut, en particulier, comprendre les étapes suivantes :
    • a31) exposer la couche de résine photosensible à l'aide d'une source lumineuse, à travers un masque photolithographique muni de fenêtres définissant les contours hors attache des composants horlogers et de l'éprouvette,
    • a32) éliminer localement la résine photosensible au moyen d'un solvant pour former les ouvertures.
  • Selon une disposition avantageuse, le masque photolithographique est un masque corrigé, au moins certaines fenêtres du masque étant de dimensions différentes de sorte à réduire l'étendue d'une dispersion dimensionnelle entre au moins une partie des composants horlogers.
    • Brève description des dessins
  • Les particularités et les avantages de la présente invention apparaîtront avec plus de détails dans le cadre de la description faite ci-après d'exemples de réalisation donnés à titre illustratif et non limitatif en référence aux dessins ci-annexés sur lesquels :
    • La figure 1 illustre les sections des lames de trois spiraux formés, selon des dimensions cibles identiques, sur des plaquettes différentes,
    • La figure 2 illustre la dispersion de raideurs de spiraux d'une même série, formés sur trois plaquettes différentes
    • La figure 3 représente une plaquette dans laquelle ont été formés une pluralité de spiraux horlogers et une éprouvette,
    • La figure 4 est une vue agrandie du détail A de la figure 3,
    • Les figure 5A à 5D sont des vues schématiques et partielles illustrant le procédé de fabrication de la plaquette de la figure 3,
    • Les figures 6 à 9 illustrent quatre autres exemples d'éprouvettes pouvant être utilisées dans le procédé de l'invention,
    • La figure 10 illustre une méthode de caractérisation d'une éprouvette,
    • La figure 11 illustre une deuxième méthode de caractérisation d'une éprouvette,
    • La figure 12 illustre une troisième méthode de caractérisation d'une éprouvette,
    • La figure 13 illustre une table de correspondance pouvant être utilisée pour la détermination de la valeur de correction dimensionnelle.
    • Les figures 14A à 14C illustrent la correction dimensionnelle d'un spiral selon un mode de mise en œuvre de l'invention,
    • La figure 15 illustre une variante de découpe d'une éprouvette dans un substrat en silicium.
    Description détaillée
  • L'invention est illustrée dans la suite par des exemples relatifs à la fabrication de spiraux. Les mêmes principes sont cependant applicables à tout autre type de composants horlogers.
  • La figure 3 représente en vue de dessus une plaquette 100 à base de silicium dans laquelle plusieurs spiraux horlogers 110 ont été formés avec une même géométrie cible et dans laquelle une éprouvette 120 formant structure de test a en outre été formée avec une géométrie cible différente de celle des composants. La géométrie cible des composants est la géométrie que l'on vise à obtenir à l'issue de la gravure et avant correction dimensionnelle éventuelle ultérieure. Elle peut être identique à ou différente d'une géométrie théorique qui permettrait d'atteindre les caractéristiques souhaitées pour les spiraux, notamment une raideur déterminée. La géométrie effective à l'issue de la gravure peut être légèrement différente de cette géométrie cible du fait des variations du procédé et notamment de la dispersion géométrique au sein de la plaquette.
  • Une telle plaquette 100 peut être réalisée en mettant en œuvre les étapes de procédé suivantes, illustrées sur les figures 5A à 5D :
    On fournit un substrat 10, typiquement un substrat de type silicium sur isolant (SOI), qui comprend une première couche de silicium 11 dans laquelle les spiraux doivent être formés, une deuxième couche de silicium 12 et, entre les deux, une couche intermédiaire ou couche d'arrêt 13 d'oxyde de silicium. Le silicium des première et/ou deuxième couches 11, 12 peut être polycristallin mais il est de préférence monocristallin. Il peut ne pas être dopé ou être dopé, par exemple être dopé au phosphore. Le silicium dopé, électriquement conducteur, est plus stable dimensionnellement et de meilleure résistance mécanique. De préférence, le substrat 10 est fait de silicium qui est d'orientation {1,1,1} et/ou qui est dopé, avantageusement de manière à posséder une résistivité inférieure ou égale à 0,1 Ω.cm-1, par exemple une résistivité égale à 0,05 Ω.cm-1.
  • On dépose une couche de résine photosensible 20 sur la première couche 11 du substrat 10.
