WO2019155347A1 - Pièce de micromécanique horlogère - Google Patents

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WO2019155347A1
WO2019155347A1 PCT/IB2019/050875 IB2019050875W WO2019155347A1 WO 2019155347 A1 WO2019155347 A1 WO 2019155347A1 IB 2019050875 W IB2019050875 W IB 2019050875W WO 2019155347 A1 WO2019155347 A1 WO 2019155347A1
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distance
substrate
micromechanical
ribs
etching
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PCT/IB2019/050875
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Julien PERRET
Rémy FOURNIER
Sylvain Jeanneret
Original Assignee
Patek Philippe Sa Geneve
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    • G04D3/0074—Watchmakers' or watch-repairers' machines or tools for working materials for treatment of the material, e.g. surface treatment
    • G04D3/0087—Watchmakers' or watch-repairers' machines or tools for working materials for treatment of the material, e.g. surface treatment for components of the escapement mechanism, e.g. lever escapement, escape wheel

Definitions

  • the present invention relates, in a first aspect, to a micromechanical watchmaking piece cut from a plate-shaped silicon substrate and whose cut edges comprise portions intended to serve as contact surfaces arranged to slide against corresponding contact zones of the invention. Another micromechanical part in a timepiece, the cut edges of the piece having a ribbed surface comprising an alternation of ribs and grooves, these ribs and these grooves being rectilinear.
  • This first aspect of the invention relates in particular to a micromechanical watchmaking piece which conforms to the above definition and which forms part of an anchor escapement.
  • the present invention relates to a method for manufacturing a watchmaking micromechanical component which is in accordance with the first aspect of the invention, the method comprising the steps of:
  • the sequence formed of an etching step followed by a deposition step of a passivation layer is repeated a large number of times. For example, between 100 and 1000 times to etch a groove that passes vertically through a substrate whose thickness is 500 microns.
  • Flanks produced by the alternating succession of deposition steps and etching steps do not produce flanks perfectly straight, but finely waved flanks that exhibit alternation of reliefs and hollows regularly spaced.
  • the amplitude of the ripple is a function of the frequency with which the deposition and etching steps alternate.
  • micromechanical watchmaking parts by micromachining a silicon wafer using DRIE technology gives good results.
  • vertical flanks of a micromechanical part it is not uncommon for the vertical flanks of a micromechanical part to be intended to serve as contact surfaces intended to slide against at least one contact zone of another micromechanical part. It turns out that these vertical contact surfaces are not entirely satisfactory from a tribological point of view.
  • An object of the present invention is to overcome the disadvantages of the prior art which have just been explained.
  • the present invention achieves this and other objects by providing a watchmaking micromechanical component according to the appended claim 1 and two manufacturing processes according to the appended claims 12 and 13 respectively.
  • the ribs and grooves form a staggered pattern, with first intervals in which the spacing separating the ribs from each other is equal to a first distance, and at least a second interval in which the spacing between the ribs is equal to a second distance different from the first distance.
  • the ribs and the grooves are each contained in a plane parallel to the plate.
  • the ribs and the grooves are perpendicular to the main faces of the plate.
  • the grooves belonging to the first intervals preferably all have the same first depth. This depth is between 10 nm and 2 pm.
  • the second distance is preferably greater than the first distance.
  • the scaled pattern comprises a plurality of second intervals, and the second distance is between 200 nm and 50 miti, and preferably between 800 nm and 10 pm.
  • the grooves belonging to the second intervals all have the same depth. This depth is between 10 nm and 10 pm.
  • the staggered pattern comprises a single second slot comprising a single groove
  • the second distance is between 200 nm and 2/3 of the total height of the piece, and preferably between between 1/3 and 1/2 of the total height of the room.
  • the depth of the single groove of the second gap is preferably between 0 nm and 50 ⁇ m.
  • Figure 1 is a schematic plan view showing a Swiss lever escapement of the prior art
  • Figures 2A, 2B 2C are schematic sectional views showing the ribbed surfaces that have the cut edges of three watch micromechanical parts which respectively correspond to three variants of a first particular embodiment of the invention
  • Figure 3 is a schematic sectional view showing the ribbed surface that has the cut edges of a micromechanical watch part according to a second particular embodiment of the invention.
  • FIG. 4 is a double graph showing the evolution of the flow of the reactive gas and the flow of the passivation gas during six consecutive steps of a particular implementation of one of the two processes of the invention
  • FIG. 5 is a schematic plan view of a tooth of an escape wheel which conforms to a third embodiment of FIG. the invention, the ribs and furrows formed that presents the pulse plane of the tooth being perpendicular to the main plane of the escape wheel.
  • Figure 1 is a schematic plan view showing a Swiss lever escapement of the prior art.
  • the mechanism shown comprises in particular an escape wheel 3, an anchor 5 and a large plate 7 through whose center the axis of the balance 9 passes.
  • the two arms of the anchor each end with a pallet 11, 13.
  • the vanes are arranged to cooperate with the teeth 15 of the escape wheel 3.
  • the escape wheel is connected to the cylinder (not shown) via a gear train (not shown) which engages with the pinion exhaust (referenced 17).
  • the escape wheel is thus urged continuously forward (that is, clockwise as shown in Figure 1). It will be noted that at the moment shown, one of the teeth 15 of the escape wheel 3 is immobilized against the rest face of the entry pallet 11 of the anchor 5.
  • the anchor 5 starts a pivoting movement around the axis 19 in the clockwise direction. Pivoting the anchor clockwise causes the entry pallet to slide upward (in the drawing) against the leading edge of tooth 15. This release phase will end when the rest of the pallet will have ceased to hinder the advance of the front flank of the tooth 15. Then it will be the flattened top of the same tooth (called tooth impulse plane) which will have to slide against the face lower palette 1 1 (the pulse plane of the pallet). The angled contact between the two impulse planes will also have the effect of pushing the pallet 1 1 upwards, so that the pivoting movement of the anchor 5 in the clockwise direction will be accentuated.
  • tooth impulse plane the flattened top of the same tooth
  • This pulse phase will end when the input pallet January 1 has been pushed far enough to provide a completely clear passage to the tooth 15.
  • FIGS. 2A, 2B and 2C are diagrammatic cross-sectional views showing the ribbed surfaces presented by the cut edges of three watchmaking micromechanical parts 1, 10 and 20 which respectively correspond to three variants of a first particular embodiment of the invention. invention.
  • the ribs 21a and the grooves 23a that the cut edges of the piece 1 present form a staggered or stepped pattern, with first intervals 25a in which the ribs are separated from each other by narrow furrows whose width is equal to a first distance, and second intervals 27a in which the ribs are separated from each other by a wide groove whose width is equal to a second distance greater than the first distance.
