EP4752645A1

EP4752645A1 - Procede de fabrication de spiraux sur un support

Info

Publication number: EP4752645A1
Application number: EP24216274.1A
Authority: EP
Inventors: Mickael CHABART
Original assignee: Richemont International SA
Current assignee: Richemont International SA
Priority date: 2024-11-28
Filing date: 2024-11-28
Publication date: 2026-06-03

Abstract

L'invention concerne un procédé de fabrication de spiraux (20) destinés à équiper un organe régulateur d'une pièce d'horlogerie, ledit procédé comprenant la fabrication de spiraux (20) dans au moins une plaquette (10) de Si, cette fabrication comprenant au moins une étape de lithographie pour former le motif des spiraux (20) sur ou au-dessus de ladite plaquette (10) et une étape d'usinage dans ladite au moins une plaquette (10) à travers lesdits motifs, ledit procédé comprenant les étapes suivantes:
(a) détermination de la raideur de chaque spiral (20) ;
(b) classification de chaque spiral (20) en fonction de sa raideur;
(c) formation de lots de spiraux (20) détachés de leur plaquette d'origine par classe de raideur;
(d) choix de lots de spiraux (20) à corriger;
(e) application d'un traitement correctif adapté auxdits lots choisis pour modifier la raideur de chaque spiral (20) desdits lots et se rapprocher d'une raideur cible.

Description

DOMAINE TECHNIQUE

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'une pluralité de spiraux sur un support, également appelé "plaquette" ou "wafer" dans la présente demande, lesdits spiraux étant destinés à équiper un régulateur d'une pièce d'horlogerie mécanique comme une montre par exemple.

