TW201921124A - 經由非相干照明混合之用於對準的影像改善 - Google Patents
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Abstract
數個方法及數個設備係提供而決定在一無光罩微影系統中之實際特徵/記號位置及設計特徵/記號位置之間的一偏移。舉例來說,於一實施例中,提出一種方法,包括開啟一無光罩微影系統中之一相機快門。光從一鏡陣列中的一非相鄰鏡配置導引而朝向一第一基材層。於一相機上之第一基材層的一影像係擷取及累加。利用數個不同的非相鄰鏡配置重複地導引光及擷取數個影像,以覆蓋第一基材層上的相機之一完整視場。之後,相機快門係關閉以及累加之影像儲存於記憶體中。
Description
本揭露之數個實施例大體上是有關於無光罩微影領域,及更特別是有關於減少一基板上之對準記號及/或特徵的一實際位置的測量誤差。
微光刻技術一般係應用,以產生電特徵於基板上。光敏光阻劑通常係應用於基板之至少一表面。接著,光刻遮罩或圖案產生器暴露出光敏光阻劑之選擇區域來作為部份的圖案,光刻遮罩或圖案產生器像是微鏡陣列。光致使選擇區域中之光阻劑的化學變化,以準備此些選擇區域來用於接續之材料移除及/或材料添加製程而產生電特徵。基板上的電特徵之精準定位係決定電性互連的品質。
在製程期間,對準技術係應用來確保數層彼此的正確對準。一般來說,對準記號係應用於此些層中,以協助不同層中的特徵對準。增加對準記號之位置的辨識準確性可提供層之更準確的對準,且因而減少重疊誤差。
因此,此領域係需要增加對準層的準確性。
本揭露之數個實施例一般係有關於決定一基板上之對準記號及/或特徵的更準確位置。舉例來說,於一實施例中,提出一種方法,包括開啟一無光罩微影系統中之一相機快門。光從一鏡陣列中的一非相鄰鏡配置導引而朝向一第一基材層。於一相機上之第一基材層的一影像係擷取及累加。利用數個不同的非相鄰鏡配置重複地導引光及擷取數個影像,以覆蓋第一基材層上的相機之一完整視場(field-of-view,FOV)。之後,相機快門係關閉以及累加之影像儲存於記憶體中。
於另一實施例中,提出一種方法,此方法係開啟一無光罩微影系統中之一相機快門。當一基板移動時,來自至少一非相鄰鏡配置之光係導引至移動之基板。一相機中之數個影像係連續地擷取及累加,以覆蓋移動之基板上之一第一基材層上的一完整相機視場(field-of-view,FOV)。之後,關閉相機快門;以及儲存累加之影像於記憶體中。
於再另一實施例中,提出一種微影系統,包括一光源。一鏡陣列亦包括,而適用於具有一非相鄰鏡配置,以接收來自光源之光,且適用於朝向一基材層反射光。一分光器係適用於接收從鏡陣列反射之光及從基材層反射之光。一相機係耦接於分光器及適用於擷取及累加基材層上之數個影像,此些影像因從基材層反射光而為可見的。一處理器係耦接於光源及鏡陣列,以選擇非相鄰鏡配置、分光器、及相機。
本揭露之其他實施例係提供而包括具有類似於此處所述之設備及方法之特徵的其他方法、設備及系統。為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解,下文特舉實施例,並配合所附圖式詳細說明如下:
在下方的說明中,許多特定的細節係提出,以更加透徹了解本揭露。然而,如本技術領域中具有通常知識者將顯而易見,利用不同配置之多種改變可在不脫離本資料之範疇下達成。於其他例子中,熟知的數個特性不進行說明,以避免混淆本資料。因此,本揭露係不受限在示於說明書中的特定說明實施例,且所有這些替代實施例係意欲包括於所附的申請專利範圍之範疇中。
使用來照明對準記號及/或特徵之波長係不同於光阻劑所感應之波長。舉例來說,使用來曝光光阻劑以產生圖案的典型波長係為403 nm。因此,403 nm之波長係不用於在對準中照明。可使用來照明之波長的例子係為約400 m至約700 nm(排除約403 nm)。可使用於照明之一些典型的顏色係為紅色(約650 nm)、琥珀色(約570 nm至約620 nm)及藍色(約475 nm)。