  • the first gaps 25a and the second intervals 27a alternate cyclically so that a second gap is always interspersed between two first intervals and vice versa.
  • the ribbed surface of the cut edge of the workpiece 1 has a pattern which repeats periodically over the entire height of the workpiece. In the variant shown, this pattern is formed of two narrow grooves followed by a single wide groove. It may further be pointed out that, in this variant, the narrow grooves may have, for example, a width of 2 ⁇ m and a depth of between 10 nm and 2 ⁇ m.
  • the broad grooves may have a width of 8 ⁇ m and a depth of between 10 nm and 10 ⁇ m.
  • the pattern of the ribbed surface of the cut edge of the piece shown in Fig. 2B is quite similar to the pattern of Fig. 2A. It can be seen in fact that the ribs 21b and the grooves 23b that have the cut edges of the piece 10 form a staggered pattern, or in other words staggered, with first intervals 25b in which the grooves 23b are narrow, and second intervals 27b in which the grooves 23b are wide.
  • the ribbed surface of the cut edge of the workpiece 10 has a pattern that repeats periodically over the entire height of the workpiece.
  • this pattern is formed of a single narrow groove followed by a wide groove.
  • the narrow grooves may have, for example, a width of 1 ⁇ m and a depth of between 10 nm and 2 ⁇ m.
  • the broad grooves may have a width of 9 ⁇ m and a depth of between 10 nm and 10 ⁇ m.
  • the pattern of the ribbed surface of the cut edge of the piece shown in FIG. 2C is quite similar to the patterns of FIGS. 2A and 2B. It can be seen indeed that the ribbed surface of the cut edge of the piece 20 has a pattern that repeats periodically over the entire height of the piece. It can be seen that in the variant of Figure 2C, this pattern is formed of five narrow grooves followed by a single wide groove. It may further be pointed out that, in this variant, the narrow grooves may have, for example, a width of 1 ⁇ m and a depth of between 10 nm and 2 ⁇ m. In addition, the broad grooves may have a width of 9 ⁇ m and a depth of between 10 nm and 10 ⁇ m.
  • Figure 3 is a schematic sectional view showing the ribbed surface that has the cut edges of a micromechanical watch part 100 according to a second particular embodiment of the invention. It can be seen in FIG. 3 that the ribs 121 and furrows 123 that the cut edge of the workpiece 100 form form a stepped or staggered pattern, with first gaps 125 in which the spacing separating the ribs 121 from other is equal to a first distance, and a second interval 127 in which the spacing between the ribs is equal to a second distance different from the first distance.
  • the only second gap 127 is itself formed of a single groove 123 whose width is equal to said second distance.
  • this second distance is greater than a quarter of the total thickness of the workpiece 100.
  • the workpiece 100 could have a thickness of between 80 ⁇ m and 500 ⁇ m, and said second distance could be between 20 pm and 150 pm.
  • the first intervals 125 are two in number.
  • the two gaps 125 each extend between one of the two main surfaces of the workpiece 100 and the second interval 127.
  • the two intervals 125 comprise the same number of grooves 123, and that they therefore have the same width.
  • the two slots 125 may not include the same number of grooves.
  • the grooves which form the first gaps 125 are narrow grooves which may have, for example, a width of 1 ⁇ m and a depth of between 10 nm and 2 ⁇ m.
  • the present invention also relates to a method for manufacturing watch micromechanical parts such as those which are the subject of appended figures 2A, 2B, 2C and 3. A particular mode of implementation of the method of the invention will now be described. .
  • the method of the invention comprises a first step of providing a plate-shaped silicon substrate.
  • the substrate may not be entirely made of silicon or be constituted by doped silicon.
  • the substrate could be formed of silicon on insulator (SOI according to its abbreviation).
  • SOI silicon on insulator
  • such a sandwich structure substrate comprises two layers of silicon connected by a layer intermediate silicon oxide.
  • the substrate could alternatively consist of a silicon layer attached to another type of base such as metal.
  • the next step of the method consists in depositing and structuring a perforated etching mask on a horizontal surface of the substrate.
  • the etching mask is formed on one of the two main faces of the plate-shaped substrate. Referring to FIGS. 2A, 2B, 2C and 3, it will be understood that in the illustrated examples the etching mask is formed on the upper horizontal face of the substrate.
  • the mask is formed from a material capable of withstanding subsequent etching steps. According to the present example, the etching mask is made of silicon oxide.
  • the process continues with a step of etching the exposed surface of the substrate through the apertures of the mask by reactive ion etching so as to dig into the substrate at a depth equal to a first distance.
  • Reactive ion etching is known to those skilled in the art as such.
  • the most used gas for the etching step is SF6, and the main parameters for optimizing the etching are the SF6 flux which is advantageously between 200 and 780 sccm, and preferably between 350 and 600 sccm; the power of the radio frequency for exciting the plasma which is advantageously between 1000 and 3000 Watts at 2.45 GHz, and preferably between 1500 and 2600 Watts at 2.45 GHz; and the duration of an etching step which is advantageously between 0.8 seconds and 35 seconds and preferably between 1.5 and 7 seconds.
  • the parameters are chosen so that, at the end of the step, the ion etching has dug the silicon substrate to a depth equal to a first predetermined distance (for example 2 microns with respect to the example of the Figure 2A).
  • the next step of the process consists in depositing a chemically inert passivation layer on the surfaces exposed by etching during the preceding step.
  • the most used gas for the passivation step is C4F8, and the main parameters for optimizing the deposition of the passivation layer are the flow of C4F8 which is advantageously between 10 and 780 sccm, and preferably between 50 and 400 sccm; the power of the radio frequency for exciting the plasma which is advantageously between 1000 and 3000 Watts at 2.45 GHz, and preferably between 1500 and 2600 Watts at 2.45
  • GHz GHz
  • duration of a passivation step which is advantageously between 0.8 seconds and 20 seconds and preferably between 1 and 4 seconds.
  • the process sequence comprising the etching step and the passivation step which have just been described is then repeated.
  • This first iterative sequence is executed consecutively a first number (n) predetermined times, or equivalently, the first iterative sequence is performed as many times as there are furrows in a first interval (ie 2 times in the example which is the object of Figure 2A, 1 time according to Figure 2B and 5 times according to Figure 2C).
  • the flow of the reactive gas and the duration of an etching step can be varied simultaneously.
  • the flow of active gas by increasing the flow of active gas, the etching is accelerated.
  • the density of the reactive gas molecules which makes the etching more isotropic, and thus makes the furrows deeper.
