현상액

현상액(現像液, developer)은 사진 재료를 현상하기 위해 이용하는 용액을 말한다. 보통 현상액은 다음 성분을 포함한다. 현상 주약(主藥), 보항제(保恒劑), 현상 촉진제, 현상 억제제. 현상 주약으로서는 유기 환원제, 예를 들면 히드로퀴논, 황산-p-메틸아미노페놀(메톨), 페니돈 등이 널리 이용되고, 현상 주약을 2종 조합해서 처방하는 일이 많다. 보항제로서는 아황산나트륨, 아스코르브산 등이 이용되며, 현상액이 공기 중의 산소에 의해서 산화되는 것을 막는다.

현상 촉진제로서는 탄산나트륨, 수산화나트륨 등의 알칼리제가 이용되지만 현상액의 처방에 따라서는 붕사, 메타붕산나트륨을 이용해서 약알칼리성으로 현상을 하는 것도 있다. 현상 억제제로서는 보통 브롬화칼륨이 이용된다. 현상액에는 사용 목적에 따라 각종 처방이 있으며, 예를 들면 노출이 부족한 경우에 이용하는 강력 현상액, 콘트라스트를 주는 경조(硬調) 현상액, 또는 미립자 현상액, 고온 현상액, 저온 현상액 등이 있다.

개요

현상액은 사진을 만드는 과정에서 빛에 노출된 사진필름, 사진 건판 또는 인화지에 생긴 잠상(latent image)을 화학반응을 통해 상으로 바꾸는 화학적 처리 과정인 현상 작업에 쓰는 화학약품의 수용액이다.

현상액은 잠상을 품고 있는 할로겐화은 알갱이를 환원시켜 금속 은 알갱이로 바꾼다. 이 반응을 거치면 잠상을 품고 있던 연한 노란색의 투명한 할로겐화은 알갱이가 검은 금속 은 알갱이로 바뀐다. 반응시간이 길어질수록 환원되는 금속 은 알갱이가 늘어나므로 상이 더 어두워진다.

현상액의 화학적 조성

흑백 사진술에 쓰는 현상액은 현상제와 조성제 그리고 산화 억제제의 세 성분이 섞여있는 수용액이다. 현상제는 주성분으로서 할로겐화은 알갱이를 환원시킨다. 조성제는 현상제가 환원반응을 잘 일으킬 수 있게 수용액이 알칼리성을 띠게 만들어준다. 산화 억제제는 현상제가 대기 중의 산소에 의해 산화되는 것을 지연시켜준다.

현상액은 스스로 만들어 쓰기보다는 상품화된 것을 사서 쓰며, 대표적인 것은 사진필름에 쓰는 D - 76, 인화지에는 D - 72, 영화필름에는 D - 96으로 모두 코닥(Kodak)사의 제품이다.

현상액의 작용

현상액은 감광막 속의 할로겐화은 알갱이 가운데 빛을 받아 금속 은이 해리된 잠상 알갱이만을 골라 알갱이 전체를 금속 은으로 환원시키는데, 그렇게 생겨난 금속 은 알갱이는 검다. 원하는 수준의 환원이 이루어지면 현상 처리한 사진필름을 묽은 산으로 씻어 화학 반응을 중단시킨 뒤, 고정 과정에 들어간다.

반도체에서 현상액 용도

현상액은 반도체 제조 공정에서 중요한 역할을 하는 화학 용액입니다. 주로 포토레지스트를 제거하거나 패턴을 형성하는 데 사용된다.

디스플레이나 반도체 포토공정 과정에서 진행되는 과정 중 하나인 '현상 공정'은 사진을 현상하는 것과 유사한 방식이다.

포토공정 과정 중 PR(감광액, PhotoResist) 물질에 빛을 쏘아 빛을 받은 영역과 그렇지 않은 영역이 구분되면, 현상액(Developer)을 통해 원하지 않는 부분을 선택적으로 제거하는 것을 현상 공정이라고 한다.

한마디로 노광, 비노광이 구분된 PR 물질을 현상(Development) 하기 위해 알카리 등의 현상액에 담가 원하는 색, 모양 등을 구현하는 것이다.

감광 물질은 빛에 반응에 따라 Positive와 Negative 방식으로 분류된다.

Positive 방식은 빛에 노출된 부분이 현상액에 녹기 쉽게 화학구조가 변하는 것으로, 현상액을 투입할 경우 노광 과정에서 빛을 받은 부분이 제거된다.

Negative 방식은 반대로 빛에 노출된 부분의 감광물질이 더욱 단단해지는 것으로 빛을 받지 못한 부분을 현상액으로 제거하는 것이다.

현상 결과는 노광 시간과 Prebake 온도, 현상액 온도, 현상 온도, 현상 시간 등에 의해 결정된다.

현상 방법으로는 Nozzle로 현상액을 분사하는 스프레이 방식, 현상액을 기판 위에 공급해 표면 장력을 이용하는 Puddle 방식, 기판을 Bath에 담가 현상하는 Dip 방식이 있다.

참고자료

• 〈현상액〉, 《물리학백과》
• 〈현상액〉, 《화학대사전》
• 〈디스플레이 용어알기 46.현상 (Development)〉, 《삼성디스플에이》, 2020-02-13

같이 보기

• 감광액
• 도포
• 노광

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