第1圖繪示根據此處所揭露之系統100的透視圖。系統100包括微鏡陣列102、光源104、投射鏡片108、相機114、分光器109、及處理器116。系統100亦包括平台112。
處理器116控制光源104、相機114及微鏡陣列102。在微鏡陣列102中的數個鏡係藉由來自處理器116之訊號個別地控制。於一實施例中,微鏡陣列102可為DLP9500型之數位鏡裝置(digital mirror device),由德州(Tx)達拉斯(Dallas)之德州儀器公司(Texas Instruments Incorporated)製造。此些鏡可具有以許多不同方式配置之多個鏡。舉例來說,於一實施例中,此些鏡係配置成1920行及1080列。
開啟(turned ON)之鏡係於此定義成已由處理器116定位之鏡,以接收且再導引光朝向基板110。關閉(turned OFF)之鏡係於此定義成已由處理器116定位之鏡,使得鏡不朝向基板110傳遞光。在鏡陣列中之各鏡可裝配,以從被動位置(也就是關閉)可個別致動(或數位控制)到主動位置(也就是開啟)。
於一實施例中,處理器116送出指令至微鏡陣列102,用於至少一半隔離鏡配置來朝向基板110反射光。「配置(configuration)」及「圖案(pattern)」於此係可交換地使用。此處所使用之「半隔離鏡配置」係定義為一鏡配置,其中開啟及具有相鄰鏡之任何鏡係僅相鄰於關閉之鏡。當鏡係開啟時,鏡緊鄰於關閉之鏡。舉例來說,半隔離配置可包括例如是開啟、關閉、開啟等之一序列,或例如是開啟、關閉、關閉、開啟等之一序列。
相機114可包括光感應器(未繪示),舉例為電荷耦合裝置(charge coupling device),以讀取基板110上之至少一對準記號120來記錄(register)基板110至平台112及微鏡陣列102。相機114可耦接於處理器116,以有助於決定基板110上的對準記號及/或特徵之相對位置。
平台112可支撐基板110及相對於微鏡陣列102移動基板110。平台112使用至少一馬達118,以在X方向及/或Y方向中相對於微鏡陣列102移動基板110。平台112可亦包括至少一線性編碼器(未繪示),以提供有關於平台112在X方向及/或Y方向中之位置改變的位置資訊至處理器116。
光105從光路106中之微鏡陣列102的底表面107傳送通過投射鏡片108而朝向基板110。光103係從基板110反射,行經分光器109而朝向相機114。投射鏡片108可包括縮減比(reduction ratio),以減少光105在基板110上的尺寸。縮減比可在從2:1至10:1之範圍中。就此點而言,投射鏡片108可包括至少一透鏡,包括在基板110及微鏡陣列102之間的至少一凸表面及/或凹表面。投射鏡片108可包括高可傳性(transmissibility)之材料(舉例為石英),用於光105之數種波長,以聚焦光105於基板110上。
第2圖繪示根據此處所揭露實施例之朝向基板110導引之照明光線的例子。第2圖繪示具有對準記號202及對準記號203之基板110。非正交(也就是非垂直)於對準記號202之光線204係照明對準記號202。影像206係繪示出由非垂直的光線204照明的模擬效應。特別是,影像206中之光瞳(pupil)207係代表對準記號202之照明部份。光瞳207係從影像206之中心偏移。從影像摸擬之中心偏移的光瞳係表示對準記號之辨識位置從對準記號之實際位置偏移。
光線210表示正交於對準記號203之光。影像208係繪示由垂直光線210照明之模擬效應。特別是,影像208包括光瞳209,光瞳209位於影像208的中心。在影像208中位於中央的光瞳209係表示所辨識之光瞳209位置與光瞳209的實際位置幾乎沒有偏移或沒有偏移。
第3圖繪示基板110上之對準記號202及因非正交的光線204所致使的位置偏移的另一視圖。為了簡化,第3圖僅繪示出在一個維度中的位置偏移(也就是沿著X軸(也就是「Δx」)。第3圖繪示非正交的光可產生偏移,此偏移可亦受到影像焦點改變影響(以「Δf」表示)。
