Brevet FR2951739A1 — publié le 20110429

DISPOSITIF DE CONTRÔLE DE L'ETAT D'AVANCEMENT DE LA CRISTALLISATION D'UN BAIN DE MATERIAU FONDU DANS UN PROCEDE DE SOLIDIFICATION DIRIGEE UTILISANT LES ULTRASONS DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention concerne un dispositif et un procédé permettant de contrôler l'état d'avancement de 10 la cristallisation d'un bain de matériau fondu, en particulier un bain de silicium, la cristallisation étant réalisée dans une enceinte thermiquement isolante d'un four de cristallisation selon un procédé de solidification dirigée. 15 Le dispositif et le procédé selon l'invention permettent en fait de détecter la position et la vitesse de l'interface liquide-vapeur du bain de matériau fondu. A partir de la mesure de la position (de la vitesse) de l'interface liquide-vapeur, on peut 20 également connaitre la position (la vitesse) de l'interface solide-liquide. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Les techniques de solidification dirigée sont actuellement les techniques standards utilisées 25 pour l'élaboration de lingots de matériaux semi-conducteurs cristallins pour des applications en microélectronique et en optoélectronique. Ces techniques sont en particulier utilisées pour la réalisation de silicium photovoltaïque.5 2 Les techniques de solidification dirigée sont des procédés de solidification mettant en oeuvre un gradient thermique uniaxial permettant de favoriser la croissance privilégiée des grains des cristaux dans le sens du gradient imposé. Dans ces procédés d'élaboration par solidification dirigée, la position et la vitesse de l'interface solide-liquide sont des paramètres fondamentaux. En effet, une mesure précise de la position de l'interface solide-liquide est nécessaire pour initier la cristallisation de façon reproductible, tandis que la vitesse de solidification est une variable clé pour le contrôle de la ségrégation des impuretés et la déstabilisation morphologique du front de croissance. De plus, la vitesse de solidification gouverne directement la productivité du procédé d'élaboration par solidification dirigée et doit être optimisée en fonction des spécificités du matériau et du dispositif de solidification utilisés. Il existe différentes techniques permettant de localiser l'interface solide-liquide dans les procédés de solidification dirigée. La position de l'interface solide-liquide peut être déterminée par palpage mécanique de la phase solide au travers de la phase liquide au moyen d'une canne en céramique réfractaire. Ce procédé est actuellement utilisé dans des conditions de croissance industrielles. Ce procédé est robuste, mais il est peu précis et mal adapté à la phase de solidification, où on observe une cristallisation et un collage du matériau en cours de solidification autour de la canne 3 réfractaire. De plus, certains matériaux, et en particulier le silicium liquide, ont une forte réactivité et la canne en céramique réfractaire devient alors une source de pollution. Il est également possible de mesurer la résistance électrique de l'échantillon au cours de sa solidification. Cette technique est basée sur le fait que les résistivités des phases solide et liquide sont généralement différentes, ce qui permet de localiser l'interface solide-liquide. Cette technique est extrêmement précise, l'incertitude sur la position de l'interface étant de quelques micromètres (voir le document [1] référencé à la fin de la description). Cette technique est cependant très sensible aux perturbations électromagnétiques de l'environnement et est donc mal adaptée à un environnement industriel. Elle suppose par ailleurs de prendre un contact électrique sur le matériau liquide, ce qui, dans le cas de certains matériaux comme par exemple le silicium liquide, est source de difficultés. Il est également possible de mesurer le temps de vol d'un écho ultrasonore, émis par un transducteur collé sur la