ISO 23216:2021

NORME ISO
INTERNATIONALE 23216
Première édition
2021-05
Films à base de carbone —
Détermination des propriétés
optiques des films de carbone
amorphe par ellipsométrie
spectroscopique
Carbon based films — Determination of optical properties of
amorphous carbon films by spectroscopic ellipsometry
Numéro de référence
ISO 23216:2021(F)
©
ISO 2021

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ISO 23216:2021(F)

DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2021
Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, aucune partie de cette
publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: +41 22 749 01 11
E-mail: copyright@iso.org
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
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ISO 23216:2021(F)

Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Préparation de l'éprouvette . 1
5 Appareillage . 2
6 Mode opératoire. 2
6.1 Traitement de l'éprouvette avant l'essai . 2
6.2 Préparation de l'essai . 2
6.3 Conditions de réalisation de l'essai . 2
6.4 Modèle optique pour l'analyse . 3
6.5 Nombre de répétitions de l'essai . 3
7 Classification des résultats de l'essai . 3
8 Rapport d'essai . 3
Annexe A (normative) Méthode de classification des films de carbone amorphe par les
propriétés optiques . 5
Bibliographie . 7
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ISO 23216:2021(F)

Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.
L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www
.iso .org/ directives).
L'attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l'ISO (voir www .iso .org/ brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion
de l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir www .iso .org/ avant -propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 107, Revêtements métalliques et
autres revêtements inorganiques.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www .iso .org/ fr/ members .html.
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ISO 23216:2021(F)

Introduction
Le présent document fournit une méthode de détermination et une classification des propriétés
optiques des films de carbone amorphe par ellipsométrie spectroscopique.
2 3
Les films de carbone amorphe ont une structure constituée d'atomes de carbone sp et sp liés entre
eux, et dans plusieurs cas également d'hydrogène. Ce sont des films de carbone de type graphite,
de type polymère, de type vitreux et de type diamant. En raison de leurs propriétés mécaniques
exceptionnelles, les films de carbone amorphe s'utilisent dans diverses applications de revêtement
des métaux durs, par ex. les revêtements de protection contre l'usure et la corrosion sur les pièces
automobiles. Les applications dans les domaines du biomédical et de l'optique sur des matériaux de
substrats alternatifs tels que le silicium et le verre sont en plein essor. Actuellement, les films de carbone
amorphe sont classés en différents types en fonction de leur structure chimique, et chaque type de film
est choisi en fonction de l'application à laquelle il est destiné. Pour faciliter la classification des films de
carbone amorphe, une mesure quantitative optique des phases très précise est fournie à la suite d'une
comparaison internationale interlaboratoires.
Les propriétés optiques de l'indice de réfraction n et du coefficient d'extinction k, déterminées par
ellipsométrie spectroscopique, sont les grandeurs clé pour la classification proposée des films de
carbone amorphe. La comparaison inter-laboratoires a démontré qu'une classification dans le plan n-k
est possible pour tous les types de films de carbone amorphe. Cela sera utile pour l'identification du
type de revêtement sur des matériaux de substrat alternatifs (tels que le silicium et le verre) et d'autres
applications industrielles. En tant que méthode analytique rapide et non destructive, l'ellipsométrie
spectroscopique peut également s'appliquer au contrôle de la qualité et au développement dans des
applications industrielles étant donné que des matériaux de substrat lisses et bien définis sont utilisés
et qu'une modélisation appropriée est appliquée.
Le présent document vise à établir des conditions d'essai par ellipsométrie recommandées ainsi que le
schéma de classification du plan n-k des films de carbone amorphe sur des plaquettes de silicium.
Le présent document est utile pour la classification complémentaire des propriétés optiques et pour le
contrôle de la qualité des films de carbone amorphe.
Les films de carbone amorphe présentant une grande diversité de structure et de propriétés, il est
crucial de choisir le type de film de carbone amorphe approprié pour exploiter au mieux leurs excellentes
propriétés selon l'usage recherché. Les films à base de carbone sont donc caractérisés par ellipsométrie
spectroscopique dans des conditions raisonnables. Cela permet la classification des films de carbone
amorphe sur des plaquettes de silicium dans le plan n-k permettant un processus d’identification.
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...