  • A travers un masque photolithographique 30 muni de fenêtres 31 de formes correspondant aux contours des spiraux 110 et de l'éprouvette 120, on expose la couche de résine 20 au rayonnement lumineux R d'une source lumineuse (non illustrée). Le rayonnement R peut notamment être un rayonnement comprenant des UV, c'est-à-dire des ultra-violets, voire être constitué d'UV.
  • Selon une disposition avantageuse, le masque photolithographique 30 est un masque corrigé selon l'enseignement du document EP 3 845 770 A1 , au moins certaines fenêtres 31 du masque étant de dimensions différentes de sorte à viser pour tous les composants la même géométrie cible, en compensant la dispersion de raideur au sein du substrat.
  • On élimine ensuite localement la résine photosensible irradiée en la solubilisant dans un bain chimique approprié, pour former des ouvertures 21 correspondant aux contours souhaités des spiraux et de l'éprouvette. On dit que la résine est « développée » : dans le cas d'une résine positive telle qu'illustrée, c'est la portion de la résine exposée au rayonnement R de la source lumineuse qui est retirée. La résine photosensible qui n'a pas été irradiée et transformée par le rayonnement R résiste au bain chimique, reste ainsi en place sur le substrat et forme un masque sacrificiel.
  • Dans une variante de mise en œuvre avec une résine dite négative, la résine photosensible est choisie de manière que son irradiation par un rayonnement analogue ou identique au rayonnement R rende cette résine non soluble dans un bain chimique approprié, auquel cas le masque est transformé en conséquence.
  • Le silicium de la première couche 11, qui n'est plus protégé, est ensuite gravé sur toute sa hauteur à travers les ouvertures 21 de la résine, selon une direction perpendiculaire au plan général du substrat 10 (figure 5C). Plusieurs spiraux horlogers 110 ainsi que la ou les éprouvettes 120 sont découpés collectivement, ensemble et en même temps, tous dans la première couche 11.
  • La gravure est une gravure ionique réactive profonde, encore appelée gravure DRIE (acronyme de « deep reaction ion etching », qui est la désignation anglaise de la gravure ionique réactive profonde) ou gravure selon le procédé Bosch. Derrière le masque, la première couche 11 n'est pas gravée. Par ailleurs, la couche d'arrêt 13 est moins sensible à la gravure qui ne l'entame donc pas ou dans une très moindre mesure.
  • L'inclinaison des flancs de gravure dépendant de la largeur de la surface gravée, il est préférable, pour assurer une correspondance entre l'inclinaison des flancs de l'éprouvette et celle des flancs des composants, que la largeur d'un liseré de gravure autour de l'éprouvette soit sensiblement égale à la largeur des liserés de gravure autour des composants. La largeur des ouvertures 21 de la résine sont donc configurées en conséquence.
  • Selon un mode de mise en œuvre possible, on peut, pour chaque composant comme pour l'éprouvette, graver à la fois un liseré de gravure correspondant au profil externe de l'élément et un liseré périphérique autour de ce liseré externe. Lors de la libération de la plaquette, la portion située entre le liseré externe et le liseré périphérique est désolidarisée, libérant autour de l'élément un espace vide 130 tel qu'illustré sur la figure 4, permettant de mouvoir l'élément autour de son attache pour briser cette dernière.
  • Comme variante, on pourrait aussi, comme sur la figure 15, graver un unique liseré de gravure externe 130' délimitant l'éprouvette, ledit liseré ayant une largeur sensiblement identique à la largeur des liserés de gravure délimitant les composants.
  • Dans une nouvelle étape, le support 12 et la couche d'arrêt 13 sont ensuite retirés localement, ou supprimés totalement, par gravure chimique, de manière que soit libérée la plaquette 100 portant les spiraux horloger illustrée sur la figure 1 (figure 5D).
  • Par plaquette on entend généralement dans la présente demande toute structure à base de silicium comportant une portion utile (le cas échéant libérée du support et de la couche intermédiaire du substrat dont elle est issue) dans laquelle sont découpés les composants à fabriquer et au moins une éprouvette de géométrie cible différente de celle des spiraux.
