La gravure plasma de structures à fort rapport d’aspect dans le silicium est une étape clé dans la fabrication de microsystèmes et de composants de microélectronique de puissance. L’objectif de ce travail est de développer un procédé de gravure profonde du silicium, qui fonctionne à plus haute température de substrat que le procédé cryogénique en chimie plasma SF6/O2 et qui présente une meilleure stabilité en température et en concentration de gaz passivant(s). Dans ce but, de nouvelles voies de passivation non polymérisante ont été explorées. Nous avons évalué les possibilités de passivation par l’apport de SO2 en remplacement de O2. A température cryogénique, les propriétés de gravure sont semblables en plasma SF6/SO2 et SF6/O2 ; elles sont corrélées aux densités de neutres mesurées par spectrométrie de masse et actinométrie. La majeure partie des recherches a été consacrée à l’étude de la molécule SiCl4 comme précurseur de passivation. Nous avons au préalable analysé les interactions entre espèces générées en plasma SF6/SiCl4. Les expériences de caractérisation du plasma montrent que les réactions aux parois entre atomes F et espèces SiClx contrôlent la chimie du plasma et donc les propriétés de gravure du silicium. En mélange SF6/O2/SiCl4, ces réactions influent également sur la vitesse de gravure du substrat, mais l’ajout de SiCl4 à SF6/O2 a surtout pour effet de favoriser l’attaque chimique latérale. Nous avons finalement étudié la possibilité de former une couche de passivation par plasma SiCl4/O2 à température de substrat de -20 °C. Les résultats de cette étude permettent de proposer un nouveau procédé, basé sur l’alternance d’étapes de gravure par plasma SF6 et d’étapes de passivation par plasma SiCl4/O2. / Plasma etching of high aspect ratio structures in silicon is a key step for the fabrication of microsystems and power microelectronic devices. This thesis aimed to develop a silicon deep etching process, working at a higher substrate temperature than the cryogenic process in SF6/O2 plasma chemistry, and showing a better stability to drifts in temperature and passivating gas concentration. To this purpose, we investigated new methods of passivating the structure sidewalls by non polymerising chemistries. We studied the possibility of passivation by SO2 instead of O2. At cryogenic temperatures, etch properties are similar in SF6/SO2 and SF6/O2 plasmas. They are correlated to the neutral densities measured by mass spectrometry and actinometry. Most of the research was then dedicated to the study of SiCl4 as a passivation precursor. First we analysed the interactions between species generated in SF6/SiCl4 plasma. Characterisation experiments show that reactions on reactor walls between F radicals and SiClx species control the plasma chemistry, thereby the silicon etch properties. In SF6/O2/SiCl4 mixtures, these reactions also impact the substrate etch rate. However, the addition of SiCl4 to SF6/O2 mostly enhances lateral chemical etching. We finally studied the possibility of forming a passivation layer by SiCl4/O2 plasma at a substrate temperature of -20 °C. The results of this study enabled the development of a new process, based on alternating the etching steps in SF6 plasma with the passivation steps in SiCl4/O2 plasma.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Cette thèse analyse la manière dont l'émergence d'un nouvel objet de science, le Soleil, entraîne une réorganisation des champs disciplinaires ainsi que la transformation des pratiques scientifiques et leurs interactions. Ce travail couvre une période suffisamment longue afin de mieux restituer cette évolution complexe, allant de 1820 à 1930. Il ressort qu'une véritable physique du Soleil n'a pu émerger qu'avec la constitution de la thermodynamique. Elle rend ainsi possible de penser physiquement le Soleil. Avant cela, les sciences étaient encore séparés selon leurs objets et leur méthode. Mais ce nouvel objet se trouve avec un statut hybride, suspendu entre le domaine des sciences d'observation et des sciences