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    • 专利摘要:
    The present invention relates to a method of manufacturing a diamond component (9) comprising the following steps a. making a cut in a diamond wafer by a laser cutting method; b. smoothing the flanks (93) of the part (9) cut from the wafer using a plasma etching method, and / or RIE, and / or thermal or any other dry etching method, using at least one gas among the rare gases (helium, Neon, Argon, Krypton or Xenon), oxidizing gases, halogenated gases, nitrogen, hydrogen or a combination of these gases, or any other gas making it possible to burn the diamond to smooth its surface until a roughness Ra is obtained of less than 100nm, preferably below 50nm and more preferably at 20nm. The invention also relates to a diamond part (9) produced by the manufacturing method of the invention.
    公开号:CH716593A2
    申请号:CH01114/20
    申请日:2020-09-08
    公开日:2021-03-15
    发明作者:Provent Christophe；Rats David
    申请人:Neocoat Sa；
    IPC主号:
    专利说明:

    Description
    Domaine de l'invention
    The invention concerne le domaine general de la microtechnique et notamment la fabrication de pieces en diamant en utilisant une combination de laser pulse et de gravure plasma. L'invention concerne plus particulierement une methode qui permet ä l'aide de ces deux techniques, utilisees successivement ou simultanement, de fabriquer des composants en diamant monocristallin ou polycristallin, qui present un niveau de precision et de finition de tres bonne qualite (faible rugosite et excellent report de forme)
    L'invention concerne egalement des microcomposants tels que des pieces d'horlogerie realises par les procedes de l'invention
    The composants de l'invention trouvent une application particuliere dans Industrie horlogere, notamment pour la fabrication de composants de mouvements ou d'elements decoratifs de montres.
    Etat de la technique
    Les composants micromecaniques sont connus et utilises depuis des decennies dans l'horlogerie ou dans le domaine des capteurs.
    In une grande majorite de cas, les composants horlogers sont fabriques en acier ou dans des alliages de type laiton et sont produits par des methodes que l'usinage, l'emboutissage ou d'autres methodes classiques de decoupe. II existe egalement des dispositifs electromecaniques (MEMS), qui sont la plupart du temps fabriques a partir de substrates de silicon et de methodes classiques de photolithographie.
    Dans le cas oü les composants micromecaniques doivent glisser l'une sur l'autre, un lubrifiant est ajoute pour ameliorer les conditions de frottement et eviter une usure prematuree des composants. Les lubrifiants ont tendance au cours du temps ä perdre leurs proprietes et les microsystemes dans lesquels ils sont utilises necessitent donc une maintenance non voulue.
    Une solution alternative a l'utilisation des lubrifiants est de deposer une couche a base de carbone sur le substrate. Les Solutions proposees consistent en l'utilisation de couches de carbone amorphhe, DLC deposes sur acier, ou de diamond nanocrystallin sur des pieces en silicon. Dans les deux cas, les couches de carbone peuvent s'user avec le temps et donc entrainer egalement des operations de maintenance.
    Le document Le brevet EP 1622826 B1 decrit un procede de fabrication d'un composant micromecanique consistant en la Separation d'une premiere couche de diamant sur un materiau de substrate, la structuration d'une arete formant un flanc par au moins une etape de gravure en utilisant un masque de gravure sur une premiere surface, qui est attaquee separement ou simultanement a la premiere couche, et dans lequel le rapport des vitesses de gravure de la premiere couche et du masque de gravure est ajuste deteile Sorte qu ' une arete essentiellement rectangulaire est formee. Cependant ce procede ne permet absolument pas d'obtenir des rugosites inferieures a 100nm pour des epaisseurs des pieces de plus de 100pm, ce qui rend son Utilisation tres limitee. Dans le domaine de l'horlogerie par example, l'epaisseur des pieces est typiquement plus grande que 100pm, voir plus grande que 300pm.
    La meilleure solution est donc d'utiliser directement une piece massive en carbone et plus particuliere sous sa forme diamond. In effect, the diamond presente des proprietes mecaniques et d'autolubrification exceptionnelles et il constitue donc un materiau ideal for ce type d'applications.
    Cependant la mise en forme de pieces de diamant est relativement complexe notamment pour obtenir des pieces de petites dimensions avec precisions micrometriques et des flancs avec une precision angulaire inferieur au degre. II faut egalement que les zones en contact presentent des rugosites moyenne de surface inferieures à 50 nm et idealement de 10 à 20 nm, pour minimiser le coefficient de frottement et le taux d'usure des pieces.
    The utilization of the method de type photolithographie et gravure, largement utilisees pour la fabrication des MEMS en silicon, est une methode possible Elle permet d'obtenir des pieces de grandes precisions dimensionnelles, mais il est souvent observe une derive de la pente des flancs pendant la gravure, notamment pour des epaisseurs de pieces superieure at 100pm. De plus, cette method necessite l'utilisation de nombreux equipements tres onereux installes dans un environment ultra-propre, ce qui est peu compatible avec les exigences industrielles.