  • La plaquette porte finalement les spiraux horlogers 110 et l'éprouvette 120, si bien qu'on peut facilement déplacer ceux-ci ensemble et les traiter collectivement et en même temps. Comme illustré sur la figure 3, l'éprouvette 120 peut par exemple être réalisée dans la portion utile de la plaquette 100 où sont réalisés les spiraux 110 et être entourée de spiraux. Comme variante, l'éprouvette 120 pourrait toutefois être disposée indifféremment en tout endroit de la plaquette 100.
  • L'éprouvette 120 de la figure 3 apparaît plus en détail sur la vue agrandie de la figure 4. Dans cet exemple, l'éprouvette 120 est reliée au reste de la plaquette 100 par une extrémité proximale 121 et est libre à son extrémité distale 122. L'ouverture 130 pratiquée dans la plaquette 100 autour de l'éprouvette 120 permet le cas échéant de la déformer dans le plan de la plaquette 100.
  • Dans l'exemple de la figure 3, l'éprouvette 120 est une lame s'étendant de façon rectiligne, selon une direction principale Z, entre l'extrémité proximale 121 et l'extrémité distale 122. Ici, la lame présente une section rectangulaire constante et en particulier une largeur It constante, sur toute sa longueur Lt mesurée dans sa direction principale Z. Ce mode de réalisation n'est cependant pas limitatif et la figure 6 illustre un autre exemple dans lequel la lame 120 présente une section variable le long de sa direction principale rectiligne Z et se termine, à son extrémité distale 122, par une portion 123 de section localement agrandie formant masse. Selon encore un autre exemple illustré sur la figure 7, l'éprouvette peut se présenter sous la forme d'une lame, par exemple de section constante comme sur la figure 3, mais fixée au reste de la plaquette à ses deux extrémités. Selon encore un autre exemple illustré sur la figure 8, l'éprouvette 120 peut être un spiral de profil différent de celui des spiraux à fabriquer 110, de section constante ou non sur toute sa longueur Lt mesurée entre son extrémité proximale 121 attachée à la plaquette et son extrémité distale libre 122.
  • Ces exemples sont donnés à titre illustratif et non exhaustif. Toute autre géométrie adaptée, différente de celle des spiraux à fabriquer, peut être envisagée pour la ou les éprouvettes.
  • Les procédés d'illumination et de développement de la résine photosensible, de même que la gravure DRIE, entraînent des écarts dimensionnels entre les largeurs I d'éléments censés être identiques sur des plaquettes différentes.
  • Comme expliqué précédemment, on s'intéresse, dans le domaine des spiraux, à compenser cette dispersion dimensionnelle pour faire tendre la moyenne de raideur des spiraux d'une même plaquette vers une valeur nominale.
  • Le procédé selon l'invention permet de détecter l'erreur dimensionnelle liée à la gravure grâce à la caractérisation de la ou des éprouvette(s) et de quantifier la valeur de correction dimensionnelle à appliquer aux spiraux pour atteindre la raideur moyenne souhaitée. Dans le contexte des spiraux, on entend par valeur de correction dimensionnelle l'épaisseur e de matière à retirer sur chaque spiral 110 pour aboutir à cette raideur.
  • La caractérisation étant réalisée indirectement, via l'éprouvette, les spiraux sont préservés. Par ailleurs, l'éprouvette 120 pouvant prendre des géométries très variées comme évoqué précédemment, les méthodes de caractérisation peuvent être très diverses, et certaines d'entre elles sont décrites dans la suite à titre d'exemples non limitatifs.
  • Dans ces exemples, l'éprouvette 120 est caractérisée directement sur la plaquette 100. Autrement dit, au moins un paramètre de l'éprouvette 120, représentatif de l'écart entre les dimensions effectives des spiraux et leur dimension cible ou une dimension théorique permettant d'obtenir la raideur souhaitée, est déterminé alors que l'éprouvette est toujours attachée à la plaquette 100.
  • Comme alternative, l'éprouvette 120 peut aussi être caractérisée après avoir été détachée préalablement de la plaquette 100 et fixée sur un support de test. Dans ce cas, comme illustré sur la figure 9, l'éprouvette 120 est solidaire de la plaquette 100 via une ou plusieurs languettes de détachement 140. Une telle languette de détachement 140 présente avantageusement une portion de jonction de section rétrécie 141 à son extrémité située au voisinage de l'éprouvette 120. La portion de jonction 141, facilement rompable, permet un détachement aisé de l'éprouvette 120. Lorsqu'elle doit être caractérisée sur un support de test, l'éprouvette 120 est avantageusement liée, à au moins l'une de ses extrémités, à une base de fixation 124, de préférence de plus grande largeur que l'éprouvette elle-même, pour sa fixation au support. Dans ce cas, la base de fixation 124 forme avec l'éprouvette un ensemble 125 détachable de la plaquette. La base de fixation 124 est de préférence située entre la languette de détachement 140 et l'éprouvette 120.
