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电子束光刻机在大束流高速曝光工况下，电子之间相互排斥造成束斑弥散，是高电流、高吞吐量工艺中容易被忽略的误差来源，高密度阵列、精细线条工艺对该效应尤为敏感。工艺上直观的现象是提升束流设定值之后，实测得到的束斑尺寸明显大于设备标定的理论值，光刻出来的图形边缘柔和模糊，目标临界尺寸整体偏大，束流设置越高、单次曝光的扫描视场越大，束斑展宽的程度就越突出。切换到小束流档位时设备分辨率可以恢复正常，保持相同曝光剂量的前提下，采用大电流快速曝光的工艺批次良率会出现明显下滑。其物理根源来自高束流条件下电子云内部的库仑斥力，大量电子在同一光路区间内并行传输，相互之间的静电排斥力改变了原本收敛的电子轨迹，使得束斑在到达样品表面之前发生发散。不同品牌、型号电子束光刻机配置的电子枪类型、光阑组、加速电压设计各不相同，设备能够稳定承受的极限束流差异很大，部分机型聚焦透镜的光束收敛能力本身存在上限，在大电流工况下很难把电子束持续压缩到标称的束斑。空间电荷效应带来的影响不是均匀分布在整个视场，在高密度线条密集排布的区域，单位体积内电子数量更高，束斑展宽会比孤立线条区域更加严重，由此带来局部剂量分布失真，引发线宽梯度、图形轮廓变形，在纳米尺度器件、量子点阵列、高分辨率光栅制备中，该效应会成为限制工艺上限的核心因素。