    La decoupe by laser is a method that is extremely versatile. Elle est tres utilisee pour decouper du diamant pour la joaillerie ou pour des outils de haute precision. Les machines de decoupe laser de derniere generation permettent de realiser des pieces avec des precisions compatibles avec les exigences demandees. Cependant l'etat de surface apres decoupe laser n'est pas suffisamment bon (rugosite elevee) pour permettre l'utilisation immediate des pieces ainsi decoupees. Une etape supplementaire est donc indispensable pour rendre la surface de la piece decoupee propre et exempte de toutes particules generees pendant la decoupe laser, mais also pour obtenir une surface lisse notamment sur les zones en frottement.
    La forme du faisceau laser est souvent conique, ce qui rend difficile l'obtention de flancs avec une grande precision angulaire. II existe des dispositifs mecaniques (tete gyroscopique) permettant de compenser la forme du faisceau laser, mais ces dispositifs s'averent souvent insuffisants dans le cas de pieces de geometry complexe.
    The systemes de decoupe qui utilisent des laser guides par jet d'eau permettent quant a eux, gräce a un faisceau non divergent, d'obtenir des flancs droits sur des epaisseurs de plusieurs millimeters, mais les surfaces obtenues n'ont en aucun cas des rugosites inferieures a 100nm.
    Objet de l'invention
    The present invention propose a method for realiser des pieces de microtechniques en diamant, tel que des composants d'horlogerie. La methode de l'invention permet des realiser des microcomposants qui ont une epaisseur plus grande que 10Opm et presentant une rugosite inferieure ä 10Onm, voir inferieur à 50nm et idealement comprise entre 10 et 20nm, sur toute les surfaces des microcomposants, plus particulierement sur les flancs.
    Unautre but de l'invention est de procurer des composants realises par le procede de l'invention.
    Ainsi, la presente invention a pour objet un procede et une piece en diamant comprenant les caracteristiques enoncees aux revendications 1 a 15
    Descriptifs des figures
    L'invention sera mieux comprise a la lecture de la description detaillee d'un example de realization faite en reference aux figures annexees parmi lesquelles:
    - La figure 1 presente un diamond brood;
    - La figure 2 presente la decoupe dans un diamond brüt d'une plaquette ayant deux faces paralleles;
    - La figure 3 presente une plaquette brood apres decoupe d'un diamond brood;
    - La figure 4 presente une plaquette polie sur au moins une de ses deux faces inferieure et superieure, et d'epaisseurcontrölee;
    - The figure 5 presente un Substrate sur lequel une couche de diamond polycristallin est deposee par CVD;
    - La figure 6 presente une couche de diamant polycristallin autosupportee apres que son substrate a ete retire
    - La figure 7 presente une couche de diamant polycristallin resultant du polissage d'au moins une des deux faces paralleles superieure et inferieure de la couche de diamant polycristallin autosupportee. Un substrate de diamond polycrystalline est ainsi obtenu;
    - La figure 8 represente une plaquette de diamant dans laquelle un composant est decoupe par laser;
    - La figure 9 represente un composant micromecanique brüt obtenu apres decoupe laser;
    - La figure 10 represente un composant micromecanique lisse apres post-traitement. Le composant est delimite par saface superieure et inferieure, et toutes ses faces laterales;
    - La figures 11A et 11B presentent des etapes de procede pour obtenir une plaque polie sur laquelle une couche mincea ete deposee au moins sur sa face superieure. La figure 11A montre une vue de% superieur et la figure 11B une vue en coupe. Une plaquette revetue obtenue est illustree;
    - La figure 12 represente une plaquette revetue apres decoupe laser et une tranche decoupee. Une plaquette revetueet decoupee obtenue est illustree;
    - La figure 13 montre une piece apres gravure du diamant et sa tranche gravee;
    - La figure 14 montre une piece apres gravure d'une couche mince. Une plaquette decoupee obtenue est illustree;
    - Les figure 15a, b montre une piece decoupee comportant un revetement ,. La figure 15c montre un agrandissement duflanc de la piece de la Figure 15b illustrant une couche qui couvre un flanc rugueux. The figure 15c montre egalement une profondeur d'une gravure pour lisser le flanc de la piece.
    - La figure 16 montre le flanc d'une piece finie, apres gravure selon la figure 15c.
    Description of modes of implementation of the invention
    La presente invention se reports a method de fabrication des composants micromecanique en diamant.
    La methode de fabrication des composants micromecaniques en diamant se decompose suivant les etapes de fabrication suivantes:
    Les etapes essentielles de la methode de fabrication de l'invention sont les suivantes (ad):
    a. realization of a decoupe in a plaquette en diamond 3,4,7,8 by a method de decoupe laser;
    b. realization du lissage des flancs de la piece decoupee dans la plaquette, a l'aide d'une methode de gravure par plasma, et / ou RIE, et / ou thermique ou tout autre methode de gravure Seche, en utilisant au moins un gaz parmi les gaz rares (helium, neon, argon, krypton or xenon), les gaz oxydants, les gaz halogenes, l'azote, l'hydrogene ou une combinaison de ces gaz.