  • Selon un premier mode de caractérisation, l'éprouvette 120 est soumise à une excitation vibratoire, et une réponse vibratoire de l'éprouvette est mesurée pour en déduire un paramètre de caractérisation tel qu'une fréquence de résonance.
  • Dans l'exemple illustré sur la figure 10, on utilise une source piézo-électrique 300 ou toute autre source adaptée pour induire sur l'éprouvette 120 une excitation acoustique dans une plage fréquentielle d'excitation choisie de sorte à inclure au moins une fréquence de résonance de l'éprouvette. En couvrant ou balayant une large plage de fréquences, on peut mesurer plusieurs pics de résonance (ou fréquences de résonance), ce qui peut apporter une meilleure précision.
  • On applique par exemple une ou plusieurs fréquences à la fois, que l'on fait varier au cours du temps, au voisinage d'une ou de fréquences de résonance.
  • L'excitation est de préférence entretenue pendant une durée suffisante pour en déduire des spectres vibratoires de l'éprouvette.
  • Durant l'excitation, on peut par exemple enregistrer, via un moyen de mesure optique adapté 310 tel qu'un vibromètre laser par effet doppler, une amplitude ou une vitesse ou une accélération de déplacement ou une fréquence de déplacement d'au moins un point de l'éprouvette 120.
  • L'éprouvette 120 est généralement contenue dans un plan de base de la plaquette 100. Le déplacement dont les caractéristiques sont mesurées est selon une direction contenue dans ce plan de base ou, alternativement, selon une direction transversale audit plan de base.
  • Le signal ainsi obtenu est ensuite traité, généralement par un programme d'ordinateur 320, pour en déduire si une correction dimensionnelle est nécessaire et laquelle.
  • Le traitement de signal comprend typiquement une étape d'identification de la fréquence de résonance en fonction de l'amplitude ou de la vitesse ou de l'accélération mesurée, par exemple par analyse fréquentielle par transformée de Fourier.
  • On peut noter que le procédé peut ou non intégrer une étape intermédiaire de détermination d'une raideur de l'éprouvette 120, permettant ensuite de calculer/déduire un niveau de correction dimensionnelle à appliquer pour obtenir la raideur finale souhaitée.
  • La valeur de correction dimensionnelle des spiraux 110 est déterminée, à partir de la fréquence de résonance déterminée ou le cas échéant de la valeur de raideur calculée, par un modèle prédictif ou par le biais d'une table de correspondance.
  • Le modèle mathématique prédictif met par exemple en œuvre un algorithme d'apprentissage automatique, préalablement entraîné lors de mesures de test, et pouvant mettre en œuvre une classification effectuée par un réseau de neurones, ou par un partitionnement.
  • Comme alternative, le modèle prédictif peut mettre en œuvre une formule polynomiale, par exemple en effectuant une modélisation par régression linéaire.
  • Comme autre alternative, une table de correspondance peut permettre de déterminer plus facilement, bien que moins précisément, la correction dimensionnelle à réaliser.
  • Une telle table de correspondance peut être obtenue expérimentalement, par exemple en déterminant expérimentalement de combien un retrait d'une épaisseur d'un micron sur toute la surface de la plaquette 100 fait varier la fréquence de résonance de l'éprouvette 120. Par proportionnalité, on peut ensuite déterminer le nombre de microns d'épaisseur à enlever pour obtenir une fréquence de résonance prédéterminée, correspondant à une raideur souhaitée.
  • En variante, on peut utiliser une table de correspondance faisant le lien direct entre une variation d'épaisseur de matière et une variation de raideur de l'éprouvette.
  • L'excitation peut être entretenue comme dans l'exemple précité, mais elle peut aussi être ponctuelle et non entretenue.
  • Selon un exemple, on pourrait ainsi utiliser un marteau d'excitation ou toute autre source permettant d'induire une excitation vibratoire impulsionnelle sur l'éprouvette.
