Brevet FR2618573A1 — publié le 19890127

PROCEDE DE FABRICATION DE PIECES DE MICROMECANIQUE La présente invention concerne un procédé de fabrication de pièces de micromécanique. Elle concerne plus particulièrement la fabrication de pièces de icromécanique d'épaisseurs sensiblement constantes et présentant un relief et une découpe désirés. Ainsi, la présente invention vise un procédé destiné à obtenir des aêmes résultats qutun procédé te formage de tle par estampage pliage. La présente invention vise plus particulièrement la réalisation de pièces de très petites dimensions devant être définies avec des précisions de l'ordre du centième ou même du millième de millimètre. Pour atteindre cette objet, la présente invention prévoit un procédé de fabrication d'une pièce de micromecanique d'épaisseur sensiblement constante présentant un relief et une découpe désirés, comprenant les étapes suivantes : graver par photolithogravure dans une matrice une empreinte correspondant au négatif du relief de la pièce à fabriquer i déposer sur la matrice gravée une couche de décollement en un matériau sélectivement soluble ~ déposer sur la couche de décollement une couche épaisseur souhaitée du matériau destiné à former ladite pièce découper par photolithogravure ladite pince selon le contour souhaité ; dissoudre la couche de décollement par un produit sélectif n'attaquant pas la matière de ladite pièce. Un avantage du procédé selon la présente invention est qu'il permet d'utiliser des techniques déjà éprouvées dans le domaine de la fabrication des circuits électroniques à base de semiconduteurs. Ainsi, la matrice peut entre en silicium, la couche de décollezent en silice et le matériau des pièces en un métal réfractaire tel que du tungstène. Ces objets, caractéristiques et avantages ainsi que d'autres de la présente invention seront expliqués plus en détail dans la description suivante d'un mode de réalisation particulier faite en relation avec les figures jointes parmi lesquelles la figure 1 représente une matrice selon la présente invention la figure 2 représente des pièces selon la présente invention découpées sur la matrice de la figure 1 ; et la figure 3 représente les pièces obtenues après décollement de la matrice. Comme le représente la figure 1, dans le procédé selon la présente invention, on définit d'abord une matrice 1 dans laquelle on grave par des procédés de microlithographie usuels dans le domaine de la fabrication des semiconducteurs des empreintes en creux ou en saillie 2, 3 et 4. Pour définir une empreinte en saillie telle que l'empreinte 2, on procéde initialement à une gravure de toute la surface de la matrice sauf à l'emplacement où l'on veut obtenir le relief. Dans un mode de réalisation, la matrice était une tranche de silicium monocristallin d'un diamètre de 100 mm et d'une épaisseur de 0,5 mm. La gravure a été réalisée par attaque ionique réactive sur une profondeur de quelques microns. Comme cela est connu dans la technique des semiconducteurs, selon le procédé de gravure (isotrope ou anisotrope) on peut réaliser des reliefs à bords arrondis ou à bords droits. D'autre part, il est également possible quand la matrice est du silicium monocristallin convenablement orienté de réaliser des gravures à flancs rectilignes inclinés ou même des formes pyramidales telles que celle désignée par la référence 3. Une fois réalisés sur la matrice 1 les reliefs 2, 3 et 4 souhaités, cette matrice est uniformément recouverte d'une couche de décollement dont le rôle sera explicité ci-apres. Dans le cas d'une matrice de silicium, cette couche de décollement peut être de la silice (Si02) déposée en phase vapeur selon une épaisseur de 0,2 millième de millimètre. Puis une couche du matériau dont on veut former des pièces, telle qu'une couche de tungstène, est déposée de façon connue, c'est-A-dire par exemple par évaporation sous vide, par pulvérisation cathodique ou par dépôt en phase vapeur. Ce sera par exemple une couche de tungstène de quelques millièmes de millimètre d'épaisseur déposée par pulvérisation cathodique. Comme le représente la figure 2, cette couche métallique est ensuite gravée selon les contours que l'on souhaite donner à chaque pièce. On peut ainsi voir en figure 2, quatre pièces 5, 6, 7 et 8 ayant des contours souhaités. Sous chacune des pièces, on peut voir une partie de la couche de décollement susmentionnée, désignée par la référence 10. L'attaque de la couche métallique destinée à fournir les pièces 5, 6, 7 et 8 laisse cette couche de décollement en place seulement sous les parties gravées de la couche métallique ou bien uniformément sur la pièce selon le procédé d'attaque utilisé. On notera que les pièces 5, 6 et 7 sont respectivement découpées au dessus des empreintes 2, 3 et 4 de la matrice alors que la pièce 8 est découpée å un emplacement où la matrice était demeurée non gravée. On connaît des procédés de gravure de couche métallique permettant d'obtenir des flancs raides ou des flancs arrondis selon ce qui est souhaité. Enfin, comme le représente la figure 3, les pièces 5, 6, 7 et 8, par exemple une clé, un poinçon, une cuvette et une rondelle sont décollées de la matrice. Pour cela, on attaque la couche de décollement par un produit d'attaque adapté dans lequel cette couche est soluble et qui n'affecte pas le matériau dont sont formées les pièces et qui n'affecte pas non plus de préférence la matrice pour que celle-ci puisse être réutilisée. Dans le cas où la couche de décollement est du SiO2, le produit solvant pourra être une solution à base d'acide fluorhydrique. Après cela, pour favoriser le décollement des pièces, on pourra soumettre la matrice à une agitation ultrasonore. Les pièces pourront être ensuite recueillies par collage sur un ruban. Alors que l'on a présenté ci-dessus une matrice sur laquelle seul un petit nombre de pièces est formé, on pourra prévoir des matrices sur lesquelles de grands nombres de pièces identiques ou distinctes sont réalisés. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'une pièce de micromécanique d'épaisseur sensiblement constante présentant un relief et une découpe désirés, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes - graver par photolithogravure dans une matrice (1) une empreinte (2, 3, 4) correspondant au négatif de la pièce à fabriquer, - déposer sur la matrice gravée une couche de décollement (10) en un matériau sélectivement soluble, - déposer sur la couche de décollement une couche d'épaisseur souhaitée du matériau destiné à former ladite pièce, - découper par photolithogravure ladite pièce (5, 6, 7, 8) selon le contour souhaité, - dissoudre la couche de décollement par un produit sélectif n1 attaquant pas la matière de ladite pièce. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que plusieurs pièces sont formées simultanément sur la même matrice. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le matériau de la matrice est du silicium. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit silicium est du silicium monocristallin. 5. Procédé selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que la couche de décollement est en oxyde de silicium. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le matériau de ladite pièce est un étal. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le métal est un métal réfractaire tel que du tungstène.