第4A、4B、4C、及4D圖繪示分別在不同焦點水平面(focus levels)由隔離鏡反射之正交光所照明的模擬的影像400、404、402、及406。因為各影像400、404、402、及406係利用正交之光擷取,此些影像之各者中的光瞳係位於中心。
繪示於第4A圖中的光瞳401係大於光瞳405、403及407。隨著光瞳的尺寸增加,未正交於照明之影像的光總量也增加。從光瞳401之中心的光的半徑係大於光瞳405、403及407中之光的半徑。在光瞳之外圍上的光係不正交於對準記號120之表面。光瞳之半徑越大,外圍及光瞳中之非正交之光的總量越大。
相較於光瞳401,第4C圖中之光瞳403係為在不同焦點之模擬影像。相較於光瞳401,光瞳403亦具有較小的半徑及較少的非正交之光。在第4D圖中,光瞳407在光瞳403之焦點的上方具有正散焦(defocus);及於第4B圖中,光瞳405在光瞳403之焦點的下方具有負散焦。雖然光瞳401、405、403、及407具有不同的焦點,第4A、4B、4C、及4D圖繪示出因正交之光所產生的影像係對焦點變化相對不靈敏。
第5圖繪示根據此處所揭露實施例之半隔離圖案產生系統500之高階方塊圖,半隔離圖案產生系統500用以減少因焦點變化及樣本厚度導致之位置偏移誤差。舉例來說,半隔離圖案產生系統500係適用於在執行第6及7圖之方法中使用。半隔離圖案產生系統500包括處理器510及記憶體504,記憶體504用以儲存控制程式及類似者。
在數種實施例中,記憶體504亦包括數個程式,選擇及改變半隔離圖案配置(舉例為「半隔離圖案模組512」)。於其他實施例中,記憶體504包括數個程式506,用以控制平台112之運動。
處理器510與傳統的支援電路508及協助執行儲存於記憶體504中之程式506的電路互相配合,支援電路508例如是電源、時脈電路、快取記憶體及類似者。如此一來,可預期的是,此處所討論之作為軟體程序(software processes)的一些製程步驟可從儲存裝置(舉例為光學驅動機、軟碟機、磁碟驅動器等)載入及在記憶體504中應用,且由處理器510操作。因此,本揭露之數種步驟及方法可儲存於電腦可讀取媒體上。半隔離圖案產生系統500亦包含輸入輸出電路502。輸入輸出電路502形成數種功能元件之間的介面,此些功能元件與匹配系統及微鏡控制系統通訊,以載入及顯示微鏡陣列上之半隔離圖案。
雖然第5圖繪示半隔離圖案產生系統500,且半隔離圖案產生系統500係程式化以根據本揭露執行數種控制功能,名稱電腦係不僅限於本領域中所意指為電腦的該些積體電路,但廣泛地意指電腦、處理器、微控制器、微電腦、可程式邏輯控制器、特定應用積體電路(application specific integrated circuits)、及其他可程式電路,且此些名稱於此係可交換地使用。此外,雖然係繪示一個半隔離圖案產生系統500,該圖式係僅針對簡潔之目的。可理解的是,此處所述之各方法可藉由軟體改變而在分離之系統中或相同之系統中使用。
於一實施例中,相機114擷取相機114中之影像。當相機快門開啟時,開啟之第一個鏡配置係照明基板及擷取影像。相機114擷取之影像係像素化,因為相機中之各像素係作為感測器,部份之相機像素將沒有接收從基板反射之光(也就是因為一些鏡係關閉之故)。當快門係開啟時,其他鏡配置係開啟來照明基板;及相機114擷取像素化影像。所累加之各影像可亦意指為「圖框(frame)」。快門係關閉,及擷取之影像係藉由結合各圖框來累加。於一實施例中,相機快門保持開啟,及在相機快門關閉之後,影像係在相機114中累加及處理。於另一實施例中,相機快門係針對各圖框關閉及開啟;及累加之影像係送至處理器116來進行處理。
在影像取得之後,執行影像處理。我們也知道對準記號之形狀,及我們關聯(correlate)相機上之影像與已知的對準設計。關聯係提供相對於相機114之視場(FOV)的中心之概略位置。基於相對於相機114之FOV之中心的影像之位置,對準記號之位置可決定出來。因為對準記號之設計係為已知,對準記號之邊緣可偵測出來,以決定影像中之對準記號的形狀。對準記號之已處理影像可與設計記號比較。