phase solide du matériau, qui se réfléchit partiellement sur l'interface solide- liquide du fait d'une différence d'impédance mécanique entre la phase liquide et la phase solide. La précision de cette technique est satisfaisante : elle est de l'ordre de la dizaine de micromètres (voir le document [2])• Cette technique suppose cependant de pouvoir accéder à la phase solide en partie froide 4 (c'est-à-dire à l'opposé de l'interface liquide-solide), ce qui complique la conception du dispositif de mesure et qui exclut les procédés utilisant une fusion complète du matériau. Il est en outre nécessaire de disposer d'une colle permettant le couplage entre le transducteur et la phase solide, ce qui limite cette technique à des matériaux ayant une température de fusion inférieure à 1000°C. Aucune des techniques détaillées ci-dessus ne permet d'obtenir la mesure de la position, et éventuellement de la vitesse, d'une interface solide-liquide dans des dispositifs de solidification dirigée verticaux au moyen d'une technique robuste, utilisable en configuration industrielle et adaptable à plusieurs environnements gazeux. Les inventeurs se sont donc fixé comme but de combler cette lacune. EXPOSÉ DE L'INVENTION Ce but est atteint grâce à un dispositif de contrôle de l'état d'avancement de la cristallisation d'un bain de matériau fondu réalisée dans une enceinte thermiquement isolante d'un four de cristallisation selon un procédé de solidification dirigée, comprenant une source d'ultrasons et un détecteur d'ultrasons, caractérisé en ce que : - la source d'ultrasons comprend n ensemble(s), n étant un nombre entier supérieur ou égal à 1, chaque ensemble de la source comprenant un transducteur, apte à émettre une onde ultrasonore, relié à un guide d'onde, apte à guider l'onde ultrasonore, produite par ledit transducteur, vers l'interface vapeur-liquide du bain liquide ; - le détecteur d'ultrasons comprend au moins 2n ensembles, chaque ensemble du détecteur comprenant un guide d'onde relié à un transducteur apte à détecter une onde ultrasonore, ledit guide d'onde 5 étant apte à guider une onde ultrasonore vers ledit transducteur ; et caractérisé en ce que les n ensembles de la source et les au moins 2n ensembles du détecteur sont placés au dessus de l'interface vapeur-liquide du bain liquide en des positions distinctes telles que l'onde ultrasonore produite par un transducteur de la source soit incidente sur l'interface vapeur-liquide selon un angle aigu par rapport à la normale à ladite interface et que cette onde ultrasonore, réfléchie par l'interface vapeur-liquide selon ce même angle aigu, soit détectée par un transducteur du détecteur, les transducteurs de la source et du détecteur sont situés à l'extérieur de l'enceinte et les guides d'onde de la source et du détecteur traversent la paroi de ladite enceinte, et les guides d'onde comprennent une face d'entrée d'une onde ultrasonore, une face de sortie d'une onde ultrasonore et une surface latérale reliant ces deux faces, les faces parmi les faces d'entrée et les faces de sortie des guides d'onde qui pointent vers l'intérieur de l'enceinte étant recouvertes d'une couche poreuse. Les faces qui pointent vers l'intérieur de l'enceinte sont en fait les faces des guides d'onde qui vont être en contact avec la vapeur présente dans l'enceinte au cours de la fonte du matériau du bain. 6 Selon l'invention, la surface de ces faces est recouverte d'une couche poreuse, qui permet d'assurer une adaptation d'impédance entre le guide d'onde et l'atmosphère de l'enceinte. Une couche poreuse se caractérise par une densité inférieure à 1000 kg/m3, avantageusement inférieure à 500 kg/m3. La couche poreuse a une épaisseur comprise de préférence entre 20 et 1000 micromètres, avantageusement entre 50 et 200 micromètres. Les guides d'onde sont des corps pleins comprenant une face d'entrée d'une onde ultrasonore (une première extrémité), une face de