용어의 정의

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전자빔리소그래피(Electron beam lithography)는 전자빔을 직접 원하는 모양대로 감광막에 조사하여 패턴을 만들어내는 방법이다. 즉, 컴퓨터로 디자인된 패턴을 직접 옮길 수 있는 방식이다. 이렇게 옮겨진 패턴은 다시 다른 나노제조방법들을 위한 마스크로 사용되게 되는 경우가 많다. 따라서 이 방법은 다른 모든 나노제조방법들의 기초가 되는 방법이며, 제품을 생산하기 전의 시제품 제작용으로도 사용하기가 좋다. 하지만 전자빔 리소그래피의 가장 큰 단점은 대량생산이 쉽지 않다는 것이다. 왜냐하면 각각의 제품마다 일일이 전자빔을 조사하여 만들어야 하고, 쓰는 속도도 느리기 때문이다. 따라서 이 방법은 주로 마스크 제작용으로 사용되며 직접 제품을 생산하기 위한 방법으로는 사용되지 않는다.
전형적인 장비는 위 그림과 같이 구성된다. 우선 전자빔을 발생시키는 장치인 전자총이 있고, 전자빔을 필요에 따라 차단하거나 방향을 바꿀 수 있도록 하는 자기렌즈 등의 장치들이 붙어있다. 이러한 장치는 컴퓨터에서 주어지는 패턴에 따라서 전자빔을 제어하여 원하는 모양을 만들 수 있는 핵심적인 장치들이다. 밑에는 기판이 놓이는 테이블이 있는데 테이블의 위치를 맞추는 것이 매우 중요하므로 정밀한 레이저 측정 장치와 기계장치가 사용되어 위치를 제어한다.
이 방법에 쓰이는 전자빔의 에너지는 1∼200 keV 정도인데, 에너지에 따라서 구현할 수 있는 해상도와 쓰기 속도 등이 다르게 나타난다. 일반적으로 낮은 에너지 레벨의 전자빔(∼1 keV)을 사용하면 침투하는 깊이가 얕아지면서 기판으로부터 되돌아오는 산란량(back scattering)이 작아지고, 얇은 감광막을 사용할 수 있으므로 쓰기 속도가 빨라지는 효과를 얻을 수 있다. 하지만 전자빔 자체의 산란(forward scattering)은 커지므로 해상도가 떨어지는 단점이 생긴다. 반대로 높은 에너지 레벨의 전자빔을 사용할수록 구현할 수 있는 해상도는 커지지만 쓰는 속도가 느려지게 된다. 따라서 현재 상업적으로 생산되고 있는 장비들은 대부분 50∼100 keV 정도의 에너지를 갖는 전자빔을 사용하며 10 nm 정도의 해상도를 구현해낼 수 있다.
최근에는 전자빔리소그래피의 한계점인 쓰기 속도의 문제를 해결하기 위해서 전자빔을 발생하고 제어하는 장치 여러 개를 다발로 묶어서 병렬 쓰기 방식으로 사용하려는 연구도 진행 중이다. 이를 위해서는 장치를 소형화시키는 것이 핵심적인 기술이 될 것이다.