    Le gaz oxidant peut etre l'oxygene. Le gaz halogene peut etre un gaz halogene carbone tel que par exemple CF4, C2F6. Le gaz halogene peut etre egalement non carbone tel que par example SF6. Tout autre gaz peut etre utilise permettant de graver le diamant pour lisser sa surface jusqu'ä obtention d'une rugosite Ra inferieure à 100nm, de preference en lingerie de 50 nm et idealement inferieure à 20nm.
    In un mode de realization prefere, l'etape (b) qui consiste dans la realization d'un lissage des flancs 93 de la piece decoupee 9, est realisee a l'aide d'une method de gravure ou de tout autre moyen autre qu'un polissage mecanique.
    In un mode de realization une etape (c) est effectuee consistant en un nettoyage des flancs bruts de decoupe de la piece decoupee 9. Ce nettoyage est fait preferablement a l'aide de Solutions chimiques ou de tout autre moyen adapte;
    In a mode de realization une etape (d) de gravure des flancs de decoupe de la piece decoupee 9 est realization. Apply gravure est faite preferablement par une method Seche dans un four ou un reacteur plasma ou de tout autre moyen adapte;
    In un mode de realization un depöt d'une couch mince de protection 111 sur au moins une des deux surface 41 ou 42 est realization;
    In un mode de realization ladite premiere surface 41 et ladite deuxieme surface 42 sont polies, pas forcement avec le meme degre de polissage Dans un tel cas, le polissage des premiere et deuxieme faces 41,42 doit etre realization sur la plaquette initiale avant la decoupe laser.
    In a mode de realization une seule des faces 41,42 est polie.
    In a mode de realization aucune des faces 41,42 n'est polie.
    II est comprised qu'une piece de l'invention peut comporter plus que deux faces, par examples dans le cas d'une piece de base qui a une section hexagonale, et qu'au moins une des faces de la piece de forms hexagonal peut subir un traitement de lissage. Dans d'autres variantes une piece peut comprendre une ouverture centrale et la surface de cette ouverture centrale peut subir un traitement lissage tel que decrit dans l'invention. Ceci peut etre utile afin de realiser une piece en diamant dans laquelle un ax doit etre insere.
    La matiere is a realizer of the microcomposant is a plaquette in diamond. Cette plaquette peut-etre soiten diamant monocrystalline, soit en diamant polycristalline, comme decrit maintenant
    A method preferee d'obtention de plaquette en diamond monocrystalline est decrite ci-apres.
    - La matiere premiere est un diamond brüt 1 (Figure 1). Le diamond brüt peut etre naturel ou synthetique. Dans le casdu diamant synthetique, la fabrication se fait par example par croissance HPHT (High Pressure High Temperature) or CVD (Chemical Vapor Deposition).
    - Le diamant brüt est ensuite decoupe 2 suivant deux faces paralleles 21 et 22 par laser (Figure 2). Une plaquette brüte3 (Figure 3) est ainsi obtenue.
    - La plaquette brood 3 peut ensuite etre polie par des methodes Standards sur au moins une des deux faces superieure41 et inferieure 42. Une plaquette polie 4 est obtenue. Elle est definie par son epaisseur t contrölee (± 1 ä 5 pm) et sa rugosite moyenne de surface sur les surfaces polies 41 et 42 d'une valeur comprise entre 0.1 et 200nm (Figure 4).
    A method avantageuse d'obtention de plaquette en diamond polycrystalline est decrite ci-apres.
    - La matiere est une couche de diamond polycristallin 6 deposee sur un substrate 5 par CVD (Figure 5). Reading substrate peut etre du silicon ou un de ses composes (Si-N, Si-C) ou un metal refractaire.
    - La couche de diamant est ensuite liberee du substrat soit par gravure chimique soit par des methodes mecaniques.Une couche de diamant polycristallin autosupportee 7 est ainsi obtenue. Le terme autosupporte veut dire que la piece en diamant ne necessite pas de support ou de substrat et peut etre manipule librement, soit par un automate ou manualement, par example par des brucelles.
    - La couche de diamond 7 peut-etre ensuite polie par des methodes Standards sur au moins une des deux faces superieure 71 et inferieure 72. Une plaquette polie 8 en diamond polycristallin est obtenue. Elle est definie par son epaisseur t contrölee (± 1 ä 5 pm) et sa rugosite moyenne de surface sur les deux surface polies 81,82 d'une valeur comprise entre 0.1 et 200nm (Figure 7).
    In a variant de la methode, la plaquette brute 3,7, (Figures 3, 6) va ensuite subir a series de traitements preferes afin d'etre transformee en piece micromecanique prete a etre utilisee.