sortie d'une onde ultrasonore (une seconde extrémité) et une surface latérale reliant la face d'entrée et la face de sortie. La section droite des guides d'onde peut être indifféremment circulaire, oblongue ou polygonale (par exemple triangulaire, rectangulaire, carrée, hexagonale...). De préférence, les guides d'onde ont une section circulaire et sont rectilignes ; ce sont par exemple des barreaux. De préférence, les guides d'onde sont positionnés de sorte qu'une de leurs faces (face d'entrée pour la source et face de sortie pour le détecteur) soit fixée directement à un transducteur et que l'autre face (face de sortie pour la source et face d'entrée pour le détecteur) pointe vers l'interface vapeur-liquide. On rappelle qu'une onde ultrasonore (ou ultrason) est une onde vibratoire mécanique d'une fréquence supérieure à la fréquence limite perceptible 7 par l'oreille humaine. Il englobe généralement toutes les fréquences au delà de 16 kHz. La limite supérieure de fréquence des ondes ultrasonores dépend largement du générateur ; elle peut aller jusqu'à quelques centaines de Mégahertz. Le matériau fondu présente une variation de volume à la solidification supérieure à 5% (avantageusement supérieure à 10%) ; il peut être par exemple un semi-conducteur comme le silicium ou le germanium ou un oxyde comme le niobate de lithium (LiNbO3) ou le YAG (« Yttrium Aluminium Garnet » en anglais ou grenat d' yttrium et d'aluminium en français (Y3Al5Oi2)) Avantageusement, la couche poreuse est un aérogel de silice cristalline ou une mousse de graphite expansé, c'est-à-dire un graphite expansé réalisé par décomposition thermique d'un précurseur issu de la réaction d'un graphite naturel avec de l'acide sulfurique. Avantageusement, la couche poreuse a une densité inférieure à 1000 kg/m3, de préférence inférieure à 500 kg/m3 Avantageusement, les guides d'onde de la source et du détecteur sont en silice cristalline ou en alumine cristalline. De préférence, la ou les n guides d'onde de la source sont disposées selon une ligne essentiellement parallèle à l'interface vapeur-liquide du bain liquide ou bien selon une matrice dont la ou les lignes sont essentiellement parallèles à l'interface vapeur-liquide. 8 De même, les au moins 2n guides d'onde du détecteur sont de préférence disposés selon une ligne ou selon une matrice dont la ou les lignes sont essentiellement parallèles à l'interface vapeur- liquide. Avantageusement, les guides d'onde du détecteur sont disposés selon une matrice (ixj), avec i lignes et j colonnes, i et j étant des nombres entiers supérieurs ou égaux à 1 et ixj >_ 2. Avantageusement, l'angle aigu est compris entre 40° et 70°. De préférence, l'angle aigu est compris entre 50° et 60°. Avantageusement, les transducteurs de la source et du détecteur sont des transducteurs du type piézoélectrique ou magnétostrictif. L'invention concerne également un procédé de contrôle de l'état d'avancement de la cristallisation d'un bain de matériau fondu réalisée dans une enceinte thermiquement isolante d'un four de cristallisation selon un procédé de solidification dirigée, ledit matériau ayant un coefficient de variation de volume à la solidification connu et différent de 0, ledit procédé comprenant les étapes suivantes . - détection de la position de l'interface vapeur-liquide du bain de matériau fondu au temps (t) ; - déduction de la position de l'interface liquide-solide au temps (t) en multipliant la position de l'interface vapeur-liquide au temps (t) par le coefficient de variation dudit matériau ; le procédé étant caractérisé en ce que l'étape de détection de la position de l'interface vapeur-liquide comprend les étapes suivantes : - envoi d'une onde ultrasonore sur l'interface vapeur-liquide selon un angle aigu par rapport à la normale à l'interface vapeur-liquide ; - détection de l'onde ultrasonore réfléchie par l'interface vapeur-liquide ; l'envoi et la détection de l'onde