第6圖繪示根據此處所揭露實施例之減少對準記號及/或特徵之位置偏移的方法600之一實施例。在方塊602,相機114上之相機快門係開啟,以擷取來自基板110之發光部份的影像。
在方塊604,來自光源104之光105係導引而朝向微鏡陣列102之底表面107上的鏡陣列。處理器116已經開啟鏡陣列中之一些鏡及關閉一些鏡,以產生半隔離圖案配置。舉例來說,第一個鏡可開啟及緊鄰於此鏡之此些鏡係關閉(使得序列係為開啟、關閉、開啟、關閉等)。開啟之鏡係導引光朝向基板110,及從基板110反射之光係暴露出來,光可照明對準記號。關閉之鏡沒有導引光朝向基板110。照明之基板110上的對準記號120或特徵之該些部份係由實質上正交於基板之照明部份的光所完成。
於方塊606,相機114開始擷取及累加對準記號120之照明部份之影像。於方塊608,在影像擷取及累加期間,處理器116改變目前之半隔離圖案配置成不同的半隔離圖案配置。舉例來說,不同的半隔離圖案配置可為第一鏡關閉及第二鏡開啟(使得序列係為關閉、開啟、關閉、開啟等)。因為半隔離圖案配置係為不同,基板110上之對準記號120的不同部份係照明。相機114擷取及累加對準記號120之照明部份的影像。處理器116重複地改變半隔離圖案配置,以在相機FOV中照明對準記號120的不同部份,及擷取和累加照明部份之影像,直到相機114之完整FOV係覆蓋。
在全部的半隔離圖案係載入及顯示於微鏡上之後,相機114上之相機快門係在方塊610關閉。相機上所擷取及累加的影像係形成相機114 FOV中之對準記號120的完整圖片。影像係接著儲存於記憶體504中及在處理器510中處理,以找出相機FOV中之對準記號的位置。例如是關聯或邊緣偵測之影像處理演算法可使用,以找出對準記號之位置。
第7圖繪示根據此處所揭露實施例之偵測對準記號及/或特徵的位置偏移之方法700的實施例。在方塊702,在從基板110之發光部份擷取及累加相機114中之影像的準備中,相機114上之相機快門係開啟。在方塊704,在相機快門開啟時,處理器116係如上所述的相對於微鏡陣列102移動平台112。處理器116導引平台112,以在一方向中緩慢地移動(也就是以允許擷取所有影像的速度移動),此方向平行於X方向及/或平行於Y方向。
在方塊706,來自光源104之光105係導引而朝向微鏡陣列102之底表面107上的鏡陣列。處理器116已經開啟鏡陣列中之一些鏡及關閉一些鏡,以產生半隔離圖案配置。舉例來說,第一個鏡可開啟及緊鄰該鏡之此些鏡係關閉(使得序列係為開啟、關閉、開啟、關閉等)。開啟之鏡係導引光朝向基板110上之對準記號120。照明之基板110上的對準記號120或特徵之該些部份係由實質上正交於基板之照明部份的光所完成。至少一非相鄰鏡配置係在平台112正在移動時照明。於一實施例中,數個非相鄰鏡配置(也就是處理器116改變目前的半隔離圖案配置成為至少一其他隔離圖案配置)係在平台112正在移動時開啟。
在方塊708,相機114持續地擷取及累加相機114中之對準記號120之照明部份的影像。擷取的影像係為照明之對準記號120的該些部份。在此製程期間,全部擷取之影像係於相機中累加,以產生在相機FOV中取樣的一影像。在方塊710,相機快門係關閉,以停止影像於相機114上的影像累加。影像係接著儲存於記憶體504中及於處理器510中處理,以找到在相機FOV中之對準記號的位置。例如是關聯或邊緣偵測之影像處理演算法可使用,以找到對準記號的位置。
雖然數個方面已於此處說明為透過減少對準記號之實際位置中的測量誤差而利用數個方法及數個系統來增加層對準的準確性,此些說明係不意欲以任何方式限制此處所述之本資料的範圍。
綜上所述,雖然本發明已以實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本發明之精神和範圍內,當可作各種之更動與潤飾。因此,本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧系統