ETAT DE LA TECHNIQUE

Les mouvements de montres mécaniques sont régulés au moyen d'un régulateur mécanique comprenant un résonateur, c'est-à-dire un composant déformable élastiquement dont les oscillations déterminent la marche de la montre. De nombreuses montres comportent un régulateur comprenant un spiral comme résonateur, le spiral étant monté sur l'axe d'un balancier et mis en oscillation grâce à un échappement et la fréquence propre du couple balancier-spiral permet de réguler la montre.
A titre d'exemple, la publication EP1422436 décrit un organe régulateur de pièce d'horlogerie, appelé balancier-spiral. Elle concerne, plus particulièrement, d'une part, un ressort spiral destiné à équiper le balancier d'une pièce d'horlogerie mécanique et, d'autre part, un procédé de fabrication de ce spiral.
Si dans l'histoire, les spiraux ont été traditionnellement réalisés à partir de fils métalliques, on en réalise aujourd'hui dans d'autres matériaux. De façon avantageuse, plusieurs centaines de spiraux peuvent être fabriqués sur une seule plaquette d'un matériau adapté. Par exemple, il est notamment connu de réaliser une pluralité de résonateurs en silicium avec une très haute précision en utilisant des procédés de photolithographie et d'usinage / gravure dans une plaquette en silicium. Les procédés de réalisation de ces résonateurs mécaniques utilisent généralement des plaquettes de silicium monocristallin, mais des plaquettes en d'autres matériaux sont également utilisables, par exemple en silicium polycristallin ou amorphe, en d'autres matériaux semiconducteur, en verre, en céramique, en carbone ou en un composite comprenant ces matériaux. Pour sa part, le silicium monocristallin est relativement insensible aux champs magnétiques et appartient à la classe cristalline cubique m3m dont le coefficient d'expansion thermique (alpha) est isotrope.
Cependant, les étapes de microfabrication, et plus particulièrement de gravure, employées dans la fabrication de spiraux sur une plaquette ont notamment comme résultat une dispersion géométrique importante entre les dimensions des spiraux d'une même plaquette, et par conséquent une dispersion importante entre leurs raideurs, bien que le motif de gravure soit le même pour chaque spiral. La dispersion de raideur mesurée suit normalement une distribution gaussienne et, afin d'optimiser le rendement de fabrication, on s'intéresse donc à centrer la moyenne de la distribution gaussienne sur une valeur de raideur nominale et également à réduire l'écart-type de cette gaussienne.
Pour des plaquettes gravées à des moments différents, la dispersion de raideurs obtenue, qui est représentative du procédé utilisé, sera centrée sur une moyenne susceptible de varier, d'une plaquette à une autre.
Pour contrer ce résultat défavorable, il est connu de procéder à des opérations de correction sur la plaquette, notamment des opérations d'ajustement de l'épaisseur, après une étape de mesure intermédiaire de la raideur comme décrit ci-dessous, afin de corriger le pic de la gaussienne de répartition des raideurs, c'est-à-dire de rapprocher la raideur moyenne d'une raideur cible.
Les différentes solutions de correction connues se font toutes au niveau de la plaquette (wafer), sur des échantillons de spiraux par rapport au nombre total de spiraux usinés sur une plaquette. Vu les temps de cycle nécessaires pour ces corrections, la mobilisation des équipements est importante, pour une correction sur un nombre de spiraux plus ou moins élevé. En rapprochant la raideur moyenne d'une raideur cible, on améliore le taux d'utilisation des spiraux fabriqués, mais on conserve une dispersion relativement importante, de l'ordre de 80 classes.
Une solution est décrite dans la publication EP4031936 qui porte sur un procédé de fabrication d'une pluralité de spiraux sur une plaquette. Dans cette solution, on propose un procédé de fabrication permettant de corriger la dispersion des raideurs d'une plaquette de spiraux afin de s'assurer qu'une plus grande partie de la distribution gaussienne des raideurs se superpose à un intervalle d'appairage prédéfini. Selon l'invention décrite dans cette publication, la réduction de l'écart-type dans la dispersion des raideurs des spiraux sur la plaquette est réalisée en modifiant l'étape de lithographie pour différents champs sur la plaquette avant un usinage des résonateurs.
Selon un aspect de cette publication, ces buts sont atteints au moyen d'un procédé de fabrication d'une pluralité de résonateurs mécaniques dans une plaquette, les résonateurs étant destinés à équiper un organe régulateur d'une pièce d'horlogerie et la fabrication comprenant au moins une étape de lithographie pour former des motifs des résonateurs sur ou au-dessus ladite plaquette et une étape d'usinage dans ladite plaquette à travers desdits motifs, le procédé comprenant les étapes suivantes : établir une cartographie indicative de la dispersion de raideurs par rapport à une valeur de raideur moyenne pour des résonateurs fabriqués selon des spécifications de référence ; diviser la cartographie en des champs et déterminer une correction à implémenter aux dimensions des résonateurs pour au moins un desdits champs afin de réduire ladite dispersion ; modifier les spécifications de référence pour l'étape de lithographie afin d'implémenter les corrections aux dimensions pour ledit au moins un champ lors de l'étape de lithographie ; et fabriquer des résonateurs sur une plaquette de fabrication en utilisant les spécifications modifiées.
Un désavantage de ce procédé réside dans la complexité à adapter le masque de lithographie pour les différentes régions. De plus, il requiert une bonne reproductibilité de la variabilité d'une plaquette à une autre afin que les corrections établies s'appliquent toujours de manière efficiente.
La publication EP3181938 décrit un procédé de fabrication d'un spiral d'une raideur prédéterminée par retrait de matière. Le but du procédé de fabrication selon EP3181938 est de former un spiral dont les dimensions sont supérieures aux dimensions cibles, afin de déterminer la correction à appliquer pour obtenir la raideur souhaitée. A cet effet, l'invention de EP3181938 se rapporte à un procédé de fabrication d'un spiral d'une raideur prédéterminée comportant les étapes suivantes :

a) former un spiral selon des dimensions supérieures aux dimensions nécessaires pour obtenir ledit spiral d'une raideur prédéterminée;
b) déterminer la raideur du spiral formé lors de l'étape a);
c) calculer l'épaisseur de matériau à retirer pour obtenir les dimensions nécessaires pour obtenir ledit spiral d'une raideur prédéterminée;
d) retirer du spiral formé lors de l'étape a), ladite épaisseur de matériau permettant d'obtenir le spiral aux dimensions nécessaires à ladite raideur prédéterminée.

