多重圖案化（Multi-Patterning）是將曝光、薄膜沉積、蝕刻步驟重複多次，以實現1次曝光無法解析之微細圖形的微影輔助技術。它使超越曝光波長（ArF：193nm）繞射極限的微細圖形形成成為可能，在 EUV 曝光機普及之前支撐了10～7nm 節點的量產。
主要方法有 LELE（Litho-Etch-Litho-Etch）與 SADP/SAQP（Self-Aligned Double/Quadruple Patterning）2種。LELE（雙重圖案化，DP）進行2次曝光與蝕刻，形成密度為1次曝光2倍的圖形。由於各次曝光的疊對精度直接關係到最終圖形精度，因此要求曝光機具備極高的疊對精度（<2nm OVL）。
SADP（Self-Aligned Double Patterning）是在以微影形成的核心圖形（mandrel）側壁以 ALD 沉積間隔層材料，再去除核心圖形，將間隔層留下作為圖形的方法。由於間隔層間距不取決於曝光解析度，而是由間隔層膜厚決定，因此可實現超越曝光機極限的微細間距。QP（Quadruple Patterning：SAQP）則將此流程重複2次，以進一步提高密度。
多重圖案化的課題在於步驟數增加所導致的成本上升與產能下降，以及各層疊對誤差（overlay error）的累積。LELE 方式中各次曝光的疊對很重要；SADP 方式則由間隔層膜厚的均勻性（ALD 精度）與核心圖形去除的選擇比決定品質。
隨著 EUV 微影的普及（擴大應用至7nm 以後），以單次 EUV 曝光取代 ArF 多重圖案化的趨勢日益明顯。不過，在最先進邏輯（2nm 以下）中，預期部分層別將再度需要 EUV 多重圖案化（EUV SADP、EUV DP），多重圖案化技術今後仍將持續重要。