光刻机中的“多次曝光原理”，本质上是在人类光学分辨率和制造精度受物理极限约束的情况下，通过时间上的重复、空间上的拆分和计算上的补偿，把原本一次无法完成的精细图形，分解为多次可控的曝光过程，最终在硅片上叠加出高精度电路结构。

从最基本的角度看，单次曝光的分辨率受光的波长、数值孔径以及光刻胶特性共同限制。当芯片线宽不断缩小时，即使使用极紫外光，单次曝光在对比度、边缘粗糙度和线宽控制方面也会逐渐接近极限。此时，如果仍然依赖“一次曝光完成全部图形”，就会导致图形失真、叠加误差放大，最终影响芯片良率。多次曝光的思想正是从这里诞生的，它不是强行突破物理极限，而是通过更聪明的方式“绕过极限”。

在多次曝光中，一个复杂或高密度的电路图形会被拆分成若干个相对简单的子图形，每一个子图形单独设计掩模版，并在不同时间、不同条件下进行曝光。每一次曝光只负责完成整体结构的一部分，曝光后并不立即完成最终图形，而是通过后续曝光和显影步骤逐步叠加，最终在硅片表面形成完整、精度更高的结构。这种方式极大降低了单次曝光的难度，相当于把“高难度动作”拆解成多个“可控动作”。

在物理层面，多次曝光的核心优势在于改善成像质量。单次曝光时，光刻胶对光的响应往往存在非线性，边缘区域容易出现模糊和不均匀反应。通过多次曝光，可以让光刻胶在不同能量分布下逐步完成反应，使最终形成的结构边缘更加陡直，线宽更加均匀。这对于纳米级线条尤为重要，因为哪怕几纳米的误差，都会在晶体管性能上被成倍放大。

在工艺层面，多次曝光往往与多次显影、多次刻蚀协同使用。一次曝光后，硅片可能会经历局部显影或中间处理，然后再进入下一次曝光流程。每一步都在前一步的基础上进行精细修正，使误差不会集中爆发，而是被分散、补偿和校正。这种“渐进式成形”的思路，使得先进制程在良率可控的前提下继续微缩成为可能。

在系统控制层面，多次曝光对光刻机本身提出了极高要求。每一次曝光之间，硅片的位置必须被重新定位，而且定位误差需要控制在极其苛刻的范围内。否则，多次曝光之间的叠加误差会直接破坏最终图形。因此，光刻机依赖高精度干涉测量系统和实时反馈算法，对平台位置、热漂移和机械振动进行持续修正。可以说，多次曝光并不只是“多照几次光”，而是对整台光刻机综合性能的极限考验。

在先进制程中，多次曝光还常常与计算光刻技术结合使用。工程师会在掩模设计阶段就预测多次曝光后图形的最终形态，并在掩模上主动引入修正结构，让多次叠加后的结果刚好符合设计目标。这使得多次曝光不再是被动补救手段，而成为整个工艺链条中提前规划的一部分。

从产业角度看，多次曝光的意义不仅在于技术本身，更在于它延长了现有光刻设备的生命周期。在新一代光源或新设备尚未完全成熟之前，通过多次曝光，晶圆厂仍然可以在现有设备基础上推进制程节点。这也是为什么多次曝光在先进制造中被广泛采用，哪怕它会增加工艺复杂度和制造成本。

总体而言，光刻机的多次曝光原理体现的是一种工程智慧：当物理规律无法被简单突破时，人类选择通过分解、叠加和精密控制来继续前进。