Un désavantage de ce procédé est que, dans le cadre d'une application industrielle, la correction déterminée est appliquée à l'ensemble du wafer, indépendamment de la dispersion de raideur constatée entre les spiraux d'un wafer. On peut ainsi ajuster la raideur moyenne, mais sans améliorer la dispersion.
La publication EP3769161 décrit un autre procédé de fabrication de spiraux horlogers thermocompensés et de raideur précise. Dans cette publication, on propose un procédé de fabrication de spiraux horlogers thermocompensés qui permet de diminuer la dispersion de raideur entre les spiraux fabriqués à partir d'une même plaquette. A cette fin, il est prévu un procédé de fabrication de spiraux horlogers comprenant les étapes successives suivantes :

a) former des spiraux dans une plaquette,
b) former une couche de compensation thermique sur les spiraux,
c) identifier les spiraux ayant une raideur comprise dans une plage prédéterminée,
d) optionnellement, détacher de la plaquette les spiraux identifiés à l'étape c),
e) modifier les autres spiraux pour que la raideur d'au moins une partie d'entre eux soit comprise dans la plage prédéterminée, et
f) détacher de la plaquette ces autres spiraux et, s'ils n'ont pas été détachés à l'étape d), les spiraux identifiés à l'étape c).

L'invention selon EP3769161 permet une correction fine sur des spiraux terminés pour diminuer la dispersion d'un lot de fabrication en corrigeant les spiraux restés sur la plaquette que l'on souhaite modifier. Cependant, les étapes de corrections qui mobilisent l'équipement industriel permettant d'effectuer ces opérations, se font sur une fraction du nombre total de spiraux situés sur la plaquette. Cela est défavorable en termes de rendement et d'efficacité des machines. Cet inconvénient est encore amplifié si on réitère l'opération de tri pour effectuer une correction supplémentaire sur les spiraux restés attachés à la plaquette.

SOMMAIRE DE L'INVENTION

Un but de l'invention est de proposer un procédé de fabrication amélioré par rapport aux procédés connus.
Un autre but de l'invention est de proposer un procédé simple qui permette de diminuer la dispersion des raideurs de spiraux formés sur une plaquette et d'augmenter la rentabilité du processus de fabrication de spiraux.
D'autres buts et avantages de l'invention apparaitront clairement de la description de modes d'exécution de celle-ci des figures annexées.
Dans des modes d'exécution, l'invention concerne un procédé de fabrication de spiraux destinés à équiper un organe régulateur d'une pièce d'horlogerie, le procédé comprenant la fabrication de spiraux dans au moins une plaquette de Silicium (Si), cette fabrication comprenant au moins une étape de lithographie pour former le motif des spiraux sur ou au-dessus de ladite plaquette et une étape d'usinage dans ladite au moins une plaquette à travers lesdits motifs, le procédé comprenant les étapes suivantes

(a) détermination de la raideur de chaque spiral;
(b) classification de chaque spiral en fonction de sa raideur;
(c) formation de lots de spiraux détachés de leur plaquette d'origine par classe de raideur;
(d) choix de lots de spiraux à corriger;
(e) application d'un traitement correctif adapté à chaque lot choisi pour modifier la raideur de chaque spiral desdits lots et se rapprocher d'une raideur cible.

La détermination de la raideur de chaque spiral peut être faite par mesure ou elle peut être prédictive.
Dans des modes d'exécution, les spiraux sont de préférence issus de plusieurs plaquettes différentes.
Dans des modes d'exécution, la détermination de la raideur de chaque spiral s'effectue sans le détacher de la plaquette.
Une fois sa raideur déterminée, le spiral est détaché de la plaquette.
Dans d'autres modes d'exécution, la détermination de la raideur du spiral s'effectue après l'avoir détaché de la plaquette.
Dans des modes d'exécution, les spiraux à corriger d'un lot sont regroupés sur un support.
Dans des modes d'exécution, chaque lot comprend une seule classe de raideur ou une pluralité de classes de raideur.
Dans des modes d'exécution, le traitement correctif comprend au moins une étape de traitement thermique pour oxyder la surface des spiraux du lot choisi.
Dans des modes d'exécution, le traitement correctif comprend au moins une étape de suppression partielle ou totale de la couche d'oxyde.
Dans des modes d'exécution, chaque spiral est formé avec des moyens de fixation.
Dans des modes d'exécution, le moyen de fixation est un oeillet du spiral ou un support de liaison.
Dans des modes d'exécution, chaque lot comprend un nombre prédéterminé de spiraux.
Dans des modes d'exécution, les spiraux sont empilés sur une seule tige ou sur plusieurs tiges.
Dans des modes d'exécution, la raideur des spiraux est mesurée à nouveau après le traitement correctif.