  • La figure 11 illustre un exemple de caractérisation dans lequel l'éprouvette 120 est chargée, au voisinage de son extrémité distale, par une force F dirigée sensiblement orthogonalement à sa direction principale Z. Une fois l'éprouvette déformée, elle est relâchée (F=0) et oscille alors de part et d'autre de sa position d'équilibre. Sa fréquence propre peut alors être mesurée.
  • Dans ce cas de figure, on pourra aussi utiliser avantageusement une éprouvette 120 telle qu'illustrée sur la figure 6, sous forme d'une lame terminée à son extrémité distale par une portion agrandie 123 formant masse. Cette masse 123 permet d'amplifier le mouvement et de faciliter la mesure.
  • Quel que soit le mode d'excitation vibratoire, le principe peut rester le même que décrit précédemment, et consister à enregistrer une amplitude ou une vitesse ou une accélération de déplacement de l'éprouvette, puis traiter le signal ainsi enregistré pour en extraire une fréquence propre ou une ou plusieurs fréquences de résonance de l'éprouvette, pour finalement en déduire la valeur de correction à appliquer.
  • Toutefois, la réponse vibratoire à une excitation acoustique ou mécanique n'est qu'un paramètre parmi d'autres permettant de caractériser l'éprouvette 120 afin de déterminer la nécessité d'une correction et le cas échéant le niveau de correction dimensionnelle à appliquer aux spiraux 110 de la plaquette 100.
  • Selon une autre méthode de caractérisation illustrée sur la figure 12, l'éprouvette 120 peut être soumise à une force de flexion F prédéterminée, et son amplitude de déformation (flèche f) peut être mesurée par des moyens optiques tels que cités précédemment.
  • L'éprouvette 120 se comporte alors comme une poutre encastréelibre. Sa flèche f permet par exemple de déduire directement ou indirectement la correction dimensionnelle à appliquer, par l'une ou l'autre méthode mentionnée précédemment.
  • La figure 13 illustre un exemple de table de correspondance pouvant être créée expérimentalement en mesurant pour une flèche f donnée de l'éprouvette quelle est la raideur Rs moyenne des spiraux, et en procédant ensuite à plusieurs itérations de correction, par exemple par oxydation et désoxydation ou par désoxydation partielle et réoxydation dans le cas d'un spiral déjà oxydé.
  • L'exploitation du tableau se fait de la manière suivante :
    Supposons que l'on mesure une flèche f de valeur correspondante à la valeur f1 et que l'on désire une raideur de valeur Rs5, on appliquera à la plaquette une valeur de correction dimensionnelle égale à la somme des valeurs de corrections e2, e3, e4 et e5. Quand les valeurs de flèche et de raideur ne figurent pas exactement sur le tableau, la valeur de correction dimensionnelle peut être obtenue par simple interpolation.
  • Selon une autre méthode de caractérisation, l'éprouvette 120 pourrait aussi être simplement mesurée à l'aide d'un dispositif optique adapté. La correction dimensionnelle à appliquer pourrait dans ce cas être déterminée à partir de la ou des dimensions ainsi mesurées.
  • Selon encore une autre méthode de caractérisation, dans un cas où l'éprouvette 120 est un spiral de caractérisation de géométrie différente de celle des spiraux à fabriquer 110, comme illustré par exemple sur la figure 8, on peut mesurer la raideur Rt de ce spiral de caractérisation 120, puis par l'une ou l'autre méthode mentionnée précédemment, déterminer la correction dimensionnelle à appliquer aux spiraux 110.
  • On peut par exemple réaliser une mesure de raideur dite dynamique telle que décrite par exemple dans le document EP 2 423 764 , en couplant le spiral de caractérisation 120 à un balancier de référence doté d'un moment d'inertie I prédéterminé, en mesurant la fréquence du résonateur formé par l'ensemble balancier/spiral et en déduisant la raideur Rt du spiral de caractérisation 120 à partir de la formule : f = 1 2 π Rt I
    Figure imgb0002
  • Comme variante, on peut aussi réaliser une mesure dite statique, comme décrit par exemple dans le document EP 2 128 723 , en couplant le spiral de caractérisation à un spiral de référence par l'intermédiaire d'un axe d'un système de rotation, en appliquant une rotation au spiral de référence grâce au système de rotation, le couple étant transmis au spiral de caractérisation par l'intermédiaire de l'axe, en effectuant une mesure différentielle de l'angle de rotation obtenu sur le spiral de caractérisation et de l'angle imposé au spiral de référence, et en utilisant cette mesure pour calculer la raideur du spiral de caractérisation à l'aide de la formule ci-dessous, dans laquelle Rt est la raideur du spiral de caractérisation, Rr est la raideur du spiral de référence, a est l'angle de rotation du spiral de référence et a' est l'angle mesuré sur le spiral de caractérisation. R t = R r × a a ′
    Figure imgb0003
  • La correction dimensionnelle est typiquement réalisée par retrait de matière sur les composants.