ultrasonore se faisant à l'aide du dispositif de contrôle selon l'invention. Selon une première variante, le procédé comprend en outre, après l'étape de détection de la position de l'interface vapeur-liquide, les étapes suivantes . - détection de la position z de l'interface vapeur-liquide du bain de matériau fondu au temps (t+a), a étant le laps de temps séparant la détection au temps (t) et la détection au temps (t+a) ; - détermination de la vitesse de l'interface vapeur-liquide selon la formule suivante : _ z(t+a)ùz (t) v vapeur-liquide a D'autres formules peuvent être utilisées, en particulier une formule faisant intervenir des 25 moyennes sur plusieurs mesures temporelles. Selon une seconde variante, le procédé comprend en outre, après l'étape de détection de la position de l'interface vapeur-liquide, les étapes suivantes . 30 - détection de la position z de l'interface vapeur-liquide du bain de matériau fondu au temps20 (t+a), a étant le laps de temps séparant la détection au temps (t) et la détection au temps (t+a) ; - déduction de la position z' de l'interface liquide-solide au temps (t+a) en multipliant la position de l'interface vapeur-liquide au temps (t) par le coefficient de variation dudit matériau ; - détermination de la vitesse de l'interface liquide-solide selon la formule suivante : = z'(t+a)ùz'(t) v liquide-solide a D'autres formules peuvent être utilisées, en particulier une formule faisant intervenir des moyennes sur plusieurs mesures temporelles. 15 Le détecteur selon l'invention permet de détecter la position de l'interface liquide-vapeur d'un matériau fondu. Le détecteur selon l'invention permet par exemple de suivre la croissance d'un lingot dans un four de cristallisation vertical, à partir d'un bain de 20 matériau fondu, par exemple un bain de silicium. A partir de la position de l'interface liquide-vapeur, on peut remonter, par des calculs, à la position de l'interface solide-liquide. Cette manière de procéder est plus pratique que les techniques 25 connues de l'art antérieur qui consistent à détecter directement la position de l'interface solide-liquide. Les vitesses des interfaces liquide-solide et vapeur-liquide sont corrélées via la variation de masse volumique du matériau à la cristallisation. Par 30 exemple, pour le silicium, la variation de masse10 11 volumique à la cristallisation est typiquement de l'ordre de 10%. Contrairement aux dispositifs de l'art antérieur, la source d'ultrasons et le détecteur d'ultrasons sont placés au dessus du bain de matériau fondu, à savoir au dessus de l'interface vapeur-liquide. Cette solution est particulièrement ingénieuse et va à l'encontre des a priori de l'homme du métier. En effet, l'utilisation d'ondes ultrasonores en incidence oblique sur l'interface liquide-vapeur d'un bain liquide oblige à placer la source et le détecteur d'ultrasons dans une zone chaude de l'enceinte de cristallisation, la chaleur dégagée lors de la fusion du matériau endommageant alors la source et le détecteur d'ultrasons, ou à créer des ouvertures dans l'enceinte de cristallisation afin de placer la source et le récepteur d'ultrasons à l'extérieur de l'enceinte et laisser passer les ondes ultrasonores. Or l'homme du métier répugne à créer des ouvertures dans une enceinte de cristallisation dans les environnements haute température, car ces ouvertures sont des zones de fuite thermique qui détériorent les performances de cristallisation de l'enceinte. Dans l'invention, les fuites thermiques sont limitées grâce à l'utilisation de guide d'ondes, dont la fonction principale est bien sûr de guider l'onde émise ou l'onde réfléchie et de la transférer vers un transducteur qui peut être déporté dans une zone refroidie de l'enceinte, mais qui présente également l'avantage de jouer le rôle de masse thermique et de limiter les fuites de chaleur par convection. 