ISO TS 80004-8:2020
(Main)Nanotechnologies - Vocabulary - Part 8: Nanomanufacturing processes
Nanotechnologies - Vocabulary - Part 8: Nanomanufacturing processes
This document defines terms related to nanomanufacturing processes in the field of nanotechnologies.
All the process terms in this document are relevant to nanomanufacturing, however, many of the listed processes are not exclusively relevant to the nanoscale. Terms that are not exclusive are noted within the definitions. Depending on controllable conditions, such processes can result in material features at the nanoscale or, alternatively, at larger scales.
There are many other terms that name tools, components, materials, systems control methods or metrology methods associated with nanomanufacturing that are beyond the scope of this document.
Terms and definitions from other parts of the ISO/TS 80004 series are reproduced in Clause 3 for context and better understanding.
Nanotechnologies - Vocabulaire - Partie 8: Processus de nanofabrication
Le présent document définit une liste de termes liés aux procédés de nanofabrication dans le domaine des nanotechnologies.
Dans le présent document, tous les termes liés aux procédés se rapportent à la nanofabrication; cependant, bon nombre des procédés mentionnés ne se rapportent pas exclusivement à l'échelle nanométrique. Lorsque des termes sont non exclusifs à la nanofabrication, cela est indiqué dans leur définition. Selon que les conditions sont maîtrisables ou non, de tels procédés peuvent donner lieu à des matériaux à l'échelle nanométrique ou à de plus grandes échelles.
Il existe de nombreux autres termes qui désignent des outils, des composants, des matériaux, des méthodes de contrôle de systèmes ou des méthodes métrologiques associées à la nanofabrication, mais qui ne relèvent pas du domaine d'application du présent document.
Des termes et définitions d'autres parties de la série de normes ISO/TS 80004 sont repris dans l'Article 3 à des fins de contexte et d'une meilleure compréhension.
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TECHNICAL ISO/TS
SPECIFICATION 80004-8
Second edition
2020-11
Nanotechnologies — Vocabulary —
Part 8:
Nanomanufacturing processes
Nanotechnologies — Vocabulaire —
Partie 8: Processus de nanofabrication
Reference number
ISO/TS 80004-8:2020(E)
©
ISO 2020
ISO/TS 80004-8:2020(E)
© ISO 2020
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Published in Switzerland
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ISO/TS 80004-8:2020(E)
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Terms related to general aspects . 3
5 Terms related to directed assembly . 4
6 Terms related to self-assembly processes . 5
7 Terms related to synthesis . 6
7.1 Gas process phase — Physical methods . 6
7.2 Gas process phase — Chemical methods . 7
7.2.1 Flame synthesis processes . 7
7.2.2 Other terms . 8
7.3 Liquid process phase — Physical methods . 8
7.4 Liquid process phase — Chemical methods . 9
7.5 Solid process phase — Physical methods .10
7.6 Solid process phase — Chemical methods .12
8 Terms related to fabrication .12
8.1 Nanopatterning lithography .12
8.2 Deposition processes .16
8.3 Etching processes .18
8.4 Printing and coating .21
Annex A (informative) Identification of output resulting from defined synthesis processes .22
Bibliography .25
Index .26
ISO/TS 80004-8:2020(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 non-governmental, 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 jointly by Technical Committee ISO/TC 229, Nanotechnologies, and
Technical Committee IEC/TC 113, Nanotechnology for electrotechnical products and systems, in
collaboration with the European Committee for Standardization (CEN) Technical Committee CEN/
TC 352, Nanotechnologies, in accordance with the Agreement on technical cooperation between ISO and
CEN (Vienna Agreement). The draft was circulated for voting to the national bodies of both ISO and IEC.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO/TS 80004-8:2013), which has been
technically revised throughout.
A list of all parts in the ISO/TS 80004 series can be found on the ISO website.
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/TS 80004-8:2020(E)
Introduction
Nanomanufacturing is the essential bridge between the discoveries of the nanosciences and real-world
nanotechnology products.
