然而，随着半导体工艺节点的不断缩小，使用传统的正胶以碱性水溶液显影液来印刷小特征例如小尺寸的沟槽和通孔已经变得更具挑战性，因为用来产生沟槽和通孔的暗场掩模的光学
图像对比度差。为此，业界提出了负显影(negative tone develop， NTD)的概念，即使用
正胶曝光，负显影液(而不是标准的 TMAH 水溶液)来实现和负胶显影相同的效果。负显影工艺的采用也使得亮掩模在正胶上能实现较窄的沟槽。图 1是常规的显影工艺(正显影)与负显影工艺对比的示意图。在过去的光刻工艺中，显影液都是
TMAH(1%～2%)的水溶液，显影完成后使用
去离子水进行冲洗。 NTD 工艺使用的显影液是有机溶剂，显影完成后的冲洗液也是有机液体。NTD 工艺已经被业界广泛用于 20nm 及其以下技术节点的量产中。
负显影的原理是：光刻胶曝光之前是不亲水的聚合物(hydrophobic polymer)，能溶解于
有机溶剂(NTD 显影液)， 但不能溶于碱性溶液(TMAH 显影液)； 曝光激发
光化学反应，产生了酸，经
烘烤后(de-protection reaction)聚合物的极性发生了变化，成为亲水的聚合物(hydrophilic polymer)，不再溶于 NTD 显影液(但能溶于碱性溶液)。因此，未曝光区域能够被 NTD 显影液洗去，而曝光区域则在显影后留下，实现了类似负胶的曝光特性。一个好的 NTD 显影液必须对曝光前后光刻胶的溶解率有较大的不同，这可以通过显影对比度曲线(显影后残留的光刻胶随曝光剂量变化的曲线)来评估。图2是同一种光刻胶在 TMAH 和 NTD 显影液中测得的对比度曲线；为了对比，也测量了光刻胶只烘烤(PEB)而不显影的厚度变化。可以看到在曝光剂量等于 4～6mJ/cm2 的区域，光刻胶的极性发生了转变(de-protection reaction)。即使不浸泡在显影液中，光刻胶的厚度也有所减少。
负显影工艺和正显影工艺均使用
正性光刻胶，二者的区别在于：（1）负显影工艺中使用有机显影液，而正显影工艺中使用传统的水基显影液；（2）在正显影工艺中，光刻胶中接收光能量较多的地方发生化学反应并被显影液清洗掉，而在负显影工艺中，光刻胶中接收光能量较少的地方被有机显影液清洗掉；（3）负显影工艺需要结合亮场掩模使用，而正显影工艺 则结合暗场掩模使用。相比于暗场掩模，亮场掩模对于较小尺寸的线条图形和孔洞图形具有更高的图形对比度、更小的
边缘粗糙度和更大的
工艺窗口。
负显影工艺的最主要的光刻胶效应是光刻胶收缩效应（Resist Shrinkage Effect），这是由于在曝光后烘阶段发生的去保护反应（De-protection Reaction）所致。