d'expérimentation. La physique solaire se développe néanmoins à partir du milieu du XIXe siècle selon le rythme des découvertes et des innovations techniques. Dans les années 1860, Hervé Faye et Angelo Secchi proposent de vastes synthèses, représentatives d'un style typiquement humboldtien. Cependant, ces théories globales et qualitatives montrent leur limite au début du XXe siècle. Les progrès théoriques et instrumentaux, notamment avec la mise au point du bolomètre de Samuel Langley, aboutissent à l'apparition de la notion de modèle mathématique chez Eddington, et signe l'émergence d'une nouvelle approche théorique en astrophysique, et conjointement dans d'autres secteurs comme la cosmologie. Cette nouvelle approche fait plus que légitimer l'extrapolation des lois physiques aux astres, elle en fait de véritables laboratoires naturelles. Ainsi, au terme de cette période, nous passons du Soleil hors du laboratoire au Soleil comme laboratoire. / This thesis provides an analysis of the processes that led to the emergence of a new scientific object, the Sun. It underscores, over a long period from 1820 to 1930, how these processes led to a reorganization of scientific disciplines and to the corresponding transformation of scientific practices. We argue that thermodynamics provided the first theoretical framework in which a genuine solar physics could be developed. Before that, the status of this new scientific object remained ill-defined, suspended between experimental sciences and observational sciences, due to the division of scientific disciplines according to their objects and their method. On the basis of many observational and experimental techniques developed in the first part of the century, Hervé Faye and Angelo Secchi respectively offered, in the 1860s, the first rational syntheses about the physical constitution of the Sun. These holist and qualitative theories, representative of a Humboldtian style, soon appeared to lead to a dead-end. Progress in instrumentation, especially with the work of Samuel Langley and his bolometer, pursued in the laboratory through the physics of black body, led Arthur Eddington to a new approach based on mathematical model. His work gave the impetus to a new branch of theoretical astrophysics. At this time, this new approach not only legitimated the extrapolation of the laws of physics to the stars, but also transformed the stars into genuine natural laboratories. Thus, through the complex history, we follow how the Sun, once thought as being outside of the laboratory's reach, became itself construed as a laboratory.

Ce travail porte sur l'étude du plasma source d'un réacteur de type "hélicon" pouvant être utilisé pour la gravure des semiconducteurs. Nous utilisons un mélange Ar-He-F2 à des pressions variant de 4 à 20 mTorr avec des conditions de mélanges variables. L'interférométrie microondes (68 GHz) a été utilisée pour mesurer la densité électronique dont les valeurs vont de 0.4 à 2 10^12 cm-3 selon les conditions de pression et de puissance RF. En se basant sur la mesure de l'intensité des raies spectrales de l'He, nous avons établi un modèle collisionnel radiatif de la décharge. Il nous a permis de caractériser la fonction de distribution en énergie des électrons (fdee). Un modèle à deux températures a été choisi pour décrire cette fdee. La variation de ces températures en fonction des conditions de décharge est présentée. La température du gaz, trouvée de 850 K, a été mesurée par absorption laser qui a permis de mesurer la densité des niveaux 4s d'Ar et de valider la technique d'auto-absorption. La cinétique des raies fluor a été étudiée et a permis d'obtenir pour la première fois les coefficients d'excitation électroniques du fluor. Ces données ainsi que la mise en évidence des voies de population des états excités d'Ar et d'He montrent les limites de l'applicabilité de l'actinométrie. Une approche théorique est présentée pour montrer l'importance des différents processus responsables de l'entretien de la décharge et du dépôt d'énergie.