Advancing nanotechnology from the laboratory into volume production ultimately requires careful
study of manufacturing process issues including product design, reliability and quality, process design
and control, shop floor operations, supply chain management, workplace safety and health practices
during the production, use and handling of nanomaterials. Nanomanufacturing encompasses directed
self-assembly and assembly techniques, synthetic methodologies, and fabrication processes such as
lithography and biological processes. Nanomanufacturing also includes bottom-up directed assembly,
top-down high-resolution processing, molecular systems engineering and hierarchical integration with
larger scale systems. As dimensional scales of materials and molecular systems approach the nanoscale,
the conventional rules governing their behaviour may change significantly. As such, the behaviour of a
final product is enabled by the collective performance of its nanoscale building blocks.
Biological process terms are not included in this second edition of the nanomanufacturing vocabulary,
but considering the rapid development of the field, it is expected that terms in this important area will
be added in a future update to this document or in companion documents in the ISO/TS 80004 series.
This could include both the processing of biological nanomaterials and the use of biological processes to
manufacture materials at the nanoscale.
Similarly, additional terms from other developing areas of nanomanufacturing, including composite
manufacturing, roll-to-roll manufacturing and others, will be included in future documents.
There is a distinction between the terms “nanomanufacturing” and “nanofabrication”.
Nanomanufacturing encompasses a broader range of processes than does nanofabrication.
Nanomanufacturing encompasses all nanofabrication techniques and also techniques associated with
materials processing and chemical synthesis.
This document provides an introduction to processes used in the early stages of the nanomanufacturing
value chain, namely the intentional synthesis, generation or control of nanomaterials, including
fabrication steps in the nanoscale. The nanomaterials that result from these manufacturing processes
are distributed in commerce where, for example, they may be further purified, be compatabilized to
be dispersed in mixtures or composite matrices, or serve as integrated components of systems and
devices. The nanomanufacturing value chain is, in actuality, a large and diverse group of commercial
value chains that stretch across these sectors:
— the semiconductor industry (where the push to create smaller, faster, and more efficient
microprocessors heralded the creation of circuitry less than 100 nm in size);
— electronics and telecommunications;
— aerospace, defence and national security;
— energy and automotive;
— plastics and ceramics;
— forest and paper products;
— food and food packaging;
— pharmaceuticals, biomedicine and biotechnology;
— environmental remediation;
— clothing and personal care.
There are thousands of tonnes of nanomaterials on the market with end-use applications in several of
these sectors, such as carbon black and fumed silica. Nanomaterials that are rationally designed with
ISO/TS 80004-8:2020(E)
specific purpose are expected to radically change the landscape in areas such as biotechnology, water
purification and energy development.
The majority of clauses in this document are organized by process type. In Clause 6, the logic of
placement is as follows: in the step before the particle is made, the material itself is in a gas/liquid/
solid phase. The phase of the substrate or carrier in the process does not drive the categorization of the
process. As an example, consider iron particles that are catalysts in a process by which you seed oil with
iron particles, the oil vaporizes and condenses forming carbon particles on the iron particles. What
vaporizes is the oil, and therefore it is a gas phase process. Nanotubes grow from the gas phase, starting
with catalyst particles that react with the gas phase to grow the nanotubes, thus this is characterized
as a gas process. Indication of whether synthesis processes are used to manufacture nano-objects,
nanoparticles or both is provided in Annex A.
In addition, Annex A identifies the processes that are also applicable to macroscopic materials and are
therefore not exclusively relevant to nanomanufacturing. A common understanding of the terminology
used in practical applications will enable communities of practice in nanomanufacturing and will
advance nanomanufacturing strength worldwide. Extending the understanding of terms across the
existing manufacturing infrastructure will serve to bridge the transition between the innovations of
the research laboratory and the economic viability of nanotechnologies.
[11]
For informative terms supportive of nanomanufacturing terminology, see BSI PAS 135 .
This document belongs to a multi-part vocabulary covering the different aspects of nanotechnologies.