FINAL
INTERNATIONAL ISO/FDIS
DRAFT
STANDARD 23216
ISO/TC 107
Carbon based films — Determination
Secretariat: KATS
of optical properties of amorphous
Voting begins on:
2021­01­19 carbon films by spectroscopic
ellipsometry
Voting terminates on:
2021­03­16
Films à base de carbone — Détermination des propriétés optiques des
films de carbone amorphe par ellipsométrie spectroscopique
RECIPIENTS OF THIS DRAFT ARE INVITED TO
SUBMIT, WITH THEIR COMMENTS, NOTIFICATION
OF ANY RELEVANT PATENT RIGHTS OF WHICH
THEY ARE AWARE AND TO PROVIDE SUPPOR TING
DOCUMENTATION.
IN ADDITION TO THEIR EVALUATION AS
Reference number
BEING ACCEPTABLE FOR INDUSTRIAL, TECHNO­
ISO/FDIS 23216:2021(E)
LOGICAL, COMMERCIAL AND USER PURPOSES,
DRAFT INTERNATIONAL STANDARDS MAY ON
OCCASION HAVE TO BE CONSIDERED IN THE
LIGHT OF THEIR POTENTIAL TO BECOME STAN­
DARDS TO WHICH REFERENCE MAY BE MADE IN
©
NATIONAL REGULATIONS. ISO 2021

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ISO/FDIS 23216:2021(E)

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Published in Switzerland
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ISO/FDIS 23216:2021(E)

Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Test specimen preparation . 1
5 Apparatus . 2
6 Procedure. 2
6.1 Treatment of specimen before test . 2
6.2 Preparation for test . 2
6.3 Testing conditions for test . 2
6.4 Optical model for analysis . 3
6.5 Number of test repeats . 3
7 Classification of test results . 3
8 Test report . 3
Annex A (normative) Classification method for amorphous carbon films by optical properties .5
Bibliography . 7
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ISO/FDIS 23216:2021(E)

Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non­governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/ directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/ patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see www .iso .org/
iso/ foreword .html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 107, Metallic and other inorganic coatings.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www .iso .org/ members .html.
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ISO/FDIS 23216:2021(E)

Introduction
This document provides a determination method and a classification for optical properties of
amorphous carbon films by spectroscopic ellipsometry.
2 3
Amorphous carbon films have a structure, containing both sp and sp bonded carbon atoms and
in several cases also hydrogen. There are graphite-like, polymer-like, glass-like and diamond-like
carbon films. Because of their outstanding mechanical properties, amorphous carbon films are used
in various hard coating applications on hard metals, e.g. as protective coatings against wear and
corrosion in automotive parts. Biomedical and optical applications on alternative substrate materials
such as silicon and glass have become more and more important. Currently, amorphous carbon films
are classified into several types with regard to their chemical structures, and each type is selectively
used according to its appropriate application. For an easy classification of amorphous carbon films, an
optically quantified phase fingerprint with high accuracy is provided as a result of an international
interlaboratory comparison.
The optical properties of refractive index n and extinction coefficient k determined by spectroscopic
ellipsometry are the key quantities for the proposed classification of amorphous carbon films. The
interlaboratory comparison demonstrated that a classification within the n­k plane is feasible for
all types of amorphous carbon films. This will be beneficial for the identification of the coating type
on alternative substrate materials (such as silicon and glass) and additional industrial applications.
Spectroscopic ellipsometry as a fast and non-destructive analytical method can also be applied
to quality control and development in industrial applications, given that smooth and well-defined
substrate materials are used and appropriate modelling is applied.
This document is intended to implement recommended ellipsometric test conditions and the n­k plane
classification scheme of amorphous carbon films on silicon wafers.
This document is useful for the complementary optical property classification and quality control of
amorphous carbon films.
As amorphous carbon films show a huge diversity of structure and properties, it is crucial to select
the appropriate type of amorphous carbon film to exploit their excellent
...

PROJET
NORME ISO/FDIS
FINAL
INTERNATIONALE 23216
ISO/TC 107
Films à base de carbone —
Secrétariat: KATS
Détermination des propriétés
Début de vote:
2021-01-19 optiques des films de carbone
amorphe par ellipsométrie
Vote clos le:
2021-03-16
spectroscopique
Carbon based films — Determination of optical properties of
amorphous carbon films by spectroscopic ellipsometry
LES DESTINATAIRES DU PRÉSENT PROJET SONT
INVITÉS À PRÉSENTER, AVEC LEURS OBSER-
VATIONS, NOTIFICATION DES DROITS DE PRO-
PRIÉTÉ DONT ILS AURAIENT ÉVENTUELLEMENT
CONNAISSANCE ET À FOURNIR UNE DOCUMEN-
TATION EXPLICATIVE.
OUTRE LE FAIT D’ÊTRE EXAMINÉS POUR
ÉTABLIR S’ILS SONT ACCEPTABLES À DES FINS
INDUSTRIELLES, TECHNOLOGIQUES ET COM-
Numéro de référence
MERCIALES, AINSI QUE DU POINT DE VUE
ISO/FDIS 23216:2021(F)
DES UTILISATEURS, LES PROJETS DE NORMES
INTERNATIONALES DOIVENT PARFOIS ÊTRE
CONSIDÉRÉS DU POINT DE VUE DE LEUR POSSI-
BILITÉ DE DEVENIR DES NORMES POUVANT
SERVIR DE RÉFÉRENCE DANS LA RÉGLEMENTA-
©
TION NATIONALE. ISO 2021

