모든 비광학 리소그래피 방법 중에서 가장 일반적으로 사용되는 방법입니다. 광자가 아닌 전자 빔을 사용하여 레지스트를 노출시켜 화학적 변화를 유도하고, 그 결과 용해도 변화를 유도합니다. 그러나 포토리소그래피와 달리 마스크가 없고 빔이 기판 전체를 비추지 않습니다.

전자 빔이 생성되고 가속되어 작은 지점에 초점을 맞춘 후 기판을 가로질러 스캔되어 이미지를 생성합니다. 스캐닝 메커니즘은 전자 빔의 기울기와 기판 테이블의 기계적 이동의 조합으로 이루어집니다. 패턴은 빔이 스캔될 때 빔 전류가 켜지고 꺼지도록 변조하여 생성됩니다. 이 장치는 전자 빔, 스티어링 코일 및 기판이 고진공 챔버에 장착된 주사 전자 현미경과 유사합니다.

전자빔 시스템은 일반적으로 0.01 정도의 매우 낮은 수치 조리개를 가지고 있습니다. 이는 초점 심도가 매우 크다는 이점이 있습니다. 낮은 수치 조리개에도 불구하고 예상 해상도는 여전히 1nm 수준이어야 합니다. 그러나 실제로는 그렇지 않습니다. 전자빔 시스템의 k1 파라미터는 광학 시스템보다 훨씬 큽니다. 앞서 살펴본 바와 같이 이론적으로 가능한 k1의 최소값은 0.25이며, 10keV 전자의 경우 나노미터 미만의 해상도를 제공합니다. 그러나 현재 EBL 시스템에서 k1의 값은 약 5입니다. 이는 자기 초점 시스템의 구면 수차 및 색수차 저하와 전자 빔과 2차 전자를 방출하는 기판의 상호 작용으로 인한 흐림 현상 때문입니다. 결과적으로 EBL의 실제 해상도는 5nm 범위에 불과합니다.

EBL의 가장 큰 장점은 높은 해상도입니다. 조리개가 작기 때문에 초점 깊이도 큽니다. 따라서 지형적 특징과 작은 곡률이 있는 기판의 리소그래피에 매우 용이한 시스템입니다. 현재 EBL은 포토리소그래피 마스크를 만드는 데 널리 사용되고 있으며, 특히 마스크에 필요한 해상도가 레이저 스캐너로 달성할 수 있는 수준을 넘어서는 경우 더욱 그렇습니다. 이것은 지금까지 EBL의 가장 큰 상업적 응용 분야입니다. R&D에서는 원하는 피처가 약 500nm보다 작을 때마다 마스크를 우회하고 레지스트에 직접 패턴을 기록하는 방식으로 EBL을 사용합니다. 침지 딥 UV 프로젝션은 100nm 이하까지 쉽게 도달할 수 있지만, 이러한 도구는 일반적으로 대규모 생산 환경 외에는 사용할 수 없습니다. 따라서 연구 개발을 위해 EBL은 컨택 리소그래피 중단을 위해 선택되는 도구가 되었으며, EBL의 가장 큰 단점은 속도가 느리다는 것입니다. 스캐닝 시스템이기 때문에 본질적으로 느립니다. 이 속도는 해상도에 반비례하며, 더 높은 해상도를 얻기 위해 빔 스팟 크기가 감소하면 속도도 감소합니다. 패턴의 밀도와 필요한 선량에 따라 1×1인치 영역을 기록하는 데 몇 시간이 걸릴 수 있습니다. 또 다른 단점은 기판이 전도성이어야 한다는 점입니다. 주사 전자 현미경과 마찬가지로 전자 빔 전류는 전하 중립성을 유지하기 위해 기판을 통해 접지되어야 합니다. 국부적인 충전 효과는 해상도를 크게 떨어뜨릴 수 있습니다. 포토마스크 노광의 경우 기판이 유리이지만 레지스트 필름을 도포하기 전에 금속 필름을 증착하고 이 금속 필름을 전기적으로 접지합니다. 실리콘은 부분적으로 전도성이 있기 때문에 실리콘 기판의 레지스트 필름에 기록하는 것도 가능합니다. 순수 절연 시스템의 다른 경우에는 축적된 전하를 소산하는 방법을 신중하게 고려해야 합니다.