광학 챕터 개요
이 챕터는 시뮬레이션 챕터와 이미지 센서 챕터를 읽기 전에 필요한 파동 광학의 기초를 다룹니다. 솔버에 종속되지 않으며, 여기 나오는 식과 직관은 어떤 전자기 해석법에서도 동일하게 성립합니다.
왜 파동 광학인가?
기하 광학(Geometrical Optics)은 빛을 직선 광선으로 보고 계면에서 굴절·반사만 다룹니다. 시스템의 모든 구조물이 파장보다 훨씬 클 때는 잘 맞지만, 현대 CMOS 이미지 센서에서는 이 가정이 깨집니다:
- 픽셀 피치 0.6–1.0 um은 가시광 파장(0.38–0.78 um)과 비슷한 크기입니다.
- 컬러 필터 어레이, 마이크로렌즈 어레이, DTI(Deep Trench Isolation)는 주기적인 서브파장 구조를 형성합니다.
- 반사 방지 코팅(ARC)과 BARL 스택은 간섭(Interference) 에 기반하며, 이는 광선 광학으로는 설명할 수 없습니다.
양자 효율, 크로스토크, 입사각 응답을 정확히 예측하려면 맥스웰 방정식을 직접 풀어야 합니다. 이 챕터는 그 준비 단계입니다.
이 챕터에서 다루는 내용
| 페이지 | 주제 | 핵심 내용 |
|---|---|---|
| 빛의 기초 | 파장, 굴절률, 편광, 흡수 | 이후 모든 페이지에서 사용하는 용어 |
| 전자기파 | 맥스웰 방정식, 평면파, 경계 조건 | 모든 솔버가 근사하는 지배 방정식 |
| 박막 광학 | 프레넬 계수, 다층 간섭, ARC 설계 | BARL과 ARC가 동작하는 원리 |
| 회절 | 주기 격자, 회절 차수, 블로흐 모드 | 서브파장 픽셀 구조에서 모달 해석이 필요한 이유 |
주변 페이지와의 경계
| 주변 페이지 | 차이점 |
|---|---|
| 광학 기초 입문 | 수식 없이 직관을 만듭니다. 이 챕터는 간결한 공식과 솔버 용어를 제공합니다. |
| 이미지 센서 광학 | 여기의 법칙을 마이크로렌즈, CFA, BARL, 실리콘, DTI에 적용합니다. |
| RCWA 설명 | 회절과 맥스웰 형식을 수치 알고리즘으로 바꿉니다. |
다른 챕터와의 연결
- 이미지 센서 챕터는 이 개념들을 BSI 픽셀의 적층 구조에 적용합니다.
- 시뮬레이션 챕터는 각 솔버가 맥스웰 방정식을 어떻게 이산화하여 수치 스킴으로 만드는지 보여줍니다.