電子束光刻機在大束流高速曝光工況下，電子之間相互排斥造成束斑彌散，是高電流、高吞吐量工藝中容易被忽略的誤差來源，高密度陣列、精細線條工藝對該效應尤為敏感。工藝上直觀的現象是提升束流設定值之后，實測得到的束斑尺寸明顯大于設備標定的理論值，光刻出來的圖形邊緣柔和模糊，目標臨界尺寸整體偏大，束流設置越高、單次曝光的掃描視場越大，束斑展寬的程度就越突出。切換到小束流檔位時設備分辨率可以恢復正常，保持相同曝光劑量的前提下，采用大電流快速曝光的工藝批次良率會出現明顯下滑。其物理根源來自高束流條件下電子云內部的庫侖斥力，大量電子在同一光路區間內并行傳輸，相互之間的靜電排斥力改變了原本收斂的電子軌跡，使得束斑在到達樣品表面之前發生發散。不同品牌、型號電子束光刻機配置的電子槍類型、光闌組、加速電壓設計各不相同，設備能夠穩定承受的極限束流差異很大，部分機型聚焦透鏡的光束收斂能力本身存在上限，在大電流工況下很難把電子束持續壓縮到標稱的束斑。空間電荷效應帶來的影響不是均勻分布在整個視場，在高密度線條密集排布的區域，單位體積內電子數量更高，束斑展寬會比孤立線條區域更加嚴重，由此帶來局部劑量分布失真，引發線寬梯度、圖形輪廓變形，在納米尺度器件、量子點陣列、高分辨率光柵制備中，該效應會成為限制工藝上限的核心因素。