La gravure plasma de structures à fort rapport d'aspect dans le silicium est une étape clé dans la fabrication de microsystèmes et de composants de microélectronique de puissance. L'objectif de ce travail est de développer un procédé de gravure profonde du silicium, qui fonctionne à plus haute température de substrat que le procédé cryogénique en chimie plasma SF6/O2 et qui présente une meilleure stabilité en température et en concentration de gaz passivant(s). Dans ce but, de nouvelles voies de passivation non polymérisante ont été explorées. Nous avons évalué les possibilités de passivation par l'apport de SO2 en remplacement de O2. A température cryogénique, les propriétés de gravure sont semblables en plasma SF6/SO2 et SF6/O2 ; elles sont corrélées aux densités de neutres mesurées par spectrométrie de masse et actinométrie. La majeure partie des recherches a été consacrée à l'étude de la molécule SiCl4 comme précurseur de passivation. Nous avons au préalable analysé les interactions entre espèces générées en plasma SF6/SiCl4. Les expériences de caractérisation du plasma montrent que les réactions aux parois entre atomes F et espèces SiClx contrôlent la chimie du plasma et donc les propriétés de gravure du silicium. En mélange SF6/O2/SiCl4, ces réactions influent également sur la vitesse de gravure du substrat, mais l'ajout de SiCl4 à SF6/O2 a surtout pour effet de favoriser l'attaque chimique latérale. Nous avons finalement étudié la possibilité de former une couche de passivation par plasma SiCl4/O2 à température de substrat de -20 °C. Les résultats de cette étude permettent de proposer un nouveau procédé, basé sur l'alternance d'étapes de gravure par plasma SF6 et d'étapes de passivation par plasma SiCl4/O2.

Ce travail de thèse consiste en une étude expérimentale et théorique de la contribution de la composante organique réfractaire des comètes à la phase gazeuse. Nous présentons dans ce mémoire les différentes raisons qui expliquent l'intérêt majeur suscité par ces objets, et plus particulièrement du point de vue de la chimie organique qui pourrait y avoir atteint l'un des stades de complexité les plus avancés du système solaire après la Terre. <br />A partir des observations et de simulations expérimentales, nous avons établi une compilation des molécules présentes sur les comètes ou susceptibles de l'être. Cette liste a été le point de départ du travail de sélection des colonnes chromatographiques qui seront embarquées à bord de la mission Rosetta dans le cadre de l'expérience COSAC. Ce travail bibliographique a aussi permis de rappeler qu'une fraction non négligeable de la composante organique des comètes se trouve sous la forme de molécules de poids moléculaire élevé qui ne subliment pas dans la coma, mais recouvrent les grains de poussière. Nous avons alors émis l'hypothèse que ces composés réfractaires pouvaient être dégradés dans l'environnement de la coma et produire des molécules volatiles sous l'action de la température, des UV solaires ou encore de particules énergétiques chargées. Nous avons donc conçu et mis en place un dispositif expérimental permettant d'étudier quantitativement deux de ces mécanismes : la photo et la thermodégradation.<br />L'expérience S.E.M.A.Ph.Or.E Cométaire permet en effet d'irradier des composés solides à différentes longueurs d'onde dans l'UV lointain, tout en contrôlant leur température. Grâce à cet outil, nous avons pu étudier de façon approfondie la photodégradation du polyoxyméthylène. Nous avons montré que ce polymère se dégradait sous l'action des UV de longueur d'onde inférieure à environ 190 nm, principalement en H2CO et CO, deux molécules présentant des sources étendues dans les comètes. Nous avons aussi identifié d'autres produits de photodégradation : CO2, HCOOH, CH3OH, CH3OCHO, CH3OCH2OCH3 et C3H6O3. Nous avons obtenu pour une partie de ces molécules des estimations de leur rendement quantique de production et proposé des mécanismes réactionnels permettant de rendre compte de leur formation à partir du polyoxyméthylène. La vitesse de dégradation thermique du POM en formaldéhyde et les paramètres cinétiques permettant de calculer cette vitesse en fonction de la température (énergie d'activation et facteur de fréquence), ont été aussi déterminés.<br />Nous avons donc alors pu modéliser le profil de densité du formaldéhyde dans la coma de la comète de Halley, par dégradation photochimique et thermique de grains de POM, afin d'estimer si ce composé est un bon candidat pour expliquer la source étendue de H2CO. Si le premier processus requiert une production de poussière irréaliste, la dégradation thermique du polymère permet un très bon ajustement du modèle aux observations pour des grains composés d'environ 7 % de POM et portés à une température de 350 K dans la coma. Nous proposons donc pour la première fois un mécanisme rendant compte de la source étendue de formaldéhyde dans des conditions réalistes de l'environnement cométaire.<br />Nous présentons aussi les premiers résultats obtenus sur une molécule azotée susceptible elle aussi d'être présente sur les comètes et d'être à l'origine d'une source étendue de radicaux CN : l'hexaméthylènetétramine. La photodégradation de cette molécule n'est pas très efficace et nous n'avons pu mettre en évidence qu'une faible production de HCN. La confrontation de nos résultats à des travaux antérieurs tend à montrer qu'il est important de considérer l'interaction entre la molécule et les produits de photolyse de l'eau.

