在所有非光学光刻方法中，这是最常用的方法。它使用电子束而不是光子来暴露抗蚀剂以诱导化学物质变化，这随后导致溶解度的变化。然而，与光刻不同的是，它没有掩模，并且光束不会照亮整个基板

电子束被生成、加速并聚焦到一个小点并在基材上扫描以创建图像。扫描机制是由基板台的机械平移组合完成的作为电子束的倾斜。该图案是通过调制束流产生的在扫描光束时打开和关闭。该设备类似于扫描电子显微镜，其中电子束、转向线圈和基板都安装在一个高真空室。

电子束系统的数值孔径通常非常低，在0.01的数量级。这具有非常大的焦深的好处。尽管低数值孔径，预期的分辨率仍应在1nm量级。然而，在实践中，情况并非如此。电子束系统中的k1参数⽐光学系统中的大得多。正如我们之前看到的，k1理论上可能的最小值是0.25，对于10keV的电子，这将导致亚纳米级的分辨率。然而，在当前的EBL系统中，k1的值大约为5。这是由于磁聚焦系统中较差的球差和色差以及电子束与发射二次电子的基板的相互作用导致模糊。因此，EBL的实际分辨率仅在5nm范围内。

EBL最大的优点是它的高分辨率。由于数值孔径小，焦深也很大。这使其成为在具有地形特征和小曲率的基板上进行光刻的非常宽容的系统。目前，EBL⼴泛用于制造光刻掩模，特别是当掩模上所需的分辨率超出激光扫描仪所能达到的分辨率时。这是迄今为⽌EBL最大的商业应用。在研发中，只要所需的特征小于大约500nm，就会使用EBL，通过绕过掩模直接在抗蚀层上写入图案。尽管浸入式深紫外投影可以轻松达到100nm以下，但此类工具通常在大型生产环境之外不可用。因此，对于研究和开发，EBL成为接触光刻停⽌的⾸选工具。EBL最大的缺点是速度慢。因为它是一个扫描系统，它天生就很慢。这个速度与分辨率成反⽐，当光束点尺⼨减小以达到更高的分辨率时，它的速度也会下降。根据图案的密度和所需的剂量，写入1×1英⼨的区域可能需要几个小时。另一个缺点是要求衬底是导电的。与扫描电子显微镜一样，电子束电流需要通过基板接地，以保持电荷中性。任何局部充电效应都会显着降低分辨率。对于光掩模写入，虽然基板是玻璃，但在涂覆抗蚀剂膜之前⾸先沉积金属膜，并且该金属膜电接地。因为硅是部分导电的，所以在硅衬底上的抗蚀剂膜上书写也是可能的。纯绝缘系统的其他情况将需要仔细考虑如何消散电荷积累。