Cette thèse vise à connaître et expliquer l'impact de la contamination moléculaire sur l'endommagement laser des optiques en silice d'un laser de puissance tel que le Laser Méga Joule (LMJ). L'une des causes de l'endommagement prématuré de ces optiques est l'adsorption de polluants moléculaires ou particulaires à leur surface. Dans le contexte particulier du LMJ, nos conditions d'études laser sont des fluences supérieures à 10 J/cm², une longueur d'onde de 351 nm et une durée d'impulsion de 3 ns pour une irradiation en monocoup. Des prélèvements moléculaires, l'analyse du dégazage des matériaux, et l'identification de la contamination condensée sur les surfaces des optiques présentes dans des environnements jugés critiques, ont permis de déterminer certains polluants critiques. Des expériences de contamination contrôlée impliquant ces polluants ont alors été menées afin de comprendre et modéliser leur effet sur l'endommagement laser des optiques. Ceci nous a conduits à proposer plusieurs mécanismes supposés.

Cette thèse vise à connaître et expliquer l’impact de la contamination moléculaire sur l’endommagement laser des optiques en silice d'un laser de puissance tel que le Laser Méga Joule (LMJ). L'une des causes de l'endommagement prématuré de ces optiques est l'adsorption de polluants moléculaires ou particulaires à leur surface. Dans le contexte particulier du LMJ, nos conditions d'études laser sont des fluences supérieures à 10 J/cm², une longueur d’onde de 351 nm et une durée d’impulsion de 3 ns pour une irradiation en monocoup. Des prélèvements moléculaires, l’analyse du dégazage des matériaux, et l’identification de la contamination condensée sur les surfaces des optiques présentes dans des environnements jugés critiques, ont permis de déterminer certains polluants critiques. Des expériences de contamination contrôlée impliquant ces polluants ont alors été menées afin de comprendre et modéliser leur effet sur l'endommagement laser des optiques. Ceci nous a conduits à proposer plusieurs mécanismes supposés. / Laser induced damage impact of molecular contamination on fused polished silica samples in a context of high power laser fusion facility, such as Laser MegaJoule (LMJ) has been studied. One of the possible causes of laser induced degradation of optical component is the adsorption of molecular or particular contamination on optical surfaces. In the peculiar case of LMJ, laser irradiation conditions are a fluence of 10 J/cm², a wavelength of 351 nm, a pulse duration of 3 ns for a single shot/days frequency. Critical compounds have been identified thanks to environmental measurements, analysis of material outgassing, and identification of surface contamination in the critical environments. Experiments of controlled contamination involving these compounds have been conducted in order to understand and model mechanisms of laser damage. Various hypotheses are proposed to explain the damage mechanism.

La miniaturisation et la complexification croissante des composants microélectroniques induit une sensibilisation et une fragilisation accrue des composants vis-à-vis des contaminations présentes dans les zones de productions appelées “salles blanches”. Dans ces espaces, le contrôle actuel de la contamination organique n’est pas suffisant puisqu’il ne permet pas d’éviter la contamination de surface des plaquettes de silicium et des optiques des robots de production utilisés pour la photolithographie. Un contrôle accru des concentrations des contaminants organiques dans les atmosphères des salles blanches devient donc nécessaire et de nouvelles méthodes analytiques doivent être développées et validées. Dans le cadre de ce travail, des méthodes d’analyse ont été développées et validées afin de disposer d’une gamme d’outils permettant un suivi rigoureux des contaminations. Ces outils permettent d’identifier et de quantifier les contaminations surfaciques des plaquettes de silicium par des composés organiques semi-volatils (phtalates et organophosphorés) mais aussi de déterminer les concentrations de composés organiques volatils présents dans l’atmosphère des salles blanches. Ces méthodes font appel aux technologies du WOS/ATD-GC-MS « Wafer Outgassing System/Automated Thermal Desorber–Gas Chromatography–Mass Spectrometry » et de la DART-ToF-MS « Direct Analysis in Real Time-Time of Flight–Mass Spectrometry » pour les analyses de surfaces et au PTR-ToF-MS « Proton Transfer Reaction – Time of Flight - Mass Spectrometry » pour l’analyse de l’atmosphère. / The recent advances in the miniaturization and complexification of microelectronic components induce an increase in the sensitivity of these components regarding the organic contamination present in the production zone called “clean room”. Although, the control of organic contamination in the clean room is very rigorous it does not avoid the contamination of silicon wafer surfaces and robot lenses used in the photolithography process. The later implies that new analytical methodologies should be developed and validated. In this work, analytical methods were developed and validated in order to have a panel of tools which allows careful monitoring of organic contaminants. These tools allow the identification and quantitation of the contamination of silicon wafer surface by semi-volatiles organic compounds (phthalates and organophosphates) and the determination of volatile organic compounds concentrations in the clean room atmosphere. These methods uses the WOS/ATD-GC-MS « Wafer Outgassing System/Automated Thermal Desorber–Gas Chromatography–Mass Spectrometry » technology and the DART-ToF-MS « Direct Analysis in Real Time-Time of Flight–Mass Spectrometry » technology for wafer surface analysis and the PTR-ToF-MS « Proton Transfer Reaction – Time of Flight - Mass Spectrometry » technology for gas-phase analysis.