  • Dans ce cas, les dimensions cibles des composants (en particulier leur largeur) sont initialement choisies plus grandes que des dimensions théoriques permettant d'obtenir la raideur finale souhaitée pour ces composants.
  • La correction dimensionnelle peut par exemple être réalisée par oxydation puis désoxydation des spiraux, comme illustré sur les figures 14A à 14C.
  • La figure 14A illustre la section d'une lame d'un spiral 110 après sa formation. Sa hauteur est ha et sa largeur la. La valeur de correction dimensionnelle à appliquer au spiral est ici notée e.
  • La figure 14B illustre la même section de spiral après qu'une couche de dioxyde de silicium ait été formée sur sa surface externe, consommant une partie du silicium. L'oxydation est réalisée dans l'atmosphère humide d'un four d'oxydation thermique chauffé à une température avoisinant généralement 1000°C. Sur la figure, la référence 112 désigne le silicium non oxydé et la référence désigne le dioxyde de silicium 114 qui s'est formé. L'épaisseur e' de la couche de dioxyde de silicium résultant de l'oxydation est supérieure à l'épaisseur du silicium non oxydé 112 dont l'oxydation a conduit à ce dioxyde de silicium 114.
  • Une épaisseur de dioxyde de silicium, de préférence la totalité du dioxyde de silicium, est ensuite éliminée par gravage, ou par attaque chimique, par exemple avec de l'acide fluorhydrique, pour ajuster les dimensions du spiral. La figure 14C représente la même section du spiral, débarrassé du dioxyde de silicium. Il présente une hauteur hb inférieure à la hauteur ha et une largeur lb inférieure à la largeur la.
  • Comme alternative, plusieurs ou la totalité des spiraux horlogers peuvent avoir été oxydés avec une épaisseur d'oxyde w après leur formation. Cette épaisseur d'oxyde w correspond à l'épaisseur finale de thermocompensation ou à une épaisseur choisie. Dans ce cas, l'étape de correction dimensionnelle d) peut comprendre au moins une étape de désoxydation partielle ou totale et une réoxydation des spiraux à la valeur w.
  • Les exemples mentionnés précédemment illustrent l'intérêt de l'invention pour la détermination et/ou le contrôle de propriétés mécaniques des composants fabriqués, notamment la raideur.
  • Comme alternative ou en complément, la caractérisation d'éprouvette(s) selon l'invention peut aussi servir à obtenir des informations sur des dimensions critiques des composants, notamment des cotes difficiles à mesurer à l'aide d'instruments. On peut notamment simuler et optimiser des formes et géométries d'éprouvette qui permettent d'obtenir une signature vibratoire, telle qu'évoquée en lien avec la figure 10, permettant, par lien de causalité, de remonter à n'importe quelle dimension des composants.
  • La caractérisation de l'éprouvette 120 peut également permettre de remonter aux caractéristiques fonctionnelles des composants, autrement dit de prévoir la manière avec laquelle lesdits composants interagiront avec d'autres composants de mouvement horloger dans leur mouvement. Par exemple, la signature vibratoire d'une éprouvette peut permettre de déduire un rendement ou une fréquence ou une amplitude de mouvement (à iso paramètres), en fonctionnement.

Claims (20)

  1. Procédé de fabrication de composants horlogers (110), dans lequel :
    a) dans une plaquette (100) à base de silicium, on forme, selon des dimensions cibles, des composants horlogers (110) ainsi qu'au moins une éprouvette (120) de géométrie cible différente de celle des composants (110),
    b) on détermine au moins un paramètre de caractérisation de l'éprouvette (120) représentatif d'une caractéristique des composants,
    c) à partir dudit paramètre, on détermine ladite caractéristique des composants et/ou on détermine si une correction dimensionnelle doit être appliquée aux composants (110).