  • the gas flow factor is therefore greater than the duration of the etching step.
  • the next step of the method involves reactively etching the exposed surface of the substrate through the openings of the mask, so as to dig into the substrate on the substrate. a depth equal to a second distance different from the first distance.
  • the etch parameters are chosen so that, at the end of the step, the ion etching has hollowed out the substrate in silicon to a depth equal to the second predefined distance (for example 8 microns with respect to the example of Figure 2A).
  • the next step of the process consists in depositing a chemically inert passivation layer on the surfaces exposed by etching during the preceding step.
  • the process sequence comprising the etching step and the passivation step which have just been described is then repeated.
  • This second iterative sequence is consecutively executed a second predetermined number (m) of times, or equivalently, the second iterative sequence is performed as many times as there are furrows in a second interval (ie, once in each examples illustrated in Figures 2A, 2B, 2C and 3).
  • m predetermined number
  • the flow of the process returns to the beginning of the first iterative sequence so as to start writing a new first interval.
  • the process sequence of first etching a first interval and then a second interval may itself be repeated.
  • This third iterative sequence is executed a third number (v) determined from time to time, or equivalently, the third iterative sequence is performed once for each second interval that has the ribbed surface of the cut edge of the piece.
  • micromechanical watchmaking piece is then freed from its mask before being preferably covered with a layer of silicon oxide before it is finally released from the substrate.
  • FIG. 4 is a double graph showing the evolution of the flow of the reactive gas and of the flow of the passivation gas during six consecutive steps of a particular implementation of the process of the invention used to produce the watch micromechanical parts which make FIG. 2A, 2B, 2C and 3.
  • the embodiment of FIG. 4 more specifically makes it possible to produce the micromechanical part of the example of FIG. 2A.
  • the graph shows a first iterative sequence comprising a step of etching G1 followed by a step of passivation P1.
  • the SF6 flux is 400 sccm for 5 seconds.
  • the flow of C4F8 is 200 sccm for 2 seconds.
  • the first iterative sequence is then repeated once to complete a first interval formed of two grooves.
  • the process proceeds to a second sequence consisting of an etching step G2 followed by a passivation step P2.
  • the flow of SF6 is 400 sccm for 35 seconds.
  • the flow of C4F8 is 200 sccm for 15 seconds.
  • the surface of the cut edges of the micromechanical watchmaking piece is ribbed and comprises an alternation of ribs and rectilinear furrows.
  • these ribs and grooves were horizontal, or in other words, each contained in a plane parallel to the plate.
  • the schematic partial plan view of FIG. 5 illustrates a third exemplary embodiment of the invention, the micromechanical part being constituted by an escape wheel.
  • the ribs and the grooves are oriented perpendicularly to the main plane of the escape wheel.
  • the partial view of Figure 5 shows only one of the teeth (referenced 200) of the escape wheel.
  • the pulse plane of the tooth 200 has an alternation of ribs 221 and grooves 223 which are rectilinear and vertical. It can be seen that the ribs 221 and the grooves 223 form a staggered pattern, with first gaps 225 in which the grooves 223 are narrow, and second intervals 227 in which the grooves are wide. In addition, the ribs 221 and grooves 223 have a pattern that repeats periodically over the entire width of the pulse plane of the tooth 200.
  • a method of manufacturing a micromechanical component made of mono- or poly-crystalline silicon comprising the following steps:
  • step (e) repeating the execution of a sequence of steps comprising step (c) followed by step (d) until the sequence has been carried out a specified number of times, or that the reactive ion etching dug through the entire thickness of the substrate;
  • the etching mask is structured so that the edges of the openings of the openwork mask are not smooth, but instead have a scalloped profile consisting of an alternation of prominences and depressions which form a staggered pattern with a plurality of first intervals in which the spacing separating the prominences from each other is equal to a first distance, and second intervals in which the spacing between the prominences is equal to a second distance distance different from the first distance, the first distance being between 200 nm and 5 miti, and preferably between 200 nm and 2 pm.

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Abstract

La pièce de micromécanique horlogère (1) est découpée dans un substrat en silicium en forme de plaque. Les bords découpés de la pièce comprennent des portions prévues pour servir de surfaces de contact agencées pour glisser contre des zones de contact correspondantes d'une autre pièce de micromécanique dans une pièce d'horlogerie. Les bords découpés présentent une surface côtelée comprenant une alternance de côtes (21a) et de sillons (23a), les côtes et les sillons étant rectilignes et contenus chacun dans un plan parallèle à la plaque. De plus, les côtes et les sillons que présentent forment un motif étagé sur le bord découpé, avec des premiers intervalles (25a) dans lesquels l'espacement séparant les côtes les unes des autres est égal à une première distance, et au moins un deuxième intervalle (27a) dans lequel l'espacement entre les côtes est égal à une deuxième distance différente de la première distance.

Description

Pièce de micromécanigue horlogère
La présente invention concerne, par un premier aspect, une pièce de micromécanique horlogère découpée dans un substrat en silicium en forme de plaque et dont les bords découpés comprennent des portions prévues pour servir de surfaces de contact agencées pour glisser contre des zones de contact correspondantes d’une autre pièce de micromécanique dans un pièce d’horlogerie, les bords découpés de la pièce présentant une surface côtelée comprenant une alternance de côtes et de sillons, ces côtes et ces sillons étant rectilignes. Ce premier aspect de l’invention concerne notamment une pièce de micromécanique horlogère qui est conforme à la définition ci-dessus et qui fait partie d’un échappement à ancre.