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TECHNICAL SPECIFICATION ISO/TS 80004-8:2020(E)
Nanotechnologies — Vocabulary —
Part 8:
Nanomanufacturing processes
1 Scope
This document defines terms related to nanomanufacturing processes in the field of nanotechnologies.
All the process terms in this document are relevant to nanomanufacturing, however, many of the listed
processes are not exclusively relevant to the nanoscale. Terms that are not exclusive are noted within
the definitions. Depending on controllable conditions, such processes can result in material features at
the nanoscale or, alternatively, at larger scales.
There are many other terms that name tools, components, materials, system
...
SPÉCIFICATION ISO/TS
TECHNIQUE 80004-8
Deuxième édition
2020-11
Nanotechnologies — Vocabulaire —
Partie 8:
Processus de nanofabrication
Nanotechnologies — Vocabulary —
Part 8: Nanomanufacturing processes
Numéro de référence
ISO/TS 80004-8:2020(F)
©
ISO 2020
ISO/TS 80004-8:2020(F)
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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.
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Publié en Suisse
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ISO/TS 80004-8:2020(F)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Termes relatifs aux aspects généraux . 3
5 Termes relatifs à l’assemblage dirigé . 4
6 Termes relatifs aux procédés d’auto-assemblage . 5
7 Termes relatifs à la synthèse . 6
7.1 Procédés en phase gazeuse — Méthodes physiques . . 6
7.2 Procédés en phase gazeuse — Méthodes chimiques . 7
7.2.1 Procédés de synthèse par flamme . 7
7.2.2 Autres termes . 8
7.3 Procédés en phase liquide — Méthodes physiques . 8
7.4 Procédés en phase liquide — Méthodes chimiques. 9
7.5 Procédés en phase solide — Méthodes physiques.10
7.6 Procédés en phase solide — Méthodes chimiques .12
8 Termes relatifs à la fabrication .13
8.1 Lithographie par structuration de nanomotifs .13
8.2 Procédés par dépôt .16
8.3 Procédés de gravure .19
8.4 Impression et revêtement .22
Annexe A (informative) Identification des applications possibles des procédés de synthèse
présentés .23
Bibliographie .27
Index .28
ISO/TS 80004-8:2020(F)
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes 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 conjointement par le comité technique ISO/TC 229, Nanotechnologies,
et le comité d’étude IEC/TC 113, Nanotechnologies relatives aux appareils et systèmes électrotechnologiques,
en collaboration avec le comité technique CEN/TC 352, Nanotechnologies, du Comité européen de
normalisation (CEN) conformément à l’Accord de coopération technique entre l’ISO et le CEN (Accord de
Vienne). Le projet a été soumis aux organismes nationaux de l’ISO et de l’IEC pour vote.
Cette seconde édition annule et remplace la première édition (ISO/TS 80004-8:2013), qui a fait l’objet
d’une révision technique.
Une liste de toutes les parties de la série ISO/TS 80004 se trouve sur le site web de l’ISO.
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/TS 80004-8:2020(F)
Introduction
La nanofabrication constitue le pont essentiel entre les découvertes du domaine des nanosciences et les
produits du monde réel issus des nanotechnologies.
Le passage des nanotechnologies du laboratoire à la production de masse exige, à terme, une étude
approfondie des questions liées aux procédés de fabrication, y compris la conception, la fiabilité
et la qualité des produits, la conception et la maîtrise des procédés, les opérations en atelier, la
gestion de la chaîne d’approvisionnement, les pratiques de sécurité et de santé sur le lieu de travail
durant la production, l’utilisation et la manipulation de nanomatériaux. La nanofabrication englobe
des techniques d’assemblage et d’auto-assemblage dirigées, des méthodologies de synthèse et des
procédés de fabrication tels que la lithographie et des processus biologiques. La nanofabrication
comprend également l’assemblage dirigé par approche ascendante («bottom-up»), le traitement à
haute résolution par approche descendante («top-down»), l’ingénierie des systèmes moléculaires et
l’intégration hiérarchique avec des systèmes à plus grande échelle. Au fur et à mesure que les échelles
dimensionnelles des matériaux et des systèmes moléculaires se rapprochent de l’échelle nanométrique,
les règles conventionnelles régissant leur comportement peuvent varier considérablement. À ce titre, le
comportement d’un produit final est directement lié à la performance collective de ses constituants de
base à l’échelle nanométrique.
