Cette thèse porte sur le développement d outils de contrôle avancé des procédés et leurs applications à l industrie de fabrication des composants microélectroniques. L accent est mis en particulier sur les boucles de régulation, connues sous le nom de boucles run-to-run. Dans la première partie de ces travaux, l objectif était d identifier, à travers une analyse statistique multi-variée, les étapes de fabrication critiques, principalement responsables des variabilités temporelle et spatiale des performances électriques du dispositif. Les résultats obtenus montrent une forte variabilité lot à lot du courant de saturation et du courant de fuite, due, au premier ordre à la variabilité de la longueur de grille en poly-silicium. Ce constat a été le point de départ pour le développement d une nouvelle stratégie de régulation run-to-run mieux adaptée à un environnement de production high-mix, à savoir le contrôle coopératif. Un contrôleur coopératif s appuie sur un algorithme d identification récursif afin d estimer en ligne les états des sources de variations qualitatives prises en compte, notamment le produit et l équipement de fabrication.