BREVE DESCRIPTION DES DESSINS

Les figures 1A à 1D illustrent des modes d'exécution d'un spiral selon la présente invention lors de sa fabrication.
Les figures 2A et 2B illustrent un autre mode d'exécution d'un spiral selon la présente invention lors de sa fabrication.
Les figures 3A et 3B illustrent un mode d'exécution de moyens permettant la formation de lots à corriger de spiraux selon la présente invention.
Les figures 4A et 4B illustrent un autre mode d'exécution de moyens permettant la formation de lots à corriger de spiraux selon la présente invention.
Les figures 4C et 4D illustrent un autre mode d'exécution de moyens permettant la formation de lots à corriger de spiraux selon la présente invention.
Les figures 5A à 5C illustrent un autre mode d'exécution de moyens permettant la formation de lots à corriger de spiraux selon la présente invention.
Les figures 6A à 6C illustrent un autre mode d'exécution de moyens permettant la formation de lots à corriger de spiraux selon la présente invention.
La figure 6D illustre un autre mode d'exécution de moyens permettant la formation de lots à corriger de spiraux selon la présente invention.

DESCRIPTION DETAILLEE

Selon le principe du procédé de l'invention, on propose de corriger les spiraux non pas sur leur plaquette d'origine, mais de trier et libérer les spiraux, afin de procéder à une correction sur des échantillons provenant de différentes plaquettes. Cette étape de tri permet de former des lots dont la dispersion de raideur est réduite, par exemple à 20 classes, ou encore à 10 classes, voire à deux classes, voire à une classe, voire à une plage de raideur inférieure à une classe. Ensuite, une correction de raideur effectuée sur ces lots permet d'ajuster la raideur des spiraux du lot, pour atteindre ou se rapprocher d'une valeur cible.
Par classe, on entend une plage ou un intervalle de valeurs compris entre environ 1.10^-9 N.m/rad et 3.10^-10 N.m/rad près, avec par exemple une première largeur de classe de 4,5.10^-10 N.m/rad, par exemple une deuxième largeur de classe de 6,5.10^-10 N.m/rad, par exemple une troisième largeur de classe de 8,5.10^-10 N.m/rad, en fonction de l'inertie du balancier devant être accouplé au spiral.
Selon les figures 1A et 1B, on forme dans une plaquette de Silicium 10 le spiral 20 illustré. Selon des principes connus, de préférence une pluralité de spiraux sont formés sur une plaquette comme (par exemple) décrit dans les publications mentionnées ci-dessus et incorporées par référence dans la présente demande pour ce qui concerne le procédé de production de spiraux sur une plaquette. Le Silicium utilisé peut être monocristallin, selon les différentes orientations cristallines possibles, polycristallin ou amorphe. L'usinage des spiraux peut se faire sur une plaquette simple ou de type SOI ("Silicon On Insulator"). Le Silicium utilisé peut être dopé ou non.
Chaque plaquette 10 comprend de préférence une pluralité de spiraux 20 et les figures 1A et 1B n'en montrent qu'un seul pour faciliter la description mais elle s'applique mutatis mutandis à une plaquette 10 comprenant une pluralité de spiraux 20, typiquement entre 200 et 600 spiraux par exemple.
Selon le procédé de l'invention, chaque spiral 20 est fabriqué de préférence avec un moyen de fixation 30 (par exemple un "support de liaison"), ledit moyen de fixation 30 dans la figure 1A ayant la forme d'une bande annulaire, avec une pluralité d'ouvertures 31 (trois dans la figure 1A) au centre duquel est formé le spiral 20. Ledit spiral 20 peut comprendre une ouverture (dit "oeillet") 21 en son centre et les moyens de fixation comprennent encore deux ponts, un premier pont 32 pour lier le spiral 20 au support de liaison 30, et un deuxième pont 33 pour lier le support de liaison 30 à la plaquette 10. Ces ponts seront supprimés ultérieurement, au plus tard avant le montage du spiral 20.
Dans le mode d'exécution de la figure 1B, le support de liaison 30 a une forme carrée avec deux ouvertures 31. Bien entendu, le support de liaison 30 peut avoir toute autre forme appropriée et n'est pas limité aux exemples illustrés dans les figures 1A et 1B. L'utilité de ces moyens de fixation 21 et 30 sera expliquée plus en détail ci-dessous. La présence de plusieurs ouvertures 31 permet, d'une part, de bloquer un degré de liberté en rotation du spiral 20 et, d'autre part, de garder une référence par rapport à la cristallographie du Si (en cas de nécessité).
Un autre mode d'exécution est illustré dans les figures 1C et 1D qui montrent une façon différente d'agencer des spiraux dans une plaquette. Dans ces figures, le spiral 20 de la figure 1C comprend un pont supplémentaire 32' pour lier ledit spiral 20 au support de liaison 30. Dans la figure 1D, le spiral 20 comprend un deuxième support de liaison 30', chaque support de liaison 30, 30' ne comprenant (de préférence) qu'une seule ouverture 31. Le support de liaison 30' est lié au spiral par le pont 32' et à la plaquette 10 par le pont 33'. Ces constructions avec pont supplémentaire 32' ou support supplémentaire 30' permettent de réaliser une construction plus stable compensant le porte-à-faux (voir les figures 4B, 6A et 6B) découlant du montage des spiraux sur des tiges 51 disposées sur une plaquette 50.
Dans le mode d'exécution illustré dans les figures 2A et 2B, le spiral 20 est fabriqué sans support de liaison 30 et il n'y a qu'un pont 32 liant le spiral 20 à la plaquette 10. Le spiral comprend également un oeillet 21 en son centre. La figure 2B illustre la situation une fois que le spiral 20 a été détaché de la plaquette 10.
Typiquement, dans le procédé de fabrication de spiraux destinés à équiper un organe régulateur d'une pièce d'horlogerie selon l'invention, on commence donc par fabriquer des spiraux 20 dans au moins une plaquette 10. Cette fabrication (comme décrit dans les publications citées ci-dessus) comprend notamment au moins une étape de lithographie pour former le motif des spiraux 20 ou au-dessus la plaquette 10 et une étape d'usinage dans la plaquette 10 à travers lesdits motifs, typiquement par gravure DRIE par exemple. Le résultat de ce procédé est comme illustré dans les figures 1A, 1B, 1C, 1D ou 2A avec une plaquette 10 comprenant de préférence une pluralité de spiraux avec leurs supports de liaison 30 (selon les figures 1A à 1D) ou sans support de liaison (selon la figure 2A).
Ensuite, selon l'invention, on effectue les étapes suivantes :

