Brevet FR3075671A1 (20190628)

REVENDICATIONS1. Creuset (5) pour la solidification dirigée d'un lingot en un matériau de lingot 5 choisi parmi le silicium, le germanium et leurs mélanges, le creuset comportant : un moule (10) comportant une paroi de fond de moule (25) et une paroi latérale de moule (30) s'étendant depuis la paroi de fond de moule le long d'une direction axiale (V), de préférence verticale, la paroi de fond de moule et la paroi latérale de moule définissant ensemble une cavité (35) pour contenir le matériau de lingot en 10 fusion, et une structure de maintien (18) thermiquement isolante et creuse s'étendant selon la direction axiale et comportant une paroi latérale de structure (22) présentant une résistance thermique surfacique radiale Rer supérieure à la résistance thermique surfacique radiale en, de la paroi latérale de moule, 15 la structure de maintien ceinturant la paroi latérale de moule autour de la direction axiale. Rth\n<CLM>\1\tCreuset selon la revendication 1, dans lequel le rapport --îe--th de la résistance ''Pin thermique surfacique radiale de la paroi latérale de structure sur la résistance thermique surfacique radiale de la paroi latérale de moule est supérieur à 2,0, de préférence supérieur à 5,0, de préférence supérieur à 10,0. 20\n<CLM>\1\tCreuset selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, dans lequel la structure de maintien consiste en un manchon de maintien (20) comportant, pour plus de 80,0 % de sa masse, un matériau présentant une conductivité thermique radiale.1"1, inférieure à 2 W.m-1.1(-1, de préférence de l'alumine.\n<CLM>\1\tCreuset selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, dans lequel la 25 structure de maintien comporte un manchon de maintien (20) comportant pour plus de 50 %, de préférence pour plus de 80 % de sa masse, une région rigide de manchon (75) formée de graphite, et une chemise d'isolation (40) creuse comportant, de préférence pour plus de 30 90 %, de préférence pour 100 % de sa masse, un matériau de chemise présentant une conductivité thermique inférieure à la conductivité thermique du moule, 21 le manchon de maintien (20) et la chemise d'isolation (40) s'étendant selon la direction axiale et ceinturant la paroi latérale de moule autour de la direction axiale, et étant de préférence coaxiaux, le manchon de maintien étant intercalé au moins partiellement entre la chemise d'isolation et le moule, ou la chemise d'isolation étant au moins partiellement intercalée entre le moule et le manchon de maintien.\n<CLM>\1\tCreuset selon la revendication précédente, dans lequel le matériau de chemise est choisi parmi un feutre de carbone, une laine minérale, par exemple une laine d'alumine, une céramique isolante telle que l'alumine polycristalline, et leurs mélanges.\n<CLM>\1\tCreuset selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, dans lequel la chemise d'isolation comporte un épaulement (60), par exemple annulaire, faisant saillie radialement vers l'intérieur ou vers l'extérieur, le manchon de maintien présentant une face axiale d'extrémité (62) en regard, par exemple au contact, d'une face axiale (63) de l'épaulement.\n<CLM>\1\tCreuset selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, dans lequel le manchon de maintien comporte une région d'isolation (70) de manchon formée d'un matériau d'isolation de manchon choisi parmi un feutre de carbone, une laine minérale, par exemple une laine d'alumine, une céramique isolante telle que alumine polycristalline, et leurs mélanges.\n<CLM>\1\tCreuset selon la revendication précédente, dans lequel le manchon de maintien comporte une paroi de manchon (24) comportant la région rigide (75) de manchon et la région d'isolation (70) de manchon qui s'étendent chacune de part en part de l'épaisseur (einc) de la paroi de manchon.\n<CLM>\1\tCreuset selon l'une quelconque des revendications 7 et 8, dans lequel la 25 région rigide de manchon et la région d'isolation de manchon sont superposées l'une à l'autre selon la direction axiale, et de préférence au contact l'une de l'autre.\n<CLM>\1\tCreuset selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, comportant une sole (15) disposée au contact de la paroi de fond de moule, de préférence formée de graphite, l'épaulement (60) étant disposé entre la sole et le manchon de maintien et/ou la région 30 d'isolation de manchon étant disposée entre la sole et la région rigide de manchon. 22\n<CLM>\1\tCreuset selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le rapport de la hauteur de la cavité sur la largeur de la cavité est inférieur à 1,0, de préférence inférieur à 0,5.\n<CLM>\1\tFour (180) pour la solidification dirigée d'un lingot en un matériau de lingot 5 choisi parmi le silicium, le germanium et leurs mélanges, le four comportant le creuset (5) selon l'une quelconque des revendications précédentes et un organe de mélange configuré pour mélanger un bain (83) de matériau de lingot en fusion, lorsque ledit bain est contenu dans la cavité (35), notamment au cours de la fusion d'une charge de départ pour former le bain ou au cours de la solidification dirigée du lingot. 10\n<CLM>\1\tFour selon la revendication précédente, comportant en outre une unité de commande (205) configurée pour commander l'organe de mélange de sorte à maintenir une convexité de l'interface (84) entre le lingot (82) solidifié et le bain (83) au cours de la solidification dirigée du lingot.\n<CLM>\1\tFour selon l'une quelconque des revendications 12 et 13, dans lequel 15 l'organe de mélange est un agitateur à pâle comportant au moins une pâle (190) s'étendant transversalement à la direction axiale et étant mobile en rotation autour de la direction axiale et étant mobile axialement entre deux positions extrêmes, l'organe de mélange étant disposé dans la cavité du four selon au moins une des positions extrêmes.\n<CLM>\1\tProcédé de fabrication d'un lingot en un matériau de lingot choisi parmi le 20 silicium, le germanium et leurs mélanges, le procédé comportant au moins les étapes consistant à i) disposer d'un four (180) selon l'une quelconque des revendications 12 à 14, la cavité (35) du creuset contentant un bain (83) comportant, voire constitué par, le matériau de lingot en fusion, puis ii) procéder à la solidification du lingot à partir du bain tout en mélangeant le bain au moyen de l'organe de mélange (190), de sorte à maintenir une interface (84) convexe entre le matériau de lingot solidifié et le bain.\n<CLM>\1\tProcédé selon la revendication précédente, dans lequel préalablement à l'étape i), on dépose une charge de départ comportant le matériau de lingot dans la cavité et 30 on fond la charge de départ pour former le bain et on mélange le bain en formation au moyen de l'organe de mélange. 23\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications 15 et 16 dépendante de la revendication 14, dans lequel à l'étape ii), la vitesse de rotation de l'agitateur à pale est inférieure à 30 tours par minutes\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications 15 à 17 dépendante de la 5 revendication 14, dans lequel la pâle est immergée dans le bain et est disposée, pendant plus de 90 % de l'étape ii) à une distance (Ai) de la surface libre (210) du bain, mesurée selon la direction axiale, inférieure à 40 mm.\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications 15 à 18 dépendante de la revendication 14, dans lequel pendant plus de 50 % de la durée de l'étape ii), la pâle est 10 immergée dans le bain et est disposée de sorte que la plus courte distance (An) entre la pâle et l'interface liquide/solide (84), mesurée selon la direction axiale, est inférieure à 70 mm, préférentiellement inférieure à 40 mm.