    In one variant, la plaquette polie 4,8, (Figures 4, 7) mainly ensuite subir a series de traitements preferes afin d'etre transformee en piece micromecanique prete a etre utilisee.
    Le premier mode de realization de la methode proposee comprend les etapes suivantes:
    - Depot d'une couche mince 111 sur toutes les faces d'une plaquette 3,4,7,8 afin d'obtenir une plaquette revetue 11 (Figure 11). Cette couche mince 111 peut par example etre composee de materiaux du type nickel, aluminum ou de tout autre materiau se gravant avec une vitesse beaucoup plus lente que le diamant (au moins un rapport 2 entre les vitesses de gravure). Cette etape est optional.
    - Decoupe de la plaquette 3,4,7,8,11 with a method de decoupe laser sur toute l'epaisseur de la plaquette (Figures8, 9). Le faisceau laser utilise est preferentiellement pulse sur des tres courtes periodes (femto ou nanoseconde). Le laser utilise peut-etre un laser ultra-violet, visible ou infrarouge, le laser peut etre guide par un jet d'eau. Un composantdecoupe 9 est ainsi obtenu (Figure 9).
    - Nettoyage du composant decoupe 9 (example Figure 9) pour enlever les residus de decoupe. Cette etape de nettoyagese fera preferentialement par voie humide dans une solution adaptee comme par examples un melange acid nitrique
    et eau oxygenee, appele par l'homme du metier, solution Piranha. D'autres Solutions de nettoyage a base d'acides, bases ou solvants peuvent aussi etre utilisees. Un bain ä ultrasons pourra aussi etre utilise avantageusement pour faciliter le decollement des particules collees à la surface de la piece decoupee.-Une piece exempte de residus dedecoupe est obtenue. Cette etape est optional.
    - Gravure de toute couche de carbone non-diamant provenant de l'interaction entre le laser et la surface du diamant. Lagravure se fera preferentiellement par des method Seches dans un tour ou dans un reacteur plasma en utilisant des melanges gazeux gravant preferentiellement les phases non-diamant du diamant, comme par example l'hydrogene oul'oxygene. Une piece sans couche de carbone non-diamant est obtenue. Cette etape est optional.
    - Lissage des flancs de la piece decoupee 9.11 pour reduire leur rugosite de surface. Une piece propre 13 est ainsiobtenue (Figure 10) avec des surfaces lisses 131, 132, 133. Plusieurs methodes de lissages sont possibles (examples ci-apres).
    - Gravure la couch mince 111 by a method recommended for the type of material used in the couch mince, afin de totalement retirer the couch mince. Cette etape est uniquement realisee dans le cas oü l'etape de depöt de la couche mince 111 est realisee.
    Les methodes de lissage possibles sont preferablement les suivantes:
    - Traitement thermique dans un four conventionnel dans une atmosphere contrölee avec un melange gazeux permettantde graver le diamant comme par example l'oxygene.
    - Gravure chimique dans un reacteur plasma dans laquelle principalement des neutres et des radicaux sont crees äpartir d'un melange gazeux permettant de graver le diamant pour lisser sa surface (02, Ar, CF4, SF6 ...)
    - Gravure plasma dans un reacteur plasma de type RIE (Reactive Ion Etching) dans laquelle des ions sont crees en plusdes neutres et des radicaux, un bombardement ionique est ajoute aux reactions chimiques des neutres et radicaux en polarisant la piece decoupee. Des melanges gazeux permettant de graver le diamant pour lisser sa surface (02, Ar, CF4, SF6.) Seront preferential uses.
    Selon une variant de la methode et afin d'obtenir une rugosite plus faible, la methode avantageuses comprend les etapes suivantes, illustree dans les Figures 15a-c
    - Depot d'une couche de lissage 15asur un composant decoupe 9,11 creees par la decoupe laser et se graver a la memevitesse que le diamant. Cette couche de lissage peut etre soit organique (resine de photolithographie, par exemple), soit inorganique (couche de nitrure ou d'oxyde), et doit pouvoir se deposer facilement sur les flancs.
    - Gravure complete de la couche de lissage et partielle du diamant sur une profondeur p au moins superieure ä lahauteur totale du profil de rugosite des flancs de la piece decoupee, Rt, definie par l'ecart vertical entre la hauteur maximal des pics et la profondeur maximum des vallees sur la longueur de mesure.
    - Nettoyage de la piece with a procedure pour enlever tous residus de gravure. Apres cette etape l'etat de la piece finale18 est celle montree en Figure 16.
    Selon une variant de la methode afin d'obtenir des flancs de decoupe avec la plus grande precision angulaire, la method comprend les etapes suivantes, illustree dans les figures 11A, B-14 .:
    - Depot d'une couche mince 111 sur une plaquette polie 3,4,7,8 afin d'obtenir une plaquette revetue 11 (Figures 11A, 11B). Cette couche mince 111 peut par example etre composee de materiaux du type nickel, aluminum ou de tout autre materiau se gravant avec une vitesse beaucoup plus lente que le diamant (au moins un rapport 2 entre les vitesses de gravure).