(a) on détermine la raideur de chaque spiral 20. Cette détermination peut se faire lorsque les spiraux 20 sont encore attachés à la plaquette 10 ou une fois détachés. La mesure peut être faite sur chaque spiral 20 ou par détermination prédictive à partir de la mesure de seulement un échantillon de spiraux. La détermination peut également être implicite, c'est-à-dire sans obtention précise d'une raideur mais par estimation à partir d'un modèle ou des raideurs des spiraux de l'échantillon;
(b) on classe chaque spiral 20 en fonction de sa raideur;
(c) on forme des lots de spiraux 20 par classe de raideur en détachant les spiraux 20 de leur plaquette 10 si nécessaire;
(d) on détermine quels lots nécessitent une correction de la raideur des spiraux 20;
(e) on applique un traitement correctif adapté à chacun des lots destinés à être corrigés pour modifier la raideur de chaque spiral 20 desdits lots pour se rapprocher d'une valeur cible.

Typiquement, chaque lot comprend idéalement entre 200 et 600 spiraux d'une seule classe afin de faire un traitement d'une durée adaptée pour être au plus proche de la classe cible et l'atteindre exactement de préférence.
Dans des modes d'exécution, ce procédé peut être appliqué en boucle, c'est-à-dire qu'après avoir appliqué un traitement correctif à un lot (ou à plusieurs lots), on refait une mesure de raideur pour chaque spiral "corrigé" et, en fonction du résultat, on peut reformer des lots et réappliquer un traitement correctif à ces nouveaux lots. Cette boucle peut être répétée une fois ou plusieurs fois.
Dans des modes d'exécution préférés, le procédé peut s'appliquer à plusieurs plaquettes 10 de spiraux 20 de sorte que les lots sont formés de spiraux 20 issus de différentes plaquettes 10 et non pas de la même plaquette 10.
Selon le procédé, les lots sont formés de spiraux 20 avec des caractéristiques de raideurs comparables. On crée ainsi des lots de spiraux dont la dispersion de raideur est réduite, comme résultat de ce tri. De manière avantageuse, la raideur des spiraux d'un même lot est comprise dans un nombre de classes inférieur à 10, de préférence inférieur à 5 classes, de préférence dans une seule classe de raideur, voire dans un intervalle de raideur inférieur à une classe. Par la suite, en appliquant une correction adaptée aux spiraux 20 dudit lot, on peut corriger la raideur moyenne du lot. En cumulant l'étape de tri et l'étape de correction, on peut ainsi agir sur la dispersion et sur la raideur moyenne des spiraux de l'ensemble des lots, ce qui rend le procédé plus efficace en améliorant son rendement. De plus, on peut attendre que le lot à traiter ait atteint une certaine taille et ainsi optimiser le taux d'occupation des machines utilisées pour effectuer les corrections. Outre les étapes de correction, on peut également appliquer une couche de thermocompensation sur les spiraux d'un lot, toujours avec un taux d'occupation des machines amélioré. Cette couche de thermocompensation est typiquement une couche d'oxyde de Silicium pour un spiral en Silicium et l'homme du métier sait la calculer et la réaliser, sans qu'il soit utile de le décrire dans le présent document.
On comprend toutefois qu'une fois détachés de leur plaquette d'origine pour former des lots d'une même classe ou de classes voisines, il n'est pas simple de mettre en oeuvre les spiraux 20 dans les fours et autres équipements utilisés habituellement pour les procédés de microfabrication. Des moyens pour corriger un lot de spiraux 20 selon les principes de la présente invention sont décrits ci-dessous.