Par un second aspect, la présente invention concerne un procédé de fabrication d’une pièce de micromécanique horlogère qui est conforme au premier aspect de l’invention, le procédé comportant les étapes de :
— se munir d’un substrat en silicium en forme de plaque ;
— déposer et structurer un masque de gravure ajouré sur une surface horizontale du substrat ;
— attaquer par gravure ionique réactive la surface du substrat à travers les ajours du masque, de manière à creuser dans le substrat ;
— déposer un couche de passivation chimiquement inerte sur les surfaces exposées par la gravure durant l’étape précédente ;
— répéter l’exécution d’une séquence d’étapes formée par les deux étapes précédentes jusqu’à ce que la séquence ait été effectuée un premier nombre prédéterminé de fois, ou que la gravure ionique réactive ait creusé à travers toute l’épaisseur du substrat ;
— libérer la pièce de micromécanique du masque et du substrat. ART ANTERIEUR
Il est connu de réaliser des pièces de micromécanique horlogère, et notamment de telles pièces faisant partie d’un échappement à ancre, par micro usinage d’une plaquette de silicium mono- ou poly-cristallin. Le document de brevet EP 0 732 635, en particulier, décrit la réalisation d’une ancre d’échappement en silicium. Le micro-usinage du silicium consiste en grande partie en des opérations de gravures. Pour donner aux pièces la forme désirée, on se sert généralement de masques de gravure qu’on a préalablement déposés et structurés sur la surface horizontale du substrat en silicium. La technique de gravage la plus répandue est appelée « gravage ionique réactif profond » (ou alternativement « DRIE », ce qui correspond à son acronyme en anglais). Le brevet US 5,501 ,893 au nom de Robert Bosch GmbH, en particulier, propose de graver des profils à flancs quasiment verticaux dans un substrat en silicium en appliquant une procédure faisant alterner les étapes de dépôt d’une couche de passivation inerte et de gravure par plasma. Les étapes de dépôt de la couche de passivation et celles de gravure font toutes appel à des composés fluorés, de sorte qu’elles se déroulent dans un même contexte chimique. Chaque étape dure quelques secondes, la couche de passivation est formée sur toute la surface du substrat, de sorte que ce dernier est protégé contre toute gravure subséquente. Toutefois, durant l’étape de gravure qui suit, le bombardent par des ions qui sont accélérés verticalement désintègre la partie de la couche de passivation qui se trouve au fond des profils (mais pas celle qui recouvre les flancs de ceux-ci). Le fond des profils est ainsi très vite exposé à la gravure réactive. Le brevet US 5,501 ,893 est incorporé par référence.
La séquence formée d’une étape de gravure suivie d’une étape de dépôt d’une couche de passivation est répétée un grand nombre de fois. Par exemple, entre 100 et 1000 fois pour graver une rainure qui traverse verticalement de part en part un substrat dont l’épaisseur est de 500 microns. Les flancs produits par la succession alternée d’étapes de dépôt et d’étapes de gravure ne produit pas des flancs parfaitement droits, mais des flancs finement ondulés qui présentent une alternance de reliefs et de creux régulièrement espacés. L’amplitude de l’ondulation est fonction de la fréquence avec laquelle alternent les étapes de dépôt et de gravure.
La fabrication de pièces de micromécanique horlogère par micro- usinage d’une plaquette de silicium à l’aide de la technologie DRIE donne de bons résultats. Toutefois, il n’est pas rare que les flancs verticaux d’une pièce de micromécanique soient destinés à servir de surfaces de contact prévues pour glisser contre au moins une zone de contact d’une autre pièce de micromécanique. Il s’avère que ces surfaces de contact verticales ne sont pas entièrement satisfaisantes d’un point de vue tribologique.
Un certain nombre d’idées ont été avancées pour essayer de remédier à ce problème. Tout d’abord, on a cherché à rendre les flancs des pièces de micromécanique le plus droit possible en raccourcissant la durée des étapes individuelles de gravure. Cette manière de procéder permet d’obtenir des flancs presque parfaitement lisses. Toutefois, cela ne va pas sans une réduction importante de la vitesse d’exécution du procédé de gravure. Une autre solution est décrite dans le document de brevet EP 3 109 200. Ce document propose en effet de réaliser des pièces de micromécanique dont les parois périphériques se subdivisent en deux niveaux. Un niveau supérieur présentant une surface qui est sensiblement verticale et un niveau inférieur dont la surface est orientée obliquement à la manière d’un chanfrein. La paroi périphérique du deuxième niveau étant inclinée relativement à la verticale, elle n’entre pas en contact avec la zone de contact de l’autre pièce de micromécanique. L’aire de contact effective est donc réduite par rapport à une pièce à flancs verticaux. BREF EXPOSE DE L’INVENTION
Un but de la présente invention est de remédier aux inconvénients de l’art antérieur qui viennent d’être expliqués. La présente invention atteint ce but ainsi que d’autres en fournissant une pièce de micromécanique horlogère conforme à la revendication 1 annexée et deux procédés de fabrication conformes respectivement aux revendications 12 et 13 annexées.
Conformément à l’invention, les côtes et les sillons forment un motif échelonné, avec des premiers intervalles dans lesquels l’espacement séparant les côtes les unes des autres est égal à une première distance, et au moins un deuxième intervalle dans lequel l’espacement entre les côtes est égal à une deuxième distance différente de la première distance. Des essais effectués par la demanderesse ont montré que la présence d’un motif échelonné possédant les caractéristiques ci-dessus améliore la tribologie en diminuant les frottements dans le contact.
Conformément à certains modes de réalisation de l’invention, les côtes et les sillons sont contenus chacun dans un plan parallèle à la plaque.
Conformément à d’autres modes de réalisation de l’invention, les côtes et les sillons sont perpendiculaires aux faces principales de la plaque.
Conformément à un premier mode de réalisation de l’invention, les sillons appartenant aux premiers intervalles ont de préférence tous la même première profondeur. Cette profondeur est comprise entre 10 nm et 2 pm.
Conformément à un deuxième mode de réalisation de l’invention, la deuxième distance est de préférence plus grande que la première distance.
Conformément à un troisième mode de réalisation de l’invention, le motif échelonné comprend une pluralité de deuxièmes intervalles, et la deuxième distance est comprise entre 200 nm et 50 miti, et de préférence comprise entre 800 nm et 10 pm. Conformément à une variante avantageuse du troisième mode de réalisation, les sillons appartenant aux deuxièmes intervalles ont tous la même profondeur. Cette profondeur est comprise entre 10 nm et 10 pm.
Conformément à une variante avantageuse du deuxième mode de réalisation, le motif échelonné comprend un unique deuxième intervalle comprenant un unique sillon, et la deuxième distance est comprise entre 200 nm et les 2/3 de la hauteur totale de la pièce, et de préférence comprise entre 1 /3 et 1 /2 de la hauteur totale de la pièce. De plus, la profondeur de l’unique sillon du deuxième intervalle est de préférence comprise entrel O nm et 50 pm.
BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES
D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels :
la figure 1 est une vue schématique en plan représentant un échappement à ancre suisse de l’art antérieur ;
les figures 2A, 2B 2C sont des vues schématiques en coupe montrant les surfaces côtelées que présentent les bords découpés de trois pièces de micromécanique horlogère qui correspondent respectivement à trois variantes d’un premier mode de réalisation particulier de l’invention ;
la figure 3 est une vue schématique en coupe montrant la surface côtelée que présente les bords découpés d’une pièce de micromécanique horlogère conforme à un deuxième mode de réalisation particulier de l’invention ;
la figure 4 est un double graphique montrant l’évolution du flux du gaz réactif et du flux du gaz de passivation durant six étapes consécutives d’une mise en oeuvre particulière d’un des deux procédés de l’invention ;
la figure 5 est une vue schématique en plan d’une dent d’une roue d’échappement qui est conforme à un troisième mode de réalisation de l’invention, les côtes et les sillons formés que présente le plan d’impulsion de la dent étant perpendiculaires au plan principal de la roue d’échappement.