12 BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages et particularités apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, accompagnée d'une figure qui représente, selon une coupe verticale, une enceinte isolante d'un four de cristallisation comprenant un dispositif de contrôle selon l'invention. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Nous allons à présent décrire le dispositif de contrôle selon l'invention. On considère une enceinte thermiquement isolante (1) d'un four de cristallisation vertical (non représenté), par exemple un four de croissance de type HEM (pour Heat Exchanger Method en anglais) à chauffage résistif adapté à la croissance de silicium pour applications photovoltaïques et fonctionnant sous balayage d'argon. On précise que le four contient l'enceinte, qui elle-même contient le creuset dans lequel se situe le bain de matériau fondu. Les dimensions du creuset 2 sont ici de 20x20 cm2 pour la base et de 20 cm pour la hauteur. Le creuset 2 est rempli avec des blocs de silicium de manière à obtenir un taux de compacité de l'ordre de 50% : la hauteur du bain fondu avant la solidification est donc d'environ 10 cm. Ainsi, en tenant compte de la variation de volume de 10% du silicium à la solidification, l'amplitude du mouvement de l'interface liquide-vapeur 3 est donc d'environ 1 cm. 13 La source d'ultrasons 5 et le détecteur d'ultrasons 6 sont placés l'un en face de l'autre sur des parois 100 latérales opposées de l'enceinte du four. La source d'ultrasons 5 comporte en général un seul transducteur accompagné de son guide d'ondes. Le détecteur d'ultrasons 6 doit quant à lui comprendre au moins deux transducteurs accompagnés de leur guide d'onde respectif pour chaque ensemble transducteur et guide d'onde de la source. Ainsi, lorsque la source d'ultrasons comporte n ensembles transducteur et guide d'onde, le détecteur comprendra au moins 2n ensembles transducteur et guide d'onde, chaque ensemble transducteur et guide d'onde de la source étant associé au moins deux ensembles transducteur et guide d'onde de détecteur. Le ou les transducteurs de l'émetteur d'ultrasons (source) et le ou les transducteurs du récepteur d'ultrasons (détecteur) peuvent être identiques ou différents. Les transducteurs choisis doivent bien entendu résister à la température et à la pression de fonctionnement du four. Les transducteurs peuvent être des transducteurs piézoélectriques ou des transducteurs magnétostrictifs. Dans cet exemple de réalisation, l'émetteur d'ultrasons 5 (source) comporte un seul transducteur 7, tandis que le récepteur d'ultrasons 6 (détecteur) comporte plusieurs transducteurs 9 disposés en matrice. Ici, les transducteurs 7 et 9 sont des transducteurs piézoélectriques LiNbO3r ayant une température de Curie de 1150°C et fonctionnant à 1 MHz. 14 Comme illustré dans la figure, le transducteur 7 de l'émetteur et les transducteurs 9 du récepteur sont positionnés en dehors de l'enceinte de cristallisation, au dessus de l'interface liquide- vapeur et en vis-à-vis l'un de l'autre. De préférence, le transducteur de l'émetteur et les transducteurs du récepteur sont positionnés de manière symétrique par rapport au plan central du creuset. Le transducteur de la source et les transducteurs du détecteur sont chacun respectivement connectés à un barreau de silice cristalline 8, 10. D'autres matériaux, comme l'alumine par exemple, peuvent être utilisés. Préférentiellement, ces matériaux seront sous forme cristalline et même sous forme monocristalline. Dans l'exemple de réalisation, le transducteur 7 de la source est connecté à une extrémité d'un barreau parallélépipédique de silice cristalline 8 de section 10x10 mm2 et de longueur 50 mm par un adhésif haute température, par exemple le Ceramabond® de la marque Aremco, le barreau traversant la paroi de l'enceinte thermiquement isolante. Le détecteur comporte quant à lui une matrice constituée de 10x10 barreaux parallélépipédiques de silice cristalline 10 de section 1x1 