    - Decoupe de la plaquette 11 par laser afin d'obtenir une plaquette decoupee 14. La face decoupee 141 presente unle non conforme aux specifications de la piece finale (Figure 12).
    - Gravure par plasma de la plaquette 14 afin d'obtenir une piece 15 dont la face 151 presente un angle conforme auxspecifications de la piece finale (Figure 13).
    - Gravure la couche mince 111 by a method recommandee pour le type de materiau utilise dans la couche mince, afin de totalement retirer la couche mince (Figure 14).
    - Obtention d'une piece en diamond 16 qui peut etre utilisee parts source.
    L'invention est egalement realisee by un reacteur comprenant une enceinte a vide, un systems pour realiser un plasma dans cette enceinte ainsi qu'un laser d'usinage. Dans des variantes le laser est arrange dehors de l'enceinte ä vide et la paroi de l'enceinte comprend au moins une fenetre agencee pour faire passer le rayon layer qui est dirige sur la piece en diamant ä usiner. In our variant au moins une partie du laser est arrange dans l'enceinte a vide. Le faisceau laser, qui peut etre dehors ou dedans le reacteur, utilize est preferentiellement pulse sur des tres courtes periodes (femto ou nanoseconde). Le laser utilize peut-etre un laser ultra-violet, visible or infrared.
    Pour des composants d'horlogerie la qualite des flancs des pieces est particulierement importante. II convient donc de prevoir dans certains cas des etapes de procede additionnelles. Par example, in a variant of the method, au moins une etape de mesure de rugosite peut etre implementee. Cette etape peut etre suivi par des etapes de gravure ou d'usinage laser afin d'ameliorer encore la rugosite. Par example apres une Serie d'etapes de gravure et traitement par laser une Image du flanc de la piece est realize et sa rugosite determinee. Si la rugosite sur au moins une portion du flanc n'est smug, un faisceau laser est dirige sur cette zone afin de reduire encore sa rugosite.
    In one variant, d'autres faisceaux laser or the passage additionnels avec le meme faisceau laser peuvent etre utilise pour ameliorer la rugosite des flancs. Ceci peut etre realize par un faisceau laser qui est dirige et focalise sur les zones des flancs de la piece. Ceci permet d'obtenir des flancs tres lisses, par example typiquement ayant une rugosite de moins de 20nm.
    II est compris que dans tous les modes de realization les parametres peuvent varier, a savoir:
    - longueur d'onde du laser entre 200nm et 15pm
    - Utilization of the laser en mode cw (continuous wave) or pulse
    - composition de un ou plusieurs gaz
    - pressure of the gaz entre 0.001 - 100 mbar
    Examples of realization
    The dimensions et forms des pieces typiques decrites ci-lingerie sont des examples typiques de realization etne sont pas limitatives et peuvent donc etre varies d'au moins d'un ordre de grandeur, cad plus petits ou plus grands. In principle the pieces ont une dimension typique plus petite que 10mm dans leur dimension maximal mais il n'y a pas de suite quant a la forme ni dimension des pieces de l'invention.
    In un premier example,
    1. Une plaque polie est obtenue ä partir d'un diamant CVD suivant les etapes de transformation decrites dans les figures 1 ä 4. Elle a une epaisseur initiale de 505pm
    2. Ensuite un ressort spiral de mouvement horloger est decoupe en utilisant un laser nanoseconde visible (515nm) suivant le procede decrit dans la figure 8.
    3. The piece decoupee est ensuite gravee dans un reacteur de gravure plasma de type ICP avec les conditions de gravure suivante
    - Puissance du plasma = 1000W, polarization du substrate = SOOW.Le terme "polarization" ici signifie polarization dusubstrat par application d'une difference de potentiel d'une puissance donnee entre le substrate et le reacteur
    - 02 = 100 sccm (standard cubic centimeter per minute), Ar = 100 sccm
    - pressure of the gaz = 5 mbar
    4. Une piece finale d'une epaisseur finale de 500pm et d'une rugosite moyenne sur les flancs de 0.2pm est ainsi obtenue.
    Dans des variantes avantageuses dudit premier example de realization les parametres suivants peuvent etre varie comme suite:
    - Longueur l'onde du laser entre 400nm-690nm
    - Puissances du plasma between 100W and 2000W
    - Polarization of the substrate: between 10 W and 500W
    - Pression des gaz entre 1 mbar et SOmbar
    Dans un deuxieme example,
    1. Une plaque polie est obtenue ä partir d'un diamant HPHT suivant les etapes de transformation decrites dans les figures 1 ä 4. Elle a une epaisseur initiale de 122pm
    2. Ensuite une roue d'echappement d'un mouvement horloger est decoupee en utilisant un laser femto-seconde UV (343nm) suivant le procede decrit dans la figure 8.