Ce travail s'inscrit dans le cadre d'un possible traitement des effluents de Très Faibles Activités (TFA). Parmi ces effluents, certains contiennent du 60Co qui est complexé à des composés organiques tels que l'acide éthylènediaminetétraacétique (EDTA) limitant alors les traitements existants par des méthodes conventionnelles. Ce travail de thèse porte sur l'évaluation de l'efficacité de Procédés d'Oxydation Avancée (UV/H2O2 et UV/TiO2) en vue de dégrader l'EDTA pour libérer le 60Co et ainsi le piéger (par précipitation et/ou adsorption sur des matrices minérales). En effet, l'étude d'adsorption a mis en évidence la capacité du TiO2 à adsorber le cobalt lorsqu'il n'est pas complexé. La précipitation totale du cobalt est quant à elle possible à pH 10 mais peut être réalisée dès pH 9 en présence d'irradiation UV-C. Le flux photonique émis par la lampe a été déterminé par actinométrie chimique et par la méthode de Keitz qui ont données des résultats similaires. L'efficacité des différents procédés pour dégrader l'EDTA et le complexe Co-EDTA a été étudiée en considérant l'influence de plusieurs paramètres (pH, mode d'agitation, type de catalyseur, concentration en H2O2...). Dans leurs conditions optimales, les procédés UV/TiO2 et UV/H2O2 permettent de dégrader et de minéraliser efficacement l'EDTA (composés azotés essentiellement minéralisés en ammonium). Après dégradation du complexe Co-EDTA, il est alors possible de récupérer la totalité du cobalt par adsorption sur le TiO2 et/ou par précipitation. Les procédés ont ensuite été appliqués à un effluent nucléaire contenant du 60Co complexés à des composés organiques. Les POA ont permis d'améliorer de manière significative les facteurs de décontamination en comparaison des méthodes de traitement conventionnelles / This work is part of a possible treatment of effluents of Very Low Level (VLL). Some of these effluents contain 60Co which is complexed with organic compounds such as ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), which limits existing treatments by conventional methods. This PhD work focuses on the evaluation of the efficiency of Advanced Oxidation Processes (UV / H2O2 and UV / TiO2) in order to degrade EDTA to release 60Co and thus trap it (by precipitation and / or adsorption on mineral matrices). Indeed, the adsorption study has demonstrated the ability of TiO2 to adsorb cobalt when it is not complexed. The total precipitation of cobalt is possible at pH 10 but can be performed at pH 9 in the presence of UV-C irradiation. The photon flux emitted by the lamp was determined by chemical actinometry and by the Keitz method which gave similar results. The effectiveness of the various processes to degrade EDTA and the Co-EDTA complex was studied by considering the influence of several parameters (pH, agitation mode, type of catalyst, H2O2 concentration, etc.). Under their optimal conditions, the UV / TiO2 and UV / H2O2 processes can effectively degrade and mineralize EDTA (nitrogen compounds that are essentially mineralized to ammonium). After degradation of the Co-EDTA complex, it is then possible to recover all the cobalt by adsorption on TiO2 and / or by precipitation. The processes were then applied to a nuclear effluent containing 60Co complexed with organic compounds. POAs have significantly improved decontamination factors compared to conventional treatment methods