mm2 et de longueur 50 mm, qui traverse la paroi de l'enceinte isolante. Ces barreaux sont parallèles les uns aux autres et sont distants les uns des autres de 1 millimètre. A l'extrémité extérieure (c'est-à-dire pointant hors de l'enceinte) de chacun des barreaux 10 est placé un transducteur piézoélectrique 9. On utilise 15 là encore un adhésif haute température pour fixer les barreaux à leur transducteur respectif. En émission comme en réception, la face de sortie de l'onde du guide d'onde de la source et les faces d'entrée de l'onde des guides d'onde du détecteur, c'est-à-dire les faces des guides d'onde pointant vers l'intérieur de l'enceinte, sont recouverts d'une couche poreuse 11 qui a pour fonction d'adapter l'impédance entre le matériau solide du guide d'onde et la vapeur présente dans l'enceinte isolante. La couche poreuse a par exemple une épaisseur de 50 micromètres et les pores de la couche ont un diamètre de 1 à 10 nanomètres. Cette couche poreuse est par exemple une couche d'aérogel de silice obtenue par la technologie sol-gel. Dans notre exemple de réalisation, les transducteurs 7 et 9 sont disposés directement sur la paroi extérieure de l'enceinte isolante, les barreaux traversent la totalité de l'épaisseur de la paroi de l'enceinte, l'extrémité extérieure (c'est-à-dire l'extrémité pointant vers l'extérieur de l'enceinte) de chaque barreau étant fixée à un transducteur et la face de l'extrémité intérieure étant recouverte d'une couche poreuse 11. Les barreaux de silice sont orientés en direction de l'interface liquide-vapeur selon un angle d'incidence î. Le choix de cet angle d'incidence a selon lequel l'onde ultrasonore arrive sur l'interface liquide-vapeur et s'y réfléchit résulte d'un compromis entre la résolution de la mesure et le souhait de déporter les points froids associés aux transducteurs 16 le plus loin possible de l'interface liquide-vapeur. En effet, une variation Ah sur la hauteur physique de l'interface liquide-vapeur se traduit par une variation spatiale Ah x 2 x cos(î) sur la position du spot réfléchi sur l'interface, ce qui tendrait à privilégier les faibles angles d'incidence, alors que le critère d'éloignement entre les transducteurs et l'interface tendrait à privilégier les forts angles d'incidence. Dans l'invention, l'angle d'incidence est choisi entre 40° et 70°, avantageusement entre 50° et 60°. Dans cet exemple, nous avons placés les transducteurs à l'extérieur de l'enceinte de cristallisation à une hauteur de 15 cm de la surface du bain fondu avant la solidification. Les barreaux traversent la paroi de l'enceinte de cristallisation et sont orientés de manière à ce que l'angle d'incidence des ondes ultrasonores produites par le transducteur de la source et reçues par l'un des transducteurs du détecteur soit de l'ordre de 50°, cette valeur évoluant au cours de la solidification d'un angle de l'ordre de plus ou moins 5°. La puissance du signal ultrasonore émis par le transducteur émetteur doit tenir compte des pertes liées au saut d'impédance acoustique entre le transducteur émetteur (le transducteur de la source), le milieu gazeux et le transducteur récepteur (un des transducteurs du récepteur). Dans la pratique, une puissance d'émission de l'ordre de 500 W/cm2 suffit pour assurer que le signal de réception soit traitable, sous réserve de recouvrir les barreaux de silice d'une couche en matériau poreux permettant d'adapter 17 l'impédance entre le gaz et le matériau solide du guide d'onde. L'utilisation de matériaux poreux pour adapter l'impédance entre les matériaux solide et gazeux est connue de l'homme du métier (voir par exemple le document [3]). Par contre, étant donné que les pertes associées à la propagation du signal ultrasonore dans un milieu gazeux sont négligeables, la fréquence ultrasonore du signal n'est pas un paramètre fondamental. L'invention peut être mise en oeuvre sur une large gamme de fréquence allant