電子束光刻機依靠聚焦高能電子束直寫完成微納圖形制備，當高能電子穿透表層光刻膠抵達襯底之后，會與襯底內部原子核以及核外電子發生一系列彈性與非彈性散射行為，分為小角度前向散射與大角度背向散射兩類過程。前向散射發生在光刻膠薄膜內部，電子僅僅發生微小角度偏轉，會讓原本束斑的能量分布向外緩慢延展，使得膠層底部的有效作用區域大于入射光斑；背向散射則是電子撞擊襯底重原子之后，攜帶大部分初始能量折返向上，重新回到光刻膠之內，在距離原始入射位置較遠的區域持續沉積能量。

兩種散射疊加在一起，使得相鄰圖形區域獲得額外的曝光能量，密集排布結構更容易出現尺寸擴張，孤立線條又會因為能量供給不足產生收縮，造成版圖設計尺寸與顯影之后實際形貌之間出現持續性偏差。襯底材質的原子序數會直接改變散射概率，高原子序數襯底更容易激發大量背散射電子，進一步拉長能量作用范圍，而光刻膠厚度、電子加速電壓同樣會改變散射路徑長短，最終調控整個曝光區域內能量沉積的空間分布狀態。