電子束光刻機(jī)在逐點(diǎn)掃描直寫的全過程中，抵達(dá)每一處曝光像素的電子數(shù)量天然具備泊松統(tǒng)計(jì)特征，這種固有的漲落會(huì)造成局部曝光劑量出現(xiàn)隨機(jī)起伏。即便設(shè)備控制系統(tǒng)保持穩(wěn)定的駐留時(shí)間設(shè)定，單位面積接收的電荷總量依舊會(huì)在設(shè)定值附近上下浮動(dòng)，當(dāng)加工特征尺寸不斷縮小，單個(gè)圖形單元能夠捕獲的電子總量變少，劑量波動(dòng)帶來的影響會(huì)被持續(xù)放大。

劑量偏高的局部區(qū)域在后續(xù)顯影階段會(huì)產(chǎn)生額外溶蝕，劑量偏低位置則保留更多抗蝕劑組分，在圖形側(cè)壁形成不規(guī)則的邊緣粗糙度。除了電子本身的散粒噪聲之外，電子發(fā)射源的發(fā)射穩(wěn)定性、偏轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)時(shí)序抖動(dòng)，同樣會(huì)疊加形成劑量擾動(dòng)，對(duì)于極小接觸孔、窄線陣列這類對(duì)劑量十分敏感的結(jié)構(gòu)，這類隨機(jī)擾動(dòng)會(huì)持續(xù)改變線條寬度與孔洞輪廓，成為制約精細(xì)圖形形貌一致性的內(nèi)在因素。