電子束光刻機在逐點掃描直寫的全過程中，抵達每一處曝光像素的電子數量天然具備泊松統計特征，這種固有的漲落會造成局部曝光劑量出現隨機起伏。即便設備控制系統保持穩定的駐留時間設定，單位面積接收的電荷總量依舊會在設定值附近上下浮動，當加工特征尺寸不斷縮小，單個圖形單元能夠捕獲的電子總量變少，劑量波動帶來的影響會被持續放大。

劑量偏高的局部區域在后續顯影階段會產生額外溶蝕，劑量偏低位置則保留更多抗蝕劑組分，在圖形側壁形成不規則的邊緣粗糙度。除了電子本身的散粒噪聲之外，電子發射源的發射穩定性、偏轉驅動時序抖動，同樣會疊加形成劑量擾動，對于極小接觸孔、窄線陣列這類對劑量十分敏感的結構，這類隨機擾動會持續改變線條寬度與孔洞輪廓，成為制約精細圖形形貌一致性的內在因素。