de 0,1 à 100 MHz, avantageusement entre 1 et 10 MHz. L'onde ultrasonore (de fréquence 1 MHz) est produite par le transducteur émetteur de la source lorsqu'il est excité par un signal électrique de même fréquence. Après propagation à travers le guide d'onde (barreau de silice) et la vapeur comprise dans le four de cristallisation, l'onde ultrasonore arrive sur l'interface liquide-vapeur selon un angle d'incidence oblique, est réfléchie par cette interface et est ensuite détectée par un des transducteurs récepteurs du détecteur. Dans la figure, l'onde est ainsi réfléchie par l'interface silicium vapeur-silicium liquide selon un angle oblique. Dans cet exemple, le détecteur comporte plusieurs transducteurs récepteurs organisés en matrice. Cela permet de déterminer la position de l'interface liquide-vapeur en fonction de la puissance reçue par les différents transducteurs récepteurs de la matrice. 18 En mesurant deux valeurs de position de l'interface vapeur-liquide 3 à intervalle de temps connu, on peut également connaitre la vitesse de déplacement de l'interface vapeur-liquide ; on peut également connaitre la vitesse du front de solidification (interface liquide-solide 4). La source d'ultrasons peut également comporter plusieurs transducteurs. En émettant des ondes ultrasonores à partir de chacun des transducteurs émetteurs, on peut obtenir des informations plus complètes sur la courbure de l'interface liquide/vapeur. Un autre avantage du dispositif selon l'invention est qu'il peut être mis en oeuvre quel que soit le mode de chauffage utilisé (résistif, inductif...) utilisé dans le four de cristallisation. Ce dispositif permet en particulier de s'affranchir des perturbations électromagnétiques. Ce dispositif rend possible le contrôle des procédés de solidification dirigée des matériaux semi-conducteurs, en particulier pour l'élaboration de silicium photovoltaïque, par une méthode robuste fonctionnant à haute température. Ce dispositif est donc bien adapté à un environnement industriel. 19 BIBLIOGRAPHIE [1] C. Salvi, J.P. Garandet, "A novel resistance technique in the field of directional solidification", Review of Scientific Instruments, 72 (2001), 255-262. [2] P. Dold, M. Heidler, A. Drevermann, G. Zinimermann, «In situ observation of growth interfaces by ultrasound », Journal of Crystal Growth 256 (2003) 352-360) [3] T. Gudra, Z. Kojro, M . Schmachtl, C. Lier, M. Schubert and W. Grill, «Scanning acoustic air microscope » Ultrasonics 34(1996)711-719). REVENDICATIONS1. Dispositif de contrôle de l'état d'avancement de la cristallisation d'un bain de matériau fondu réalisée dans une enceinte thermiquement isolante d'un four de cristallisation selon un procédé de solidification dirigée, comprenant une source d'ultrasons (5) et un détecteur d'ultrasons (6), caractérisé en ce que : - la source d'ultrasons (5) comprend n ensemble(s), n étant un nombre entier supérieur ou égal à 1, chaque ensemble de la source comprenant un transducteur (7), apte à émettre une onde ultrasonore, relié à un guide d'onde (8), apte à guider l'onde ultrasonore, produite par ledit transducteur, vers l'interface vapeur-liquide (3) du bain liquide ; - le détecteur d'ultrasons (6) comprend au moins 2n ensembles, chaque ensemble du détecteur comprenant un guide d'onde (10) relié à un transducteur (9) apte à détecter une onde ultrasonore, ledit guide d'onde (10) étant apte à guider une onde ultrasonore vers ledit transducteur ; et caractérisé en ce que les n ensembles de la source et les au moins 2n ensembles du détecteur sont placés au dessus de l'interface vapeur-liquide (3) du bain liquide en des positions distinctes telles que l'onde ultrasonore produite par un transducteur de la source soit incidente sur l'interface vapeur-liquide selon un angle aigu par rapport à la normale à ladite interface et que cette onde ultrasonore, réfléchie par 21 l'interface vapeur-liquide selon ce même angle aigu, soit détectée par un transducteur du détecteur, les transducteurs de la source et du détecteur sont situés à l'extérieur de l'enceinte et les guides d'onde de la source et du détecteur traversent la paroi de ladite enceinte, et les guides d'onde comprennent une face d'entrée d'une onde ultrasonore, une face de sortie d'une onde ultrasonore et une surface latérale reliant ces deux faces, les faces parmi les faces d'entrée et les faces de sortie des guides d'onde qui pointent vers l'intérieur de l'enceinte étant recouvertes d'une couche poreuse (11). 