Les figures 3A et 3B illustrent un mode d'exécution de moyens pour le traitement d'un lot de spiraux 20. Dans ce mode, on utilise une tige 40 comme support pour les spiraux 20 du lot. Comme illustré dans la figure 3A, les spiraux 20 sont du type tel que représenté dans les figures 2A et 2B c'est-à-dire qu'ils ne comprennent pas de support de liaison 30. On utilise dans ce cas l'oeillet 21 pour insérer les spiraux 20 sur la tige 40 comme illustré dans la figure 3B. Entre chaque spiral 20 se trouve une rondelle 41 qui permet de séparer les spiraux 20 en les espaçant l'un de l'autre. De préférence, l'oeillet 21 et la tige 40 présentent une forme correspondante, avec un élément de blocage en rotation. Ce blocage peut également être obtenu par le biais des rondelles, par exemple avec un serrage des rondelles sur la tige et des ergots en saillie sur les rondelles, aptes à coopérer avec des logements correspondants dans les spiraux.
La figure 3B illustre un lot de spiraux 20 sur une tige 40, prêt pour son traitement selon la présente invention.
Les figures 4A et 4B illustrent un autre mode d'exécution des moyens pour le traitement d'un lot de spiraux 20. Dans ce mode, on utilise également une tige 40 pour rassembler le lot de spiraux 20 à corriger mais les spiraux 20 de ce mode d'exécution comprennent un support de liaison 30 et correspondent au spiral illustré dans la figure 1B. Dans ce cas, on utilise une ouverture 31 du support de liaison 30 pour aligner les spiraux 20 sur la tige 40 en les séparant par des rondelles 41, comme illustré dans la figure 4B.
Le mode d'exécution utilisant une tige 40 peut aussi s'appliquer de façon correspondante aux spiraux de la figure 1A avec le support de liaison 30 en forme de disque.
De préférence, les spiraux 20 sont alignés lors de leur rassemblement sur une tige 40, c'est-à-dire que l'on utilise la même ouverture 31 de support de liaison 30 pour chaque spiral 20 (parmi les trois de la figure 1A ou les deux de la figure 1B).
Les figures 4C et 4D illustrent un lot de spiraux 20 monté sur deux tiges 40, les spiraux 20 étant par exemple ceux illustrés dans la figure 1D avec deux supports de liaison 30, 30'. L'emploi de deux tiges 40 permet d'éviter, d'une part, des rotations de spiraux (et leur désalignement) une fois alignés et, d'autre part, une déformation des spiraux 20 à cause du porte-à-faux.
Les figure 5A à 5C illustrent un autre mode d'exécution des moyens pour le traitement d'un lot de spiraux 20. Dans ce mode, au lieu d'une tige 40, on utilise un posage sous forme de support plan 50 de type "wafer" avec une pluralité de tiges 51. Dans ce mode, les spiraux 20 sont du type sans support de liaison (voir les figures 2A/2B) et on utilise l'œillet 21 pour les monter sur les tiges 51. On utilise également des rondelles d'espacement 41 et des rondelles de blocage 42. La figure 5B illustre les spiraux 20 du lot à corriger qui sont chacun montés sur une tige 51, avec une rondelle d'espacement 41 disposée entre le support 50 et le spiral 20. La figure 5C illustre les spiraux 20 du lot à corriger montés sur une tige 51, avec une rondelle d'espacement 41 disposée entre le support 50 et le spiral 20 et une rondelle de blocage 42 disposée de l'autre côté du spiral 20 par rapport à la rondelle d'espacement 41.
Les figures 6A à 6C illustrent un autre mode d'exécution des moyens pour le traitement d'un lot de spiraux 20 avec un support 50 comme dans le mode d'exécution des figures 5A à 5C mais, dans ce mode les spiraux 20 ont un support de liaison 30 latéral comme dans les modes d'exécution des figures 1B, 4A et 4B. Les spiraux 20 sont ainsi montés sur les tiges 51 par introduction dans une ouverture 31 du support de liaison 30, avec des rondelles d'espacement 41 entre le support 20 et les spiraux (voir figure 6B) et finalement, des rondelles de blocage 42 sont insérées sur les tiges 51 pour maintenir les spiraux 20 (voir figure 6C).
La figure 6D illustre un mode d'exécution dans lequel les spiraux sont ceux illustrés dans la figure 1D. Dans un tel cas, chaque spiral 20 est monté sur deux tiges 51 qui respectivement traversent l'ouverture 31 de chaque support de liaison 30, 30'. Comme dans le mode d'exécution de la figure 4D, cette configuration permet d'éviter un porte-à-faux et une déformation des spiraux 20.