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ISO/FDIS 23216:2021(F)

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Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Préparation de l'éprouvette . 1
5 Appareillage . 2
6 Mode opératoire. 2
6.1 Traitement de l'éprouvette avant l'essai . 2
6.2 Préparation de l'essai . 2
6.3 Conditions de réalisation de l'essai . 2
6.4 Modèle optique pour l'analyse . 3
6.5 Nombre de répétitions de l'essai . 3
7 Classification des résultats de l'essai . 3
8 Rapport d'essai . 3
Annexe A (normative) Méthode de classification des films de carbone amorphe par les
propriétés optiques . 5
Bibliographie . 7
© ISO 2021 – Tous droits réservés iii

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ISO/FDIS 23216:2021(F)

Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO, participent également aux travaux.
L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www
.iso .org/ directives).
L'attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l'ISO (voir www .iso .org/ patents).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l'intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion
de l'ISO aux principes de l'Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: www .iso .org/ iso/ fr/ avant -propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 107, Revêtements métalliques et
autres revêtements inorganiques.
Il convient que l'utilisateur adresse tout retour d'information ou toute question concernant le présent
document à l'organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l'adresse www .iso .org/ fr/ members .html.
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ISO/FDIS 23216:2021(F)

Introduction
Le présent document fournit une méthode de détermination et une classification des propriétés
optiques des films de carbone amorphe par ellipsométrie spectroscopique.
2 3
Les films de carbone amorphe ont une structure constituée d'atomes de carbone sp et sp liés entre
eux, et dans plusieurs cas également d'hydrogène. Ce sont des films de carbone de type graphite,
de type polymère, de type vitreux et de type diamant. En raison de leurs propriétés mécaniques
exceptionnelles, les films de carbone amorphe s'utilisent dans diverses applications de revêtement
des métaux durs, par ex. les revêtements de protection contre l'usure et la corrosion sur les pièces
automobiles. Les applications dans les domaines du biomédical et de l'optique sur des matériaux de
substrats alternatifs tels que le silicium et le verre sont en plein essor. Actuellement, les films de carbone
amorphe sont classés en différents types en fonction de leur structure chimique, et chaque type de film
est choisi en fonction de l'application à laquelle il est destiné. Pour faciliter la classification des films de
carbone amorphe, une mesure quantitative optique des phases très précise est fournie à la suite d'une
comparaison internationale interlaboratoires.
Les propriétés optiques de l'indice de réfraction n et du coefficient d'extinction k, déterminées par
ellipsométrie spectroscopique, sont les grandeurs clé pour la classification proposée des films de
carbone amorphe. La comparaison inter-laboratoires a démontré qu'une classification dans le plan n-k
est possible pour tous les types de films de carbone amorphe. Cela sera utile pour l'identification du
type de revêtement sur des matériaux de substrat alternatifs (tels que le silicium et le verre) et d'autres
applications industrielles. En tant que méthode analytique rapide et non destructive, l'ellipsométrie
spectroscopique peut également s'appliquer au contrôle de la qualité et au développement dans des
applications industrielles étant donné que des matériaux de substrat lisses et bien définis sont utilisés
et qu'une modélisation appropriée est appliquée.
Le présent document vise à établir des conditions d'essai par ellipsométrie recommandées ainsi que le
schéma de classification du plan n-k des films de carbone amorphe sur des plaquettes de silicium.
Le présent document est utile pour la classification complémentaire des propriétés optiques et pour le
contrôle de la qualité des films de carbone amorphe.
Les films de carbone amorphe présentant une grande diversité de structure et de propriétés, il est
crucial de choisir le type de film de carbone amorphe approprié pour exploiter au mieux leurs excellentes
propriétés selon l'usage recherché. Les films à base
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