102‧‧‧微鏡陣列
103、105‧‧‧光
104‧‧‧光源
106‧‧‧光路
107‧‧‧底表面
108‧‧‧投射鏡片
109‧‧‧分光器
110‧‧‧基板
112‧‧‧平台
114‧‧‧相機
116、510‧‧‧處理器
118‧‧‧馬達
120、202、203‧‧‧對準記號
204、210‧‧‧光線
206、208、400、402、404、406‧‧‧影像
207、209、401、403、405、407‧‧‧光瞳
500‧‧‧半隔離圖案產生系統
502‧‧‧輸入輸出電路
504‧‧‧記憶體
506‧‧‧程式
508‧‧‧支援電路
512‧‧‧半隔離圖案模組
600、700‧‧‧方法
602-610、702-710‧‧‧方塊
Δf‧‧‧偏移
Δx‧‧‧位置偏移
為了使本揭露的上述特徵可詳細地瞭解,簡要摘錄於上之本揭露之更特有的說明可理解,參照係以此處之數個實施例達成,部份之此些實施例係繪示於所附之圖式中。然而,值得注意的是,針對本揭露可承認其他等效實施例而言,所附之圖式僅繪示出本揭露之典型實施例且因而不視為其之範圍限制。
第1圖繪示根據此處所揭露實施例之設備的透視圖。
第2圖繪示根據此處所揭露實施例之朝向基板導引之照明光線的例子。
第3圖繪示因未正交於基板之光致使基材層上的對準記號位置偏移的例子。
第4A、4B、4C、及4D圖繪示模擬的影像,模擬的影像在不同焦點水平面(focus levels)由隔離鏡反射之正交光所照明。
第5圖繪示根據此處所揭露實施例之半隔離圖案產生系統的高階方塊圖,半隔離圖案產生系統用以減少基板上之對準記號及/或特徵之實際位置的測量誤差。
第6圖繪示根據此處所揭露實施例之偵測層偏移之方法的一實施例。
第7圖繪示根據此處所揭露實施例之偵測層偏移之方法的一實施例。
為了有助於了解,相同之參考編號已經在可行處使用,以表示通用於圖式之相同元件。
Claims (19)
- 一種方法,包括: 開啟一無光罩微影系統(maskless lithography system)中之一相機快門; 導引來自一鏡陣列中的一非相鄰鏡配置之光朝向一第一基材層; 於一相機上擷取及累加該第一基材層之一影像; 利用複數個不同的非相鄰鏡配置重複該導引及該擷取,以覆蓋該第一基材層上的該相機之一完整視場(field-of-view,FOV); 關閉該相機快門;以及 儲存累加之該些影像於記憶體中。
- 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中該非相鄰鏡配置係為開啟以接收光的一鏡相鄰於不接收光之關閉的一鏡之一交替模式。
- 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中該非相鄰鏡配置係為開啟以接收光的一鏡跟隨有不接收光之關閉的二鏡的一重複序列。
- 如申請專利範圍第1項所述之方法,更包括: 藉由利用影像處理,從該第一基材層之累加之該些影像測量該第一基材層上之複數個實際記號位置; 比較用於該第一基材層之複數個設計記號位置與該些實際記號位置;以及 從用於該第一基材層之該些設計記號位置之該比較來決定該第一基材層上之該些實際記號位置的一偏移。
- 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中該光之一波長係不同於使用於蝕刻之光的一波長。
- 如申請專利範圍第1項所述之方法,更包括: 開啟該相機快門; 導引來自該非相鄰鏡配置之光朝向一第二基材層,該第二基材層位於該第一基材層之頂部上; 持續地擷取及累加該第二基材層之一影像; 利用不同的非相鄰鏡配置重複該導引及該擷取,以覆蓋該第二基材層上的該相機之該完整視場;以及 關閉該相機快門。
- 如申請專利範圍第6項所述之方法,更包括: 利用影像處理,從該第二基材層之累加之該些影像測量該第二基材層上之複數個實際記號位置,以決定該相機之該完整視場中的該些實際記號位置; 比較用於該第二基材層之複數個設計記號位置與該些實際記號位置;以及 從用於該第二基材層之該些設計記號位置之該比較來決定該第二基材層上之該些實際記號位置的一偏移。
