BARL Optimization Benchmark 리포트

생성일: 2026-06-11. generic 1.0 um BSI stack에서 COMPASS TMM solver로 생성.

이 리포트는 BARL cookbook recipe를 재현 가능한 benchmark로 승격한다. single-layer Si3N4 두께, two-layer SiO2/HfO2 grid를 sweep하고, 대표 design을 같은 400-700 nm wavelength grid에서 비교한다.

요약

• cf_green과 silicon 사이의 550 nm ideal ARC index는 2.5148이고, Si3N4 quarter-wave thickness는 67.9612 nm다.
• single-layer Si3N4 sweep 최적점은 70 nm이며 mean R=0.0604다.
• two-layer SiO2/HfO2 grid 최적점은 SiO2 5 nm / HfO2 65 nm이며 mean R=0.0627다.
• 이 candidate set의 최선 design은 no BARL 대비 mean reflection을 0.029 absolute 줄인다.

Planar proxy

이 리포트는 TMM planar green-stack benchmark다. BARL screening과 reflection trend에는 적합하지만 lateral Bayer geometry, microlens focusing, metal-grid diffraction, crosstalk는 포함하지 않는다.

Candidate spectra

Single-layer sweep

Two-layer sweep

Design scorecard

Design	role	layers	total nm	mean R	max R	R@550	mean A	energy residual
No BARL	baseline	none	0	0.0895	0.3656	0.0091	0.6492	1.11e-16
Default 4-layer	sample default	sio2 10 nm / hfo2 25 nm / sio2 15 nm / si3n4 30 nm	80	0.0698	0.2213	0.2213	0.6345	1.11e-16
Si3N4 quarter-wave	analytic	si3n4 68 nm	67.9612	0.0605	0.1788	0.1788	0.6274	1.11e-16
Best single Si3N4	sweep best	si3n4 70 nm	70	0.0604	0.1766	0.1766	0.6272	0
Best SiO2/HfO2	sweep best	sio2 5 nm / hfo2 65 nm	70	0.0627	0.195	0.195	0.6294	1.11e-16

해석

• BARL tuning은 R@550 하나가 아니라 broadband reflection을 최적화해야 한다. Quarter-wave layer는 좋은 seed지만 color-filter와 planarization phase가 포함되면 자동으로 broadband optimum이 되지는 않는다.
• 기본 sample BARL은 예시 process stack이지 보장된 optimum이 아니다. 이 리포트는 간단한 sweep alternative와 비교해 그 점을 명시한다.
• two-layer optimum은 SiO2 sweep의 lower boundary에 걸려 있다. 다음 local search에서는 더 얇은 SiO2 또는 HfO2-only variant를 확인하는 것이 좋다.
• TMM BARL candidate를 고른 뒤에는 patterned RCWA check를 돌려야 한다. metal grid와 microlens가 apparent optimum을 이동시킬 수 있기 때문이다.

재생성

uv run python scripts\generate_barl_optimization_report.py

생성 metric은 docs/public/reports/barl-optimization/barl_optimization_metrics.json에 저장된다.