Dans des modes d'exécution, on peut combiner le principe du mode d'exécution utilisant une tige 40 (voir figures 3A, 3B ou 4A, 4B) avec le support 50 et les tiges 51 : dans un tel cas, les tiges 51 comme la tige 40 ne reçoivent pas qu'un seul spiral 20 comme illustré dans les figures 5B/5C, 6B/6C mais une pluralité de spiraux 20 comme dans les figures 3B, respectivement 4B. Dans un tel cas, on sépare également chaque spiral 20 par une rondelle 41 et après le dernier spiral 20 empilé on ajoute une rondelle de blocage 42.
Selon la configuration des moyens de traitement des spiraux, il est possible de traiter un nombre de spiraux supérieur au nombre de spiraux fabriqués sur une plaquette.
Ainsi, le rendement et la précision par plaquette 10 augmentent fortement par rapport au rendement actuel. En effet, actuellement, sur une même plaquette 10, il peut y avoir, selon la variabilité du process et la précision des classes, entre 80 et 60 classes avec environ 80% des spiraux compris dans ces classes. Un traitement de correction dimensionnel permet de recentrer la raideur moyenne mais sans améliorer la dispersion de raideur des spiraux sur un wafer. Avec des corrections par zone géographique, on peut améliorer la dispersion. De manière générale, le rendement total constaté est de 60 à 80% des spiraux 20 dans une fourchette de classes utilisables pour un balancier donné.
Grâce au procédé selon l'invention, il est possible de proposer une proportion beaucoup plus grande de spiraux dans une gamme de raideur, resserrant ainsi le nombre de classes obtenues (typiquement aujourd'hui on travaille avec environ 60 classes, pour lesquelles il faut disposer de balancier dans l'inertie varie en conséquence ou peut être réglée en conséquence). En réduisant le nombre de classes obtenues pour les spiraux fabriqués à une dizaine, voire moins, par exemple 3 ou même une seule classe, la gestion des stocks de balancier est grandement facilitée, ainsi que les opérations de réglage.
Un autre avantage découlant du procédé selon l'invention, est que l'on peut appliquer les étapes de thermocompensation à un beaucoup plus grand nombre de spiraux 20 grâce à l'utilisation des posages adaptés (tige 40, support 50, non pas uniquement sur une plaquette).
Des modes d'exécution ont été décrits pour fournir une compréhension globale des principes de la structure, de la fonction, de la fabrication et de l'utilisation des systèmes et procédés décrits dans la présente demande. Plusieurs de ces modes de réalisation sont illustrés dans les dessins annexés et décrits ci-dessus. Les systèmes et procédés spécifiquement décrits dans la présente demande et illustrés dans les dessins annexés sont des modes d'exécution non limitatifs de la portée de la présente invention. Les caractéristiques illustrées ou décrites en relation avec un mode d'exécution peuvent être combinées avec les caractéristiques d'autres modes d'exécution. De telles modifications et variantes sont destinées à être incluses dans la portée de la présente invention. Un certain nombre de problèmes avec les procédés et systèmes conventionnels sont notés ici et les procédés et systèmes décrits ici peuvent résoudre un ou plusieurs de ces problèmes. De plus, alors que cette invention a été décrite conjointement avec un certain nombre de modes d'exécution, les alternatives, modifications, équivalents et variantes qui sont dans l'esprit et la portée de la présente invention sont également couvertes par la présente demande.
On peut, par exemple, proposer un traitement alternatif pour la correction de raideur des lots. On peut ainsi imaginer un traitement dans un four qui puisse être ouvert et refermé sans pénaliser le reste du chargement avec un système d'introduction des lots à traiter qui passe par un sas isolé. On peut gérer la présence et la mise en température des gaz oxydants et moduler les temps de traitement de chaque lot par la durée de passage, sans être contraint par le taux d'occupation du four, et ainsi permettre une optimisation de la valeur de raideur optimale pour chaque classe.