    3. La piece est ensuite nettoyee in un melange piranha (proportion of HNO3: H2O2 does not matter - 3: 1) in un bain - ultrasons pendant 30 min. - 60 ° C.
    4. The phases non-diamond presentes sur les flancs decoupes sont gravees dans un reacteur plasma-micro-onde pendant 5 min. Dans un melange gazeux 1% O2 dans H2.
    5. La piece decoupee et propre est ensuite gravee dans un reacteur plasma RF de type delaqueur avec les conditions de procede suivantes:
    - Puissance RF = 200W
    - 02 = 20 sccm,
    - pressure = 2 mbar
    6.Une piece avec une epaisseur finale de 120pm et une rugosite moyenne sur les flancs de 0.1 pm et ainsi obtenu apres l'etape de gravure.
    Dans des variantes avantageuses dudit deuxieme exemple de realization les dimensions des pieces peuvent etre differentes et les parametres suivants peuvent etre varie comme suite:
    - Longueur l'onde du laser entre 250nm-450nm
    - Puissance RF between 100 and 500W
    - Flux de O2: between 5 and 50 sccm
    - Pressure of the gaz entre 1 and 20 mbar
    - Gravure dans un reacteur plasma-micro-onde pendant 1 - 10 min. Dans un melange gazeux entre 0.01 et 10% 02 dansH2.
    Dans un troisieme example,
    1. Une plague polie est obtenue ä partir d'un diamant naturel suivant les etapes de transformation decrites dans les figures 1 ä 4. Elle a une epaisseur initiale de 390pm.
    2. Une couche de nickel de 1 pm d'epais est deposee sur sa face superieure par un procede galvanique suivant le procede decrit en figure 11.
    3. Ensuite une levee d'ancre d'un mouvement horloger est decoupee en utilisant un laser nanoseconde visible (515nm) guide par un jet d'eau suivant le procede decrit dans la figure 8.
    4. La piece est ensuite nettoyee dans un melange Piranha (HNO3: H2O2 3: 1) dans un bain ä ultrasons pendant
    30 min. At 60 ° C.
    5. La piece decoupee est ensuite gravee suivant le procede decrit par les figures 12 to 15 dans un reacteur de gravure plasma de type ICP avec les conditions de gravure suivante
    - Puissance du plasma = 1000W, polarization du substrate = 300W
    - 02 = 50 sccm, Ar = 100 sccm, C2F6 = 20 sccm
    - pressure = 10 mbar
    6. La couche de nickel est gravee chimiquement dans un bain d'eau regale.
    7. Une piece avec une epaisseur finale de 390pm, une rugosite moyenne sur les flancs de 0.05pm et une verticalite des flancs de 89.5 ° et ainsi obtenue.
    In a tel example II n'y a pas de diminution de l'epaisseur pendant le process car car la couche de nickel empeche de graver la couche superieure.
    Dans des variantes avantageuses dudit troisieme exemple de realization les parametres suivants peuvent etre varie comme suite:
    - Longueur l'onde du laser entre 250nm-450nm
    - Puissance du plasma between 100 and 500W
    - Puissance de polarization du substrate between 0 and 500W
    - Flux de O2: between 5 and 200 sccm, Ar between 0 and 200 sccm, C2F6 between 0 and 10Osccm
    - Pressure of the gaz entre 1 and 20 mbar
    - Gravure dans un reacteur plasma-micro-onde pendant 1 - 10 min. Dans un melange gazeux entre 0.01 et 10% 02 dansH2.
    Dans un quatrieme example,
    1. Une plaque polie est obtenue ä partir d'un diamond polycristallin CVD dope au bore depose sur un Substrate de Silicium suivant les etapes de transformation decrites dans les figures 5 ä 7. Elle a une epaisseur initiale de 90pm.
    2. Une couche de titane de 0.5pm d'epaisseur est deposee sur sa face superieure par un procede de pulverisation cathodique suivant le procede decrit en figure 11.
    3. Un implant pour l'oreille internal est decoupe en utilisant un laser femto-seconde visible (515nm) suivant le procededecrit dans la figure 8
    4. La piece est ensuite nettoyee dans un bain ä ultrasons pendant 30 min. Avec de l'acetone à temperature ambiante
    5. The phases non-diamond presentes sur les flancs decoupes sont gravees in un reacteur plasma-micro-onde pendant 15 min. In H2 pure.
    6. La piece decoupee et propre est ensuite gravee dans un reacteur plasma MW de type delaqueur avec les conditions de procede suivantes:
    - Puissance MW = 500W
    - 02 = 20 sccm, CF4 = 30 sccm
    - pressure = 1 mbar
    7. La couche de titane est gravee chimiquement dans un bain d'acide chlorhydrique.
    8. Une piece avec une epaisseur finale de 90pm et une rugosite moyenne sur les flancs de 0.1 pm et une verticalite des flancs de 89 ° et ainsi obtenue à la fin du procede.