DESCRIPTION DETAILLEE DE MODES DE REALISATION
L’invention sera décrite ci-après dans le contexte d’un échappement à ancre suisse. On comprendra toutefois que l’invention ne se limite pas à ce domaine d’application restreint, mais qu’elle concerne au contraire tous les dispositifs de micromécanique horlogère dans lesquels deux composants sont amenés à glisser et donc à frotter l’un contre l’autre
La figure 1 est une vue schématique en plan représentant un échappement à ancre suisse de l’art antérieur. Le mécanisme représenté comporte notamment une roue d’échappement 3, une ancre 5 et un grand plateau 7 par le centre duquel passe l’axe du balancier 9. Les deux bras de l’ancre se terminent chacun par une palette 1 1 , 13. Les palettes sont agencées pour coopérer avec les dents 15 de la roue d’échappement 3. La roue d’échappement est reliée au barillet (non représenté) par l’intermédiaire d’un rouage (non représenté) qui vient en prise avec le pignon d’échappement (référencé 17). La roue d’échappement est ainsi sollicitée en permanence vers l’avant (autrement dit, dans le sens horaire tel que représenté à la figure 1 ). On remarquera qu’à l’instant représenté, une des dents 15 de la roue d’échappement 3 est immobilisée contre la face de repos de la palette d’entrée 11 de l’ancre 5. Entraînée par le balancier, l’ancre 5 entame un mouvement de pivotement autour de l’axe 19 dans le sens horaire. Le pivotement de l’ancre dans le sens horaire conduit la palette d’entrée à glisser en direction du haut (sur le dessin) contre le flanc avant de la dent 15. Cette phase de dégagement se terminera à l’instant où le plan de repos de la palette aura cessé de faire obstacle à l’avancée du flanc avant de la dent 15. Ensuite, ce sera le sommet aplati de cette même dent (appelé plan d’impulsion de la dent) qui sera amené à glisser contre la face inférieure de la palette 1 1 (le plan d’impulsion de la palette). Le contact en biais entre les deux plans d’impulsion aura également pour effet de repousser la palette d’entrée 1 1 vers le haut, de sorte que le mouvement de pivotement de l’ancre 5 dans le sens horaire sera accentué. Cette phase d’impulsion se terminera lorsque la palette d’entrée 1 1 aura été repoussée suffisamment loin pour offrir un passage complètement dégagé à la dent 15. Les deux phases successives qui viennent d’être décrites durant lesquelles une dent 15 de la roue d’échappement 3 glisse contre les surfaces d’une des palettes 1 1 , 13 de l’ancre 5, sont chacune génératrices de frottements considérables.
Les figures 2A, 2B et 2C sont des vues schématiques en coupe montrant les surfaces côtelées que présentent les bords découpés de trois pièces de micromécanique horlogère 1 , 10 et 20 qui correspondent respectivement à trois variantes d’un premier mode de réalisation particulier de l’invention. En se référant maintenant plus particulièrement à la figure 2A, on peut observer que, conformément à l’invention, les côtes 21 a et les sillons 23a que présentent les bords découpés de la pièce 1 forment un motif échelonné ou étagé, avec des premiers intervalles 25a dans lesquels les côtes sont séparées les unes des autres par des sillons étroits dont la largeur est égale à une première distance, et des deuxièmes intervalles 27a dans lesquels les côtes sont séparées l’une de l’autre par un sillon large dont la largeur est égale à une deuxième distance plus grande que la première distance. On peut observer de plus que, dans le mode de réalisation illustré, les premiers intervalles 25a et les deuxièmes intervalles 27a alternent cycliquement de sorte qu’un deuxième intervalle est toujours intercalé entre deux premiers intervalles et inversement. On comprendra donc que conformément à ce que montre la figure 2A, la surface côtelée du bord découpé de la pièce 1 présente un motif qui se répète de manière périodique sur toute la hauteur de la pièce. Dans la variante représentée, ce motif est formé de deux sillons étroits suivis d’un unique sillon large. On peut encore préciser que, dans cette variante, les sillons étroits peuvent avoir par exemple une largeur de 2 pm et une profondeur comprise entre 10 nm et 2 pm. De plus, les sillons larges peuvent avoir une largeur de 8 pm et une profondeur comprise entre 10 nm et 10 pm. Le motif que présente la surface côtelée du bord découpé de la pièce représentée dans la figure 2B est assez similaire au motif de la figure 2A. On peut observer en effet que les côtes 21 b et les sillons 23b que présentent les bords découpés de la pièce 10 forment un motif étagé, ou autrement dit échelonné, avec des premiers intervalles 25b dans lesquels les sillons 23b sont étroits, et des deuxièmes intervalles 27b dans lequel les sillons 23b sont larges. De plus, comme c’était déjà le cas avec l’exemple de la figure 2A, la surface côtelée du bord découpé de la pièce 10 présente un motif qui se répète de manière périodique sur toute la hauteur de la pièce. On peut voir que dans la variante de la figure 2B, ce motif est formé d’un unique sillon étroit suivi d’un sillon large. On peut encore préciser que, dans cette variante, les sillons étroits peuvent avoir par exemple une largeur de 1 pm et une profondeur comprise entre 10 nm et 2 pm. De plus, les sillons larges peuvent avoir une largeur de 9 pm et une profondeur comprise entre 10 nm et 10 pm.
Le motif que présente la surface côtelée du bord découpé de la pièce représentée dans la figure 2C est assez similaire aux motifs des figures 2A et 2B. On peut observer en effet que la surface côtelée du bord découpé de la pièce 20 présente un motif qui se répète de manière périodique sur toute la hauteur de la pièce. On peut voir que dans la variante de la figure 2C, ce motif est formé de cinq sillons étroits suivi d’un unique sillon large. On peut encore préciser que, dans cette variante, les sillons étroits peuvent avoir par exemple une largeur de 1 pm et une profondeur comprise entre 10 nm et 2 pm. De plus, les sillons larges peuvent avoir une largeur de 9 pm et une profondeur comprise entre 10 nm et 10 pm.
