電子束光刻機(jī)在微納結(jié)構(gòu)直寫(xiě)加工過(guò)程中，常出現(xiàn)陣列線條、密集孔洞、拐角結(jié)構(gòu)與孤立圖形尺寸偏差過(guò)大、邊緣圓化、線條粘連、輪廓失真等問(wèn)題，即便統(tǒng)一曝光參數(shù)、版圖設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，同批次樣品依舊會(huì)出現(xiàn)明顯的尺寸離散，嚴(yán)重影響微納器件的加工良率與工藝一致性，是高精度電子束光刻工藝中普遍的工藝誤差來(lái)源。

該類問(wèn)題核心源于電子與光刻膠、基底相互作用產(chǎn)生的散射現(xiàn)象，行業(yè)內(nèi)統(tǒng)稱為鄰近效應(yīng)。高能電子束垂直入射光刻膠表層時(shí)，會(huì)產(chǎn)生小角度前向散射，使電子在目標(biāo)曝光區(qū)域內(nèi)發(fā)生輕微彌散，直接導(dǎo)致圖形邊緣清晰度下降、邊緣粗糙度提升。同時(shí)大部分高能電子會(huì)穿透光刻膠層，撞擊下方基底材料后發(fā)生反向回彈，形成大范圍背向散射，將多余曝光能量沉積在目標(biāo)圖形周邊未曝光區(qū)域，造成周邊光刻膠被動(dòng)接收額外劑量。

圖形排布密度是影響畸變程度的關(guān)鍵因素，高密度陣列、網(wǎng)格、狹縫結(jié)構(gòu)之間距離近，各區(qū)域背向散射能量相互疊加，整體曝光劑量過(guò)量，容易出現(xiàn)線條加寬、圖形粘連、孔洞縮小等過(guò)曝問(wèn)題。而孤立線條、單點(diǎn)結(jié)構(gòu)無(wú)周邊能量疊加，有效曝光劑量相對(duì)不足，會(huì)出現(xiàn)線條偏細(xì)、圖形殘缺、顯影不徹底等欠曝現(xiàn)象，造成整片樣品圖形尺寸極度不均勻。圖形拐角、尖角位置因多方向散射能量疊加，極易出現(xiàn)圓角鈍化，無(wú)法保持設(shè)計(jì)的銳利輪廓，破壞結(jié)構(gòu)光學(xué)與電學(xué)性能。

工藝參數(shù)設(shè)置會(huì)進(jìn)一步放大鄰近效應(yīng)偏差，加速電壓越高，電子穿透能力越強(qiáng)，背向散射覆蓋范圍越大，遠(yuǎn)距離圖形間的劑量干擾越明顯；光刻膠膜厚偏大時(shí)，前向散射作用加劇，圖形邊緣彌散問(wèn)題更加突出；基底材質(zhì)不同，電子反射、散射系數(shù)存在差異，硅基底、氧化物基底、金屬基底對(duì)應(yīng)的散射能量分布完全不同，同一套曝光參數(shù)無(wú)法適配所有基底。此外掃描步長(zhǎng)、曝光駐留時(shí)間、顯影時(shí)長(zhǎng)的細(xì)微偏差，都會(huì)耦合散射誤差，進(jìn)一步加劇尺寸畸變。