Le but de cette thèse était d’étudier la dynamique de croissance par pulvérisation par plasma RF magnétron des couches minces à base d’oxyde de zinc destinées à des applications électroniques, optoélectroniques et photoniques de pointe. Dans ce contexte, nous avons mis au point plusieurs diagnostics permettant de caractériser les espèces neutres et chargées dans ce type de plasmas, notamment la sonde électrostatique, la spectroscopie optique d’émission et d’absorption, ainsi que la spectrométrie de masse. Par la suite, nous avons tenté de corréler certaines caractéristiques physiques de croissance des couches de ZnO, en particulier la vitesse de dépôt, aux propriétés fondamentales du plasma. Nos résultats ont montré que l’éjection d’atomes de Zn, In et O au cours de la pulvérisation RF magnétron de cibles de Zn, ZnO et In2O3 n’influence que très peu la densité d’ions positifs (et donc la densité d’électrons en supposant la quasi-neutralité) ainsi que la fonction de distribution en énergie des électrons (populations de basse et haute énergie). Cependant, le rapport entre la densité d’atomes d’argon métastables (3P2) sur la densité électronique décroît lorsque la densité d’atomes de Zn augmente, un effet pouvant être attribué à l’ionisation des atomes de Zn par effet Penning. De plus, dans les conditions opératoires étudiées (plasmas de basse pression, < 100 mTorr), la thermalisation des atomes pulvérisés par collisions avec les atomes en phase gazeuse demeure incomplète. Nous avons montré que l’une des conséquences de ce résultat est la présence d’ions Zn+ suprathermiques près du substrat. Finalement, nous avons corrélé la quantité d’atomes de Zn pulvérisés déterminée par spectroscopie d’émission avec la vitesse de dépôt d’une couche mince de ZnO mesurée par ellipsométrie spectroscopique. Ces travaux ont permis de mettre en évidence que ce sont majoritairement les atomes de Zn (et non les espèces excitées et/ou ioniques) qui gouvernent la dynamique de croissance par pulvérisation RF magnétron des couches minces de ZnO. / The goal of this thesis was to study the growth dynamics of zinc oxide based thin films by RF magnetron sputtering plasmas for advanced electronic, optoelectronic, and photonic applications. In this context, we have developed several diagnostics to characterize neutral and charged species in such plasmas, in particular electrostatic probe, optical emission and absorption spectroscopy, as well as plasma sampling mass spectrometry. Afterward, we have tried to correlate specific physical characteristics of as-grown ZnO thin films, in particular the deposition rate, to fundamental plasma properties. Our results have shown that the ejection of Zn, In and O atoms during the RF magnetron sputtering of Zn, ZnO and In2O3 targets does not significantly influence the number density of positive ions (and thus the electron density assuming quasi-neutrality) as well as the electron energy distribution function (populations of low and high energy). However, the ratio of the number density of metastable argon atoms (3P2) to the electron density decreases with increasing concentration Zn atoms; a feature that can be ascribed to Penning ionization of RF sputtered Zn atoms. Furthermore, over the range operating conditions examined in this study (low-pressure plasmas), the thermalization of sputtered atoms by collisions with atoms in the gas phase remains incomplete. We have shown that one of the consequences of this result is the presence of suprathermic Zn+ ions near the target. Finally, we have correlated the quantity of sputtered Zn atoms determined by optical emission spectroscopy with the deposition rate of ZnO thin films measured by spectroscopic ellipsometry. This set of data lead us to the conclusion that mainly Zn atoms (and not excited and/or ionic Zn species) govern the growth dynamic of ZnO-based thin films during magnetron sputtering in argon RF plasmas.