La figure 3 est une vue schématique en coupe montrant la surface côtelée que présente les bords découpés d’une pièce de micromécanique horlogère 100 conforme à un deuxième mode de réalisation particulier de l’invention. On peut observer dans la figure 3 que les côtes 121 et les sillons 123 que présente le bord découpé de la pièce 100 forment un motif étagé ou échelonné, avec des premiers intervalles 125 dans lesquels l’espacement séparant les côtes 121 les unes des autres est égal à une première distance, et un deuxième intervalle 127 dans lequel l’espacement entre les côtes est égal à une deuxième distance différente de la première distance. Dans le mode de réalisation illustré, l’unique deuxième intervalle 127 est formé lui-même d’un unique sillon 123 dont la largeur est égale à ladite deuxième distance. On peut voir que dans le mode de réalisation illustré, cette deuxième distance est supérieure au quart de l’épaisseur totale de la pièce 100. A titre d’exemple, la pièce 100 pourrait avoir une épaisseur comprise entre 80 pm et 500 miti, et ladite deuxième distance pourrait être comprise entre 20 pm et 150 pm. En se référant toujours à la figure 3, on peut voir encore que, dans le mode de réalisation illustré, les premiers intervalles 125 sont au nombre de deux. Les deux intervalles 125 s’étendent chacun entre une des deux surfaces principales de la pièce 100 et le deuxième intervalle 127. On peut voir encore que dans l’exemple illustré les deux intervalles 125 comprennent le même nombre de sillons 123, et qu’ils ont donc la même largeur. On comprendra toutefois que selon d’autres variantes du présent mode de réalisation, les deux intervalles 125 pourraient ne pas comprendre le même nombre de sillons. On peut encore préciser que, dans le mode de réalisation illustré, les sillons qui forment les premiers intervalles 125 sont des sillons étroits qui peuvent avoir par exemple une largeur de 1 pm et une profondeur comprise entre 10 nm et 2 pm.
La présente invention concerne également un procédé permettant de fabriquer des pièces de micromécanique horlogère comme celles qui font l’objet des figures annexées 2A, 2B, 2C et 3. Un mode particulier de mise en oeuvre de procédé de l’invention va maintenant être décrit.
Le procédé de l’invention comporte une première étape consistant à se munir d’un substrat en silicium en forme de plaque. Bien entendu, le substrat pourrait ne pas être entièrement constitué de silicium ou encore être constitué par du silicium dopé. Le substrat pourrait être formé de silicium sur isolant (du SOI selon son abréviation anglaise). Comme le sait l’homme du métier, un tel substrat à structure sandwich comporte deux couches de silicium reliées par une couche intermédiaire en oxyde de silicium. Le substrat pourrait alternativement être constitué d’une couche de silicium rapportée sur un autre type de base comme par exemple du métal.
L’étape suivante du procédé consiste à déposer et à structurer un masque de gravure ajouré sur une surface horizontale du substrat. Le masque de gravure est formé sur une des deux faces principales du substrat en forme de plaque. Si on se réfère aux figures 2A, 2B, 2C et 3, on comprendra que dans les exemples illustrés le masque de gravure est formé sur la face horizontale supérieure du substrat. Le masque est formé à partir d’un matériau capable de résister aux étapes de gravure subséquentes. Conformément au présent exemple, le masque de gravure est réalisé en oxyde de silicium.
Le procédé se poursuit par une étape consistant à attaquer par gravure ionique réactive la surface exposée du substrat à travers les ajours du masque, de manière à creuser dans le substrat sur une profondeur égale à une première distance. La gravure ionique réactive est connue de l’homme du métier en tant que telle. Le gaz le plus utilisé pour l’étape de gravure est le SF6, et les principaux paramètres permettant d’optimiser la gravure sont le flux de SF6 qui est avantageusement compris entre 200 et 780 sccm, et de préférence compris entre 350 et 600 sccm ; la puissance de la radiofréquence servant à exciter le plasma qui est avantageusement comprise entre 1000 et 3000 Watts à 2.45 GHz, et de préférence entre 1500 et 2600 Watts à 2.45 GHz ; et la durée d’une étape de gravure qui est avantageusement comprise entre 0.8 secondes et 35 secondes et de préférence comprise entre 1.5 et 7 secondes. Les paramètres sont choisis de manière à ce que, à la fin de l’étape, la gravure ionique ait creusé le substrat en silicium sur une profondeur égale à une première distance prédéfinie (par exemple 2 microns en ce qui concerne l’exemple de la figure 2A).
L’étape suivante du procédé consiste à déposer une couche de passivation chimiquement inerte sur les surfaces exposées par la gravure durant l’étape précédente. Le gaz le plus utilisé pour l’étape de passivation est le C4F8, et les principaux paramètres permettant d’optimiser le dépôt de la couche de passivation sont le flux de C4F8 qui est avantageusement compris entre 10 et 780 sccm, et de préférence compris entre 50 et 400 sccm ; la puissance de la radiofréquence servant à exciter le plasma qui est avantageusement comprise entre 1000 et 3000 Watts à 2.45 GHz, et de préférence entre 1500 et 2600 Watts à 2.45
GHz ; et la durée d’une étape de passivation qui est avantageusement comprise entre 0.8 secondes et 20 secondes et de préférence comprise entre 1 et 4 secondes.
La séquence de procédé comprenant l’étape de gravure et l’étape de passivation qui viennent d’être décrites est ensuite répétée. Cette première séquence itérative est exécutée consécutivement un premier nombre (n) prédéterminé de fois, ou de manière équivalente, la première séquence itérative est effectuée autant de fois qu’il y a de sillons dans un premier intervalle (autrement dit 2 fois dans l’exemple qui fait l’objet de la figure 2A, 1 fois selon la figure 2B et 5 fois selon la figure 2C).
Pour graver des sillons plus profonds en conservant la même largeur de sillon, il est possible d’adapter les paramètres du procédé de gravure. On peut par exemple faire varier simultanément le flux du gaz réactif et la durée d’une étape de gravure. En effet, en augmentant le flux de gaz actif, on accélère la gravure. Toutefois, on augmente ainsi aussi la densité des molécules de gaz réactif, ce qui rend la gravure plus isotrope, et rend donc les sillons plus profonds. Pour jouer sur la profondeur des sillons, le facteur flux de gaz est donc plus important que la durée de l’étape de gravure.
Lorsque le procédé a terminé la gravure d’un premier intervalle comme ci-dessus, l’étape suivante du procédé consiste à attaquer par gravure ionique réactive la surface exposée du substrat à travers les ajours du masque, de manière à creuser dans le substrat sur une profondeur égale à une deuxième distance différente de la première distance. Les paramètres de gravures sont choisis de manière à ce que, à la fin de l’étape, la gravure ionique ait creusé le substrat en silicium sur une profondeur égale à la deuxième distance prédéfinie (par exemple 8 microns en ce qui concerne l’exemple de la figure 2A). L’étape suivante du procédé consiste à déposer une couche de passivation chimiquement inerte sur les surfaces exposées par la gravure durant l’étape précédente.