Les termes propres aux procédés biologiques ne sont pas inclus dans cette deuxième édition du
vocabulaire de la nanofabrication, mais, compte tenu de l’évolution rapide dans ce domaine, il est
prévu que les termes propres à cet important domaine soient ajoutés lors d’une mise à jour ultérieure
du présent document ou dans des documents accompagnant la série de normes ISO/TS 80004. Ces
documents pourraient inclure à la fois le traitement des nanomatériaux biologiques et l’utilisation de
procédés biologiques pour la fabrication de matériaux à l’échelle nanométrique.
De la même manière, des termes supplémentaires issus d’autres domaines de nanofabrication
en développement, y compris la fabrication de composites, la technique bobine/bobine et autres
techniques, seront inclus dans de futurs documents.
Une distinction doit être faite entre les termes «nanofabrication» et «nanoproduction».
La«nanofabrication» englobe un éventail de procédés plus vaste que celui de la «nanoproduction».
La «nanofabrication» comprend toutes les techniques de «nanoproduction», ainsi que les techniques
associées au traitement des matériaux et à la synthèse chimique.
Le présent document se veut une introduction aux procédés utilisés pour les premières étapes de la
chaîne de valeur de la nanofabrication, c’est-à-dire la synthèse, la production ou le contrôle intentionnels
de nanomatériaux, y compris les étapes de fabrication à l’échelle nanométrique. Les nanomatériaux
issus de ces procédés de fabrication sont commercialisés lorsqu’ils peuvent, par exemple, faire l’objet
d’une purification supplémentaire, être rendus compatibles pour une dispersion dans des mélanges
ou des matrices composites, ou servir de composants intégrés dans des systèmes et des appareils. En
réalité, la chaîne de valeur de la nanofabrication est un ensemble important et diversifié de chaînes de
valeur commerciales qui couvrent les secteurs suivants:
— l’industrie des semi-conducteurs (où la pression exercée pour créer des microprocesseurs plus
petits, plus rapides et plus performants a conduit à la création de circuits inférieurs à 100 nm);
— l’électronique et les télécommunications;
— l’aérospatiale, la défense et la sécurité nationale;
— l’énergie et l’automobile;
— les plastiques et les céramiques;
— les produits forestiers et papetiers;
— l’alimentation et l’emballage alimentaire;
ISO/TS 80004-8:2020(F)
— l’industrie pharmaceutique, la biomédecine et les biotechnologies;
— l’assainissement de l’environnement;
— l’habillement et les soins de santé.
Sur le marché, des milliers de tonnes de nanomatériaux font l’objet d’applications finales dans plusieurs
des secteurs en question, tels que le noir de carbone et la fumée de silice. Les nanomatériaux qui sont
conçus de manière rationnelle dans un but spécifique sont censés bouleverser le paysage de secteurs
tels que les biotechnologies, l’assainissement de l’eau et le développement des énergies.
La plupart des articles du présent document sont organisés par type de procédés. Dans l’Article 6, la
logique de classement est la suivante: avant la fabrication de la particule, le matériau lui-même est en
phase gazeuse/liquide/solide. La phase du substrat ou porteur dans le procédé ne détermine pas la
catégorisation du procédé. Par exemple, des particules de fer sont des catalyseurs pour un procédé dans
lequel de l’hydrocarbure est ensemencée par des particules de fer, l’hydrocarbure se vaporise puis se
condense, formant des particules de carbone sur les particules de fer. Dans la mesure où l’hydrocarbure
est l’élément qui se vaporise, il s’agit d’un procédé en phase gazeuse. Du fait que les nanotubes sont
synthétisés en phase gazeuse, en présence de particules de catalyseur réagissant avec la phase gazeuse
pour produire les nanotubes, ce procédé est caractérisé comme étant
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.