2. Dispositif de contrôle selon la revendication 1, dans lequel la couche poreuse est un aérogel de silice cristalline ou une mousse de graphite expansé. 3. Dispositif de contrôle selon la revendication 1, dans lequel la couche poreuse a une densité inférieure a 1000 kg/m3, de préférence inférieure à 500 kg/m3. 4. Dispositif de contrôle selon la revendication 1, dans lequel les guides d'onde de la source et du détecteur sont en silice cristalline ou en alumine cristalline. 5. Dispositif de contrôle selon la revendication 1, dans lequel les guides d'onde du 22 détecteur sont disposés selon une matrice (ixj), avec i lignes et j colonnes, i et j étant des nombres entiers supérieurs ou égaux à 1 et ixj >_ 2. 6. Dispositif de contrôle selon la revendication 1, dans lequel l'angle aigu est compris entre 40° et 70°, de préférence entre 50° et 60°. 7. Dispositif de contrôle selon la revendication 1, dans lequel les transducteurs de la source et du détecteur sont des transducteurs du type piézoélectrique ou magnétostrictif. 8. Procédé de contrôle de l'état d'avancement de la cristallisation d'un bain de matériau fondu réalisée dans une enceinte thermiquement isolante d'un four de cristallisation selon un procédé de solidification dirigée, ledit matériau ayant un coefficient de variation de volume à la solidification connu et différent de 0, ledit procédé comprenant les étapes suivantes . - détection de la position de l'interface vapeur-liquide (3) du bain de matériau fondu au temps (t), - déduction de la position de l'interface liquide-solide (4) au temps (t) en multipliant la position de l'interface vapeur-liquide au temps (t) par le coefficient de variation dudit matériau, le procédé étant caractérisé en ce que l'étape de détection de la position de l'interface vapeur-liquide (3) comprend les étapes suivantes :- envoi d'une onde ultrasonore sur l'interface vapeur-liquide (3) selon un angle aigu par rapport à la normale à l'interface vapeur-liquide, - détection de l'onde ultrasonore réfléchie par l'interface vapeur-liquide (3), l'envoi et la détection de l'onde ultrasonore se faisant à l'aide du dispositif de contrôle selon l'une quelconque des revendications 1 à 7. 9. Procédé de contrôle selon la revendication 8, comprenant en outre, après l'étape de détection de la position de l'interface vapeur-liquide (3), les étapes suivantes : - détection de la position z de l'interface vapeur-liquide (3) du bain de matériau fondu au temps (t+a), a étant le laps de temps séparant la détection au temps (t) et la détection au temps (t+a) ; - détermination de la vitesse de l'interface vapeur-liquide (3) selon la formule suivante : _ z(t+a)ùz (t) V vapeur-liquide a 10. Procédé de contrôle selon la revendication 8, comprenant en outre, après l'étape de détection de la position de l'interface vapeur-liquide (3), les étapes suivantes : - détection de la position z de l'interface vapeur-liquide du bain de matériau fondu au temps (t+a), a étant le laps de temps séparant la détection au temps (t) et la détection au temps (t+a) ;24 - déduction de la position z' de l'interface liquide-solide (4) au temps (t+a) en multipliant la position de l'interface vapeur-liquide au temps (t) par le coefficient de variation dudit 5 matériau ; v liquide-solide a - détermination de la vitesse de l'interface liquide-solide selon la formule suivante : z'(t+a)ùz'(t)