La séquence de procédé comprenant l’étape de gravure et l’étape de passivation qui viennent d’être décrites est ensuite répétée. Cette deuxième séquence itérative est exécutée consécutivement un deuxième nombre (m) prédéterminé de fois, ou de manière équivalente, la deuxième séquence itérative est effectuée autant de fois qu’il y a de sillons dans un deuxième intervalle (autrement dit, 1 fois dans chacun des exemples illustrés par les figures 2A, 2B, 2C et 3). Lorsque le procédé a terminé la gravure d’un deuxième intervalle comme ci- dessus, le déroulement du procédé retourne au début de la première séquence itérative de manière à commencer à graver un nouveau premier intervalle.
La séquence de procédé consistant à graver d’abord un premier intervalle et ensuite un deuxième intervalle peut elle-même être répétée. Cette troisième séquence itérative est exécutée un troisième nombre (v) déterminé de fois, ou de manière équivalente, la troisième séquence itérative est effectuée une fois pour chaque deuxième intervalle que présente la surface côtelée du bord découpé de la pièce.
La pièce de micromécanique horlogère est ensuite débarrassée de son masque avant d’être, de préférence, recouverte d’une couche d’oxyde de silicium avant qu’elle ne soit finalement libérée du substrat.
La figure 4 est un double graphique montrant l’évolution du flux du gaz réactif et du flux du gaz de passivation durant six étapes consécutives d’une mise en oeuvre particulière du procédé de l’invention utilisé pour réaliser les pièces de micromécanique horlogère qui font l’objet des figures 2A, 2B, 2C et 3. Le mode de mise en oeuvre de la figure 4 permet plus spécifiquement de réaliser la pièce de micromécanique de l’exemple de la figure 2A. Le graphique montre une première séquence itérative comprenant une étape de gravure G1 suivie d’une étape de passivation P1 . Durant l’étape de gravure, le flux de SF6 est de 400 sccm pendant 5 secondes. Durant l’étape de passivation, le flux de C4F8 est de 200 sccm pendant 2 secondes. Comme on peut le voir, la première séquence itérative est ensuite répétée une fois de manière à achever un premier intervalle formé de deux sillons. Une fois achevé le premier intervalle, le procédé passe à une deuxième séquence constituée par une étape de gravure G2 suivie d’une étape de passivation P2. Durant l’étape de gravure G2, le flux de SF6 est de 400 sccm pendant 35 secondes. Durant l’étape de passivation P2, le flux de C4F8 est de 200 sccm pendant 15 secondes.
On a vu que, conformément à l’invention, la surface des bords découpés de la pièce de micromécanique horlogère est côtelée et comprend une alternance de côtes et de sillons rectilignes. Conformément aux deux modes de réalisation décrits jusqu’ici, ces côtes et ces sillons étaient horizontaux, ou autrement dit, contenus chacun dans un plan parallèle à la plaque. La vue partielle schématique en plan de la figure 5 illustre un troisième mode exemplaire de réalisation de l’invention, la pièce de micromécanique étant constituée par une roue d’échappement. Conformément à ce mode de réalisation, les côtes et les sillons sont orientés perpendiculairement au plan principal de la roue d’échappement. La vue partielle de la figure 5 ne montre qu’une seule des dents (référencée 200) de la roue d’échappement. Comme le montre la figure, le plan d’impulsion de la dent 200 présente une alternance de côtes 221 et de sillons 223 qui sont rectilignes et verticaux. On peut observer que les côtes 221 et les sillons 223 forment un motif échelonné, avec des premiers intervalles 225 dans lesquels les sillons 223 sont étroits, et des deuxièmes intervalles 227 dans lequel les sillons sont larges. De plus, les côtes 221 et les sillons 223 présentent un motif qui se répète de manière périodique sur toute la largeur du plan d’impulsion de la dent 200.
Pour réaliser un lot de pièces de micromécanique horlogère qui sont conformes à l’invention et qui comportent des surfaces texturées verticalement, on peut avoir recours à un procédé de fabrication d’une pièce de micromécanique en silicium mono- ou poly-cristallin comportant les étapes suivantes :
a) se munir d’un substrat en silicium ;
b) déposer et structurer un masque de gravure ajouré sur une surface horizontale du substrat ;
c) attaquer par gravure ionique réactive la surface du substrat à travers les ajours du masque, de manière à creuser dans le substrat jusqu’à atteindre une première distance ;
d) déposer un couche de passivation chimiquement inerte sur les surfaces exposées par la gravure durant l’étape précédente ;
e) répéter l’exécution d’une séquence d’étapes comprenant l’étape (c) suivie de l’étape (d) jusqu’à ce que la séquence ait été effectuée un nombre déterminé de fois, ou que la gravure ionique réactive ait creusé à travers toute l’épaisseur du substrat ;
f) libérer la pièce de micromécanique du masque et du substrat ;
caractérisé en ce que, durant l’étape (b), on structure le masque de gravure de manière à ce que les bords des ouvertures du masque ajouré ne soient pas lisses, mais présentent au contraire un profil festonné constitué d’une alternance de proéminences et de creux qui forment un motif échelonné avec une pluralité de premiers intervalles dans lesquels l’espacement séparant les proéminences les unes des autres est égal à une première distance, et des deuxièmes intervalles dans lequel l’espacement entre les proéminences est égal à une deuxième distance différente de la première distance, la première distance étant comprise entre 200 nm et 5 miti, et de préférence comprise entre 200 nm et 2 pm.
On comprendra en outre que diverses modifications et/ou améliorations évidentes pour un homme du métier peuvent être apportées aux modes de réalisation qui font l’objet de la présente description sans sortir du cadre de la présente invention définie par les revendications annexées. En particulier, bien que l’invention ait été décrite en relation avec une roue d’échappement et une ancre, il est clair que l’invention ne concerne pas uniquement les composants des échappements, mais qu’elle concerne de manière tout à fait générale l’ensemble des pièces de micromécanique horlogère.