- 如申請專利範圍第6項所述之方法,更包括: 從該第二基材層之累加之該些影像測量該第二基材層上之複數個實際記號位置; 比較用於該第一基材層之複數個設計記號位置及該第二基材層上之該些實際記號位置;以及 從用於該第一基材層之該些設計記號位置之該比較來決定一偏移,以對準該第二基材層上之該些實際記號位置於該第一基材層上之該些設計記號位置。
- 一種方法,包括: 開啟一無光罩微影系統(maskless lithography system)中之一相機快門; 移動一基板; 導引來自至少一非相鄰鏡配置之光至移動之該基板; 連續地擷取及累加一相機中之複數個影像,以覆蓋移動之該基板上之一第一基材層上的一完整相機視場(field-of-view,FOV); 關閉該相機快門;以及 儲存累加之該些影像於記憶體中。
- 如申請專利範圍第9項所述之方法,更包括: 藉由利用影像處理,從該第一基材層之累加之該些影像測量該第一基材層上之複數個實際記號位置; 比較用於該第一基材層之複數個設計記號位置與該些實際記號位置;以及 從用於該第一基材層之該些設計記號位置之該比較來決定該第一基材層上之該些實際記號位置的一偏移。
- 如申請專利範圍第9項所述之方法,其中該光之一波長係不同於使用於蝕刻之光的一波長。
- 如申請專利範圍第9項所述之方法,更包括: 移動該基板; 開啟該相機快門; 導引來自該至少一非相鄰鏡配置之光至移動之該基板; 連續地擷取及累加複數個其他影像,以覆蓋移動之該基板上之一第二基材層上的該完整視場; 關閉該相機快門;以及 儲存累加之該些其他影像於該記憶體中。
- 如申請專利範圍第12項所述之方法,更包括: 利用影像處理,從該第二基材層之累加之該些其他影像測量該第二基材層上之複數個實際記號位置; 比較用於該第二基材層之複數個設計記號位置與該第二基材層上之該些實際記號位置;以及 從用於該第二基材層之該些設計記號位置之該比較來決定該第二基材層上之該些實際記號位置的一偏移。
- 如申請專利範圍第12項所述之方法,更包括: 藉由利用影像處理,從該第二基材層之累加之該些其他影像測量該第二基材層上之複數個實際記號位置; 比較用於該第一基材層之複數個設計記號位置及該第二基材層上之該些實際記號位置;以及 從用於該第一基材層之該些設計記號位置之該比較來決定一偏移,以對準該第二基材層上之該些實際記號位置於該第一基材層上之該些設計記號位置。
- 一種微影系統,包括: 一光源; 一鏡陣列,適用於具有一非相鄰鏡配置,以接收來自該光源之光,且適用於朝向一基材層反射該光; 一分光器,適用於接收從該鏡陣列反射之該光及從該基材層反射之該光; 一相機,耦接於該分光器及適用於擷取及累加該基材層上之複數個影像,該些影像因從該基材層反射該光而為可見的;以及 一處理器,耦接於該光源及該鏡陣列,以選擇該非相鄰鏡配置、該分光器、及該相機。
- 如申請專利範圍第15項所述之微影系統,更包括: 一平台,適用於支撐該基材層,其中該平台之一位置係相對於該基材層固定,該平台係適用接收來自該處理器之複數個指令,以在該相機擷取該些影像時在平行於一X軸之一方向及平行於一Y軸之一方向的至少一者中移動。
- 如申請專利範圍第15項所述之微影系統,其中擷取之該些影像係為該基材層上之一對準記號及一特徵之其中一者。
- 如申請專利範圍第15項所述之微影系統,其中該處理器係適用於在該相機擷取該些影像時改變該非相鄰鏡配置成至少一其他非相鄰鏡配置。
- 如申請專利範圍第15項所述之微影系統,其中, 該鏡陣列係適用於接收來自該光源之該光且反射該光朝向一不同基材層; 該分光器係適用於接收從該不同基材層反射之該光;以及 該相機係適用於接收及累加該不同基材層上之複數個其他影像,該些其他影像係因從該不同基材層反射而為可見的。
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