    Dans des variantes avantageuses dudit quatrieme exemple de realization les dimensions des pieces peuvent etre differentes et les parametres suivants peuvent etre varie comme suite:
    - Longueur l'onde du laser entre 200nm-690nm
    - Puissance MW between 100 and 2000W
    - Flux de O2: between 5 and 200 sccm, Ar between 0 and 200 sccm, C2F6 between 0 and 10Osccm
    - Pressure of the gaz entre 1 and 20 mbar
    - Engraving dans un reacteur plasma-micro-onde pendant 1 - 10 min. Dans un melange gazeux entre 0.01 and 10% 02 dansH2.
    - Nettoyage de la piece dans un bain ä ultrasons pendant 1 min. À 90min avec de l'acetone à temperature ambiante, ou une temperature entre 20 and 50 ° C
    - Engraving of the phases non-diamond presentes sur les flancs decoupes dans un reacteur plasma-micro-onde pendant 1 min a 30 min. in H2 pure or 0.01 and 10% 02 in H2.
    Dans un cinquieme example,
    1. Une plaque polie est obtenue ä partir d'un diamant CVD suivant les etapes de transformation decrites dans les figures 1 ä 4. Elle a une epaisseur initiale de 300pm
    2. Ensuite une roue d'echappement d'un mouvement horloger est decoupee en utilisant un laser femto-seconde UV (343nm) suivant le procede decrit dans la figure 8.
    3. La piece est ensuite nettoyee dans un melange Piranha (HNO3: H2O2 3: 1) dans un bain - ultrasons pendant 30 min. - 60 ° C.
    4. Un resine de photolithographie de type SU-8 est appliquee sur la piece decoupee in un spin coater.
    5. The piece decoupee est ensuite gravee dans un reacteur de gravure plasma de type ICP avec les conditions de gravure suivante
    Puissance du plasma = 1000W, polarization du substrate = 300W
    O2 = 50 sccm, Ar = 100 sccm, C2F6 = 20 sccm
    Pressure = 10 mbar
    6. The piece traitee est nettoyee in un bain de PM Acetate.
    7. Une piece avec une epaisseur finale de 280pm et une rugosite moyenne sur les flancs de 0.05pm et une verticalite des flancs de 89.5 ° est ainsi obtenue.
    Dans des variantes avantageuses dudit cinquieme exemple de realization les dimensions des pieces peuvent etre differentes et les parametres suivants peuvent etre varie comme suite:
    - Longueur l'onde du laser entre 200nm-690nm
    - Puissance plasma between 100 and 2000W
    - Puissance de polarization du substrate between 0 and 500W
    权利要求:
    Claims (15)
    [1]
    1. Une plaque polie est obtenue ä partir d'un diamant CVD suivant les etapes de transformation decrites dans les figures 1 ä 4. Elle a une epaisseur initiale de 150pm
    [2]
    2. Ensuite un engrenage de micromoteur est decoupe en utilisant un laser femto-seconde VIS (633nm) suivant le procede decrit dans la figure 8.
    [3]
    3. La piece est ensuite nettoyee dans un bain ä ultrasons pendant 30 min. Avec de l'acetone à temperature ambiante
    [4]
    4. The phases non-diamond presentes sur les flancs decoupes sont gravees dans un reacteur plasma-micro-onde pendant 5 min. Dans un melange gazeux 1% 02 dans H2.
    [5]
    5. Une couche de dioxyde de silicon est deposee par PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) sur la piece decoupee et propre.
    [6]
    6. The piece is ensuite gravee dans un reacteur de gravure plasma de type ICP avec les conditions de gravure suivante
    Puissance du plasma = 600W, polarization du substrate = 200W
    02 = 50 sccm, SF6 = 20 sccm
    Pressure = 2 mbar
    [7]
    7. The piece traitee est nettoyee dans un bain d'acide fluorhydrique pour eliminer les residus de la couche de de dioxyde de silicon.
    [8]
    8. Une piece avec une epaisseur finale de 145pm et une rugosite moyenne sur les flancs de 0.03pm et une verticalite des flancs de 89.5 ° est ainsi obtenue.
    Dans des variantes avantageuses dudit sixieme exemple de realization les dimensions des pieces peuvent etre differentes et les parametres suivants peuvent etre varie comme suite:
    - Longueur l'onde du laser entre 400nm-1500nm
    - Puissance plasma between 100 and 2000W
    - Puissance de polarization du substrate between 0 and 500W
    - Flux de 02 between 1 and 200 sccm, SF6 between 0 and 100sccm
    - Pressure of the gas between 0.1 and 50 mbar
    - La couche de SiO2 peut etre egalement deposee par pulverisation cathodique.