  2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel à l'étape b), on applique à l'éprouvette une excitation vibratoire, et on détermine au moins une caractéristique vibratoire de l'éprouvette lors de la vibration, par exemple au moins une fréquence de résonance ou une fréquence propre de vibration.
  3. Procédé de fabrication selon la revendication 2, dans lequel l'excitation vibratoire est variable au cours du temps, et on identifie au moins une caractéristique de résonance de l'éprouvette au cours de la vibration.
  4. Procédé de fabrication selon la revendication 1, dans lequel à l'étape b), on mesure une valeur de déformation (f) de l'éprouvette (120) sous l'effet d'une force de flexion (F) prédéterminée.
  5. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l'étape b) comprend une mesure et/ou une détermination d'une fréquence et/ou d'une amplitude et/ou d'une vitesse et/ou d'une accélération de déplacement d'au moins un point de l'éprouvette.
  6. Procédé de fabrication selon la revendication 5, dans lequel l'éprouvette (120) est définie dans un plan de base correspondant au plan général de la plaquette (100) lors de sa formation, et le déplacement est selon une direction contenue dans ledit plan de base.
  7. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel à l'étape b), on mesure une dimension de l'éprouvette.
  8. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel à l'étape c) on détermine en outre une valeur de correction dimensionnelle (e) à appliquer aux composants (110).
  9. Procédé de fabrication selon la revendication 8, comprenant en outre une étape d) au cours de laquelle on corrige les dimensions des composants (110) selon la valeur de correction déterminée à l'étape c).
  10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel l'étape d) comprend au moins une étape d'oxydation et une étape de désoxydation des composants (110).
  11. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel la caractéristique des composants et/ou la nécessité d'une correction dimensionnelle et/ou une valeur de correction dimensionnelle (e) à appliquer aux composants (110) est déterminée au moyen d'un modèle prédictif, par exemple mettant en œuvre un algorithme d'apprentissage automatique ou une formule polynomiale.
  12. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel la caractéristique des composants et/ou la nécessité d'une correction dimensionnelle et/ou une valeur de correction dimensionnelle (e) à appliquer aux composants (110) est déterminée par le biais d'une table de correspondance.
  13. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, dans lequel les composants (110) sont des spiraux horlogers.
  14. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, dans lequel au moins une éprouvette (120) est un spiral de référence, et à l'étape b), on mesure la raideur effective (Rt) dudit spiral de référence.
  15. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, dans lequel au moins une éprouvette (120) est une lame s'étendant selon une direction rectiligne (Z).
  16. Procédé selon la revendication 15, dans lequel la lame comporte au moins une portion de section constante, de préférence est de section constante sur toute sa longueur.
  17. Procédé selon la revendication 15 ou 16, dans lequel la lame comporte une portion de section agrandie (123) à son extrémité distale (122).
  18. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, dans lequel une pluralité d'éprouvettes (120) est formée dans la plaquette (100), et à l'étape b) on calcule une moyenne des paramètres primaires issus de la pluralité d'éprouvettes.
  19. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 18, dans lequel l'étape a) comprend au moins les sous-étapes suivantes :
    a1) fournir un substrat (10) comprenant une première couche (11) à base de silicium, une deuxième couche (12) à base de silicium et une couche intermédiaire (13) à base d'oxyde de silicium,
    a2) recouvrir la première couche (11) d'une couche de résine photosensible (20),
    a31) exposer la couche de résine photosensible (20) à l'aide d'une source lumineuse, à travers un masque photolithographique (30) muni de fenêtres (31) définissant les contours hors attache des composants horlogers (110) et de la au moins une éprouvette (120),
    a32) éliminer localement la résine photosensible au moyen d'un solvant pour former des ouvertures (21) correspondant aux contours hors attache des composants horlogers (110) et de l'éprouvette (120),
    a4) graver la première couche (11) sur toute sa hauteur sous lesdites ouvertures (21) pour former les composants horlogers (110) et la au moins une éprouvette (120).
  20. Procédé selon la revendication 19, dans lequel le masque photolithographique (30) est un masque corrigé, au moins certaines fenêtres (31) du masque étant de dimensions différentes de sorte à réduire l'étendue d'une dispersion dimensionnelle entre au moins une partie des composants horlogers (110).
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