El efecto de proximidad en la litografía por haz de electrones (EBL) es el fenómeno de que la distribución de la dosis de exposición, y por lo tanto el patrón desarrollado, es más ancho que el patrón escaneado, debido a las interacciones de los electrones del haz primario con la resistencia y el sustrato . Estos hacen que la resistencia fuera del patrón escaneado reciba una dosis distinta de cero.
Contribuciones importantes a la escisión de la cadena de polímero de resistencia débil (para resistencias positivas) o reticulación (para resistencias negativas) provienen de la dispersión directa y la retrodispersión de electrones. El proceso de dispersión directa se debe a interacciones electrón-electrón que desvían los electrones primarios en un ángulo típicamente pequeño, ampliando así estadísticamente el haz en la resistencia (y más allá en el sustrato). La mayoría de los electrones no se detienen en la capa protectora sino que penetran en el sustrato. Estos electrones aún pueden contribuir a resistir la exposición al dispersarse de nuevo en la capa protectora y causar procesos posteriores inelásticos o de exposición. Este proceso de retrodispersión se origina, por ejemplo, a partir de una colisión con una partícula pesada (es decir, el núcleo del sustrato) y conduce a la dispersión de gran angular del electrón ligero desde una gama de profundidades (micrómetros) en el sustrato. La probabilidad de retrodispersión de Rutherford aumenta rápidamente con la carga nuclear del sustrato.
Los efectos anteriores se pueden aproximar mediante un modelo simple de dos gaussianos en el que un haz de electrones en forma de punto perfecto se amplía a una superposición de un gaussiano con un ancho de unos pocos nanómetros para ordenar decenas de nanómetros, dependiendo del voltaje de aceleración, debido a la dispersión hacia adelante y un gaussiano con un ancho del orden de unos pocos micrómetros a decenas debido a la retrodispersión, de nuevo dependiendo del voltaje de aceleración pero también de los materiales involucrados:
es de orden 1, por lo que la contribución de los electrones retrodispersados a la exposición es del mismo orden que la contribución de los electrones "directos" dispersos hacia adelante. , y están determinados por la resistencia y los materiales del sustrato y la energía del haz primario. Los parámetros del modelo de dos gaussianos, incluido el proceso de desarrollo, se pueden determinar experimentalmente exponiendo formas para las que la integral gaussiana se resuelve fácilmente, es decir, rosquillas, con dosis crecientes y observando a qué dosis la resistencia central se aclara o no.
Una resistencia delgada con una densidad de electrones baja reducirá la dispersión hacia adelante. Un sustrato ligero (núcleos ligeros) reducirá la retrodispersión. Cuando la litografía por haz de electrones se realiza en sustratos con películas 'pesadas', como recubrimientos de oro, el efecto de retrodispersión (dependiendo del grosor) aumentará significativamente. El aumento de la energía del haz reducirá el ancho de dispersión hacia adelante, pero como el haz penetra más profundamente en el sustrato, aumentará el ancho de retrodispersión.
El haz primario puede transferir energía a los electrones mediante colisiones elásticas con electrones y mediante procesos de colisión inelástica como la ionización por impacto . En el último caso, una de electrones secundarios es creado y el estado de energía del átomo cambia, lo que puede dar lugar a la emisión de electrones Auger o los rayos X . El rango de estos electrones secundarios es una acumulación dependiente de la energía de caminos libres medios (inelásticos); si bien no siempre es un número repetible, es este rango (hasta 50 nanómetros) el que finalmente afecta la resolución práctica del proceso EBL. El modelo descrito anteriormente se puede ampliar para estos efectos.