    Bien qu'une application privilegiee de l'invention concerne le domaine de l'horlogerie, hurry n'est pas limitee a l'horlogerie. Par examples, des composants en diamant qui sont destines aux domaines du medical ou des instruments, des machines industrielles ou encore des senseurs ou actuateurs, peuvent egalement etre realises. D'autres applications sont egalement possibles.
    Revendications
    1. Method de fabrication d'un composant en diamant comprenant les etapes successives suivantes (a, b):
    a. Realization d'une decoupe in a plaquette en diamond (3,4,7,8) by a method de decoupe laser;
    b. realization du lissage des flancs de la piece decoupee dans la plaquette, a l'aide d'une methode de gravure par plasma, et / ou RIE, et / ou thermique ou tout autre methode de gravure Seche, en utilisant au moins un gaz parmi les gaz rares (helium, neon, argon, krypton or xenon), les gaz oxydants, les gaz halogenes, l'azote, l'hydrogene ou une combinaison de ces gaz, ou tout autre gaz permettant de graver le diamant pour lisser sa surface jusqu'ä obtention d'une rugosite Ra inferieure à 100nm, de preference en dessous de 50 nm et plus preferablement à 20nm
    2. Method selon la revendication 1 comprenant, avant ladite etape (b), une etape (c) de realization de nettoyage des flancs bruts de decoupe de la piece decoupee dans la plaquette (3,4,7,8) a l'aide de Solutions chimiques ou de tout autre moyen adapte.
    3. Method selon la revendication 1 ou 2 comprenant, avant ladite etape (b), une etape (d) de gravure des flancs de la piece decoupee dans la plaquette, et ceci a l'aide d'une methode Seche dans un four ou un reacteur plasma ou de tout autre moyen adapte.
    4.Method selon l'une des revendication 1 ä 3 en ce que l'etape (b) de lissage d'au moins un des flancs de la plaquette (3,4,7,8) est realize par un moyen autre qu ' un polissage mecanique.
    5. Method be une des revendications precedentes comprenant la combinaison simultanee d'au meins une etape de decoupe laser et d'au meins une etape de lissage des flancs.
    6. Method selon Tune des revendications precedentes dans laquelle la plaquette de diamant (3,4,7,8) est un morceau de diamant massif comprenant une premiere surface et une deuxieme surface ainsi qu'un flanc lateral liant les deux dites surfaces.
    7. Method selon la revendication 6 dans laquelle ledit morceau de diamant massif (3,4) est un diamond monocrystalline natural.
    8. Method selon la revendication 6 dans laquelle ledit morceau de diamant massif est un diamant synthetique produit par method CVD ou HPHT.
    [9]
    9. Method selon la revendication 6 dans laquelle ledit morceau de diamant massif (7,8) est un diamond polycrystalline produit par method CVD.
    [10]
    10.. Method selon une des revendications 6 ä 9 en ce que au moins une des surfaces de la plaquette en diamant (3,4,7,8) sont polies.
    [11]
    11. Method selon une des revendications 1 ä 10 en ce qu'au moins une etape de gravure plasma se realize en meme temps qu'une etape de decoupe laser.
    [12]
    12.Method selon les revendications 1 - 11 comprenant en plus au moins une des etapes suivantes (e-h):
    - e) deposer une couche mince (111) sur une plaquette (3,4,7,8), qui a ete, afin d'obtenir une plaquette revetue (11);
    - f) decouper la plaquette (11) par laser afin d'obtenir une plaquette decoupee (14). La face decoupee (141) presenteun angle ou un etat de surface non conforme aux specifications de la piece finale;
    - g) realiser une gravure par plasma de la plaquette (14) afin d'obtenir une piece (15) dont la face (151) presente unle ou un etat de surface conforme aux specifications de la piece finale;
    - h) realiser une gravure de la couche mince (111) afin de totalement retirer la couche mince. Une piece propre (16) est obtenue.
    [13]
    13. Method selon la revendication 12 en ce que laughed couche mince (111) est composee de materiaux du type nickel, aluminum ou de tout autre materiau se gravant avec une vitesse au moins deux fois lente que le diamond.
    [14]
    14.Method selon la revendication 1 dans laquelle a la place de l'etape (b) des etapes (i-k) sont realises:
    - I) application d'une couche de lissage (171), qui peut se graver a la meme vitesse que le diamant et qui peut etreorganique ou inorganique, sur le composant decoupe pour qu'elle remplisse les asperites creees par la decoupe laser,
    - j) gravure, au moins partiellement, de lachte couche de lissage meme temps que celle diamant sur une profondeur (p) au moins superieure a la hauteur totale du profil de rugosite des flancs de la piece decoupee,
    - k) nettoyage des flancs de la piece par un procede adapte pour enlever tous residus de gravure.
    [15]
    15. Piece en diamant (9,13,16,18) fabriquee selon la methode de fabrication de l'une des revendications precedentes.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
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    申请号 | 申请日 | 专利标题
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