Claims

REVENDICATIONS
1. Pièce de micromécanique horlogère (1 ; 10 ; 20 ; 100 ; 200) découpée dans un substrat en silicium en forme de plaque et dont les bords découpés comprennent des portions prévues pour servir de surfaces de contact agencées pour glisser contre des zones de contact correspondantes d’une autre pièce de micromécanique dans un pièce d’horlogerie, et dans laquelle les bords découpés présentent une surface côtelée comprenant une alternance de côtes (21 a ; 21 b ; 21 c ; 121 ; 221 ) et de sillons (23a ; 23b ; 23c ; 123 ; 223), les côtes et les sillons étant rectilignes ; caractérisé en ce que les côtes et les sillons forment un motif échelonné, comprenant une pluralité de premiers intervalles (25a ; 25b ; 25c ; 125 ; 225) dans lesquels l’espacement séparant les côtes les unes des autres est égal à une première distance, et au moins un deuxième intervalle (27a ; 27b ; 27c ; 127 ; 227) dans lequel l’espacement entre les côtes est égal à une deuxième distance différente de la première distance, la première distance étant comprise entre 200 nm et 5 pm.
2. Pièce de micromécanique horlogère (1 ; 10 ; 20 ; 100; 200) selon la revendication 1 , caractérisée en ce que la première distance est comprise entre 200 nm et 2 pm.
3. Pièce de micromécanique horlogère (1 ; 10 ; 20 ; 100) selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les côtes et les sillons sont contenus chacun dans un plan parallèle à la plaque.
4. Pièce de micromécanique horlogère (200) selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les côtes et les sillons sont perpendiculaires aux faces principales de la plaque.
5. Pièce de micromécanique horlogère (1 ; 10 ; 20 ; 100 ; 200) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la deuxième distance est plus grande que la première distance.
6. Pièce de micromécanique horlogère (1 ; 10 ; 20 ; 100 ; 200) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les sillons appartenant aux premiers intervalles (25a, 25b, 25c ; 125 ; 225) ont tous la même première profondeur.
7. Pièce de micromécanique horlogère (1 ; 10 ; 20 ; 200) selon la revendication 5 ou selon les revendications 5 et 6, caractérisée en ce que le motif échelonné comprend une pluralité de deuxièmes intervalles (27a ; 27b ; 27c ; 227), et en ce que la deuxième distance est comprise entre 200 nm et 50 pm.
8. Pièce de micromécanique horlogère (1 ; 10 ; 20 ; 200) selon la revendication 7, caractérisée en ce que les sillons appartenant aux deuxièmes intervalles (27a ; 27b ; 27c ; 227) ont tous la même profondeur, et en ce que la deuxième profondeur est comprise entre 10 nm et 10 pm.
9. Pièce de micromécanique horlogère (100) selon la revendication 5 ou selon les revendications 5 et 6, caractérisée en ce que le motif échelonné comprend un unique deuxième intervalle (127) comprenant un unique sillon (123), et en ce que la deuxième distance est comprise entre 200 nm et les 2/3 de la hauteur totale de la pièce.
10. Pièce de micromécanique horlogère (100) selon la revendication 9, caractérisée en ce que la profondeur de l’unique sillon (123) du deuxième intervalle (127) est comprise entre 10 nm et 50 pm.
1 1 . Pièce de micromécanique horlogère (1 ; 10 ; 20 ; 100) selon les revendications 3 et 6, caractérisée en ce que la première profondeur est comprise entre 10 nm et 2 pm.
12. Pièce de micromécanique horlogère (200) selon les revendications 4 et 6, caractérisée en ce que la première profondeur est comprise entre 500 nm et 4 pm
13. Procédé de fabrication d’une pièce de micromécanique en silicium mono- ou poly-cristallin et qui est conforme aux revendications 1 et 3, le procédé comportant les étapes suivantes :
a) se munir d’un substrat en silicium ;
b) déposer et structurer un masque de gravure ajouré sur une surface horizontale du substrat ;
c) attaquer par gravure ionique réactive la surface du substrat à travers les ajours du masque, de manière à creuser dans le substrat jusqu’à atteindre une première distance ;
d) déposer un couche de passivation chimiquement inerte sur les surfaces exposées par la gravure durant l’étape précédente ;
e) répéter l’exécution d’une première séquence d’étapes comprenant l’étape (c) suivie de l’étape (d) jusqu’à ce que la première séquence ait été effectuée un premier nombre prédéterminé (n) de fois, pour autant que la gravure ionique réactive n’ait pas creusé à travers toute l’épaisseur du substrat ;
f) libérer la pièce de micromécanique du masque et du substrat ;
caractérisé en ce que le procédé comporte entre l’étape e) et l’étape f) une deuxième séquence d’étapes à n’effectuer que si l’étape e) n’a pas encore été effectuée un troisième nombre déterminé (v) de fois durant l’exécution du procédé, la deuxième séquence comprenant les étapes suivantes :
x) attaquer par gravure ionique réactive la surface du substrat à travers les ajours du masque, de manière à creuser dans le substrat jusqu’à atteindre une deuxième distance différente de la première distance ; y) déposer un couche de passivation chimiquement inerte sur les surfaces exposées par la gravure durant l’étape précédente ;
z) répéter l’exécution d’une deuxième séquence d’étapes comprenant l’étape x) suivie de l’étape y), jusqu’à ce que la deuxième séquence ait été effectuée un deuxième nombre prédéterminé (m) de fois ; puis retourner à l’étape c).
14. Procédé de fabrication d’une pièce de micromécanique en silicium mono- ou poly-cristallin et qui est conforme aux revendications 1 et 4, le procédé comportant les étapes suivantes :
a) se munir d’un substrat en silicium ;
b) déposer et structurer un masque de gravure ajouré sur une surface horizontale du substrat ;
c) attaquer par gravure ionique réactive la surface du substrat à travers les ajours du masque, de manière à creuser dans le substrat jusqu’à atteindre une première distance ;
d) déposer un couche de passivation chimiquement inerte sur les surfaces exposées par la gravure durant l’étape précédente ;
e) répéter l’exécution d’une séquence d’étapes comprenant l’étape (c) suivie de l’étape (d) jusqu’à ce que la séquence ait été effectuée un nombre déterminé de fois, ou que la gravure ionique réactive ait creusé à travers toute l’épaisseur du substrat ;
f) libérer la pièce de micromécanique du masque et du substrat ;
caractérisé en ce que, durant l’étape (b), on structure le masque de gravure de manière à ce que les bords des ouvertures du masque ajouré ne soient pas lisses, mais présentent au contraire un profil festonné constitué d’une alternance de proéminences et de creux qui forment un motif échelonné avec une pluralité de premiers intervalles dans lesquels l’espacement séparant les proéminences les unes des autres est égal à une première distance, et au moins un deuxième intervalle dans lequel l’espacement entre les proéminences est égal à une deuxième distance différente de la première distance, la première distance étant comprise entre 500 nm et 4 pm.
15. Procédé de fabrication d'une pièce de micromécanique conforme à la revendication 14, caractérisé en ce que la première distance est comprise entre 200 nm et 2 pm.
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