Claims

Procédé de fabrication de spiraux (20) destinés à équiper un organe régulateur d'une pièce d'horlogerie, ledit procédé comprenant la fabrication de spiraux (20) dans au moins une plaquette (10) de Si, cette fabrication comprenant au moins une étape de lithographie pour former le motif des spiraux (20) sur ou au-dessus de ladite plaquette (10) et une étape d'usinage dans ladite au moins une plaquette (10) à travers lesdits motifs, ledit procédé comprenant les étapes suivantes
(a) détermination de la raideur de chaque spiral (20) ;

(b) classification de chaque spiral (20) en fonction de sa raideur;

(c) formation de lots de spiraux (20) détachés de leur plaquette d'origine par classe de raideur;

(d) choix de lots de spiraux (20) à corriger;

(e) application d'un traitement correctif adapté auxdits lots choisis pour modifier la raideur de chaque spiral (20) desdits lots et se rapprocher d'une raideur cible.
Procédé selon la revendication 1, dans lequel les spiraux (20) sont issus de plusieurs plaquettes (10) différentes.
Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la détermination de la raideur de chaque spiral (20) s'effectue sans le détacher de la plaquette (10).
Procédé selon la revendication 3, dans lequel une fois sa raideur déterminée, le spiral (20) est détaché de la plaquette (10).
Procédé selon la revendication 1, dans lequel la détermination de la raideur du spiral (20) s'effectue après l'avoir détaché de la plaquette (10).
Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les spiraux (20) à corriger d'un lot sont regroupés sur un support (40, 50).
Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel chaque lot choisi comprend une seule classe de raideur ou une pluralité de classes de raideur.
Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le traitement correctif comprend au moins une étape de traitement thermique pour oxyder la surface des spiraux (20) du lot choisi.
Procédé selon la revendication précédente, dans lequel le traitement correctif comprend au moins une étape de suppression partielle ou totale de la couche d'oxyde.
Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel chaque spiral (20) est formé avec des moyens de fixation (21, 30).
Procédé selon la revendication précédente, dans lequel le moyen de fixation est un oeillet (21) du spiral (20) ou un support de liaison (30, 30').
Procédé selon l'une de revendications précédentes, dans lequel chaque lot comprend un nombre prédéterminé de spiraux (20).
Procédé selon la revendication précédente, dans lequel les spiraux (20) sont empilés sur une seule tige (40, 51) ou sur plusieurs tiges (40, 40', 51, 51').
Procédé selon l'une de revendications précédentes, dans lequel la raideur des spiraux (20) est mesurée après le traitement correctif.