DE102005007280B4 - Method for determining a critical dimension of a laterally structured layer - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Bestimmen einer kritischen Dimension einer lateral strukturierten Schicht (10) auf einem Substrat, mit folgenden Schritten:
a) Erzeugen (102) der lateral strukturierten Schicht (10) mit einer Testmarke (78) auf dem Substrat (12) mit einer Schichtfläche (14) mit einer ersten und einer zweiten Kante (16, 18), die einander gegenüberliegen, und mit einer schichtfreien Fläche (24) mit einer dritten und einer vierten Kante (26, 28), die einander gegenüberliegen, wobei die Schichtfläche (14) mit der ersten und der zweiten Kante (16, 18) an schichtfreie Bereiche (20, 22) des Substrats (12) angrenzt, wobei die schichtfreie Fläche (24) mit der dritten und der vierten Kante (26, 28) an Bereiche (30, 32) angrenzt, in denen das Substrat (12) die Schicht (10) aufweist, wobei die erste, zweite, dritte und vierte Kante (16, 18, 26, 28) nebeneinander und zueinander parallel angeordnet sind, wobei die erste, zweite, dritte und vierte Kante (16, 18, 26, 28) eine Gruppe...Method for determining a critical dimension of a laterally structured layer (10) on a substrate, comprising the following steps:
a) producing (102) the laterally structured layer (10) with a test mark (78) on the substrate (12) with a layer surface (14) having a first and a second edge (16, 18) facing each other, and having a layerless surface (24) having a third and a fourth edge (26, 28) facing each other, the layer surface (14) having the first and second edges (16, 18) being bonded to non - layered regions (20, 22) of the Substrate (12), the non-layered area (24) having the third and fourth edges (26, 28) adjacent portions (30, 32) in which the substrate (12) comprises the layer (10) first, second, third and fourth edges (16, 18, 26, 28) are arranged side by side and parallel to each other, wherein the first, second, third and fourth edges (16, 18, 26, 28) form a group.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bestimmen einer kritischen Dimension einer lateral strukturierten Schicht.The The present invention relates to a method for determining a critical dimension of a laterally structured layer.
Mikroelektronische und mikromechanische Bauelemente werden mit immer kleineren Strukturgrößen hergestellt. Zur Qualitätskontrolle und zur Verbesserung der Ausbeute werden während des Herstellungsprozesses kritische Dimensionen gemessen. Wenn dabei festgestellt wird, dass eine kritische Dimension eine vorbestimmte Anforderung nicht erfüllt, beispielsweise nicht einen Sollwert aufweist oder nicht innerhalb eines erwünschten Intervalls liegt, sind verschiedene Konsequenzen möglich. Wenn die kritische Dimension an einer Fotolack- bzw. Resist-Maske, einer Imid- oder einer anderen Maske bestimmt wurde, bevor deren laterale Struktur, beispielsweise durch Ätzen, in das Substrat übertragen wurde, kann diese Maske abgewaschen und erneut (lithographisch) erzeugt werden. Wenn die kritische Dimension an einer bereits unveränderlich erzeugten Struktur des Substrats gemessen wurde, kann dieses aus dem Produktionsprozess entfernt werden, um die Kosten für eine weitere Prozessierung zu vermeiden.microelectronic and micromechanical components are produced with ever smaller feature sizes. For quality control and improve the yield during the manufacturing process measured critical dimensions. If it is found that a critical dimension does not satisfy a predetermined requirement, for example does not have a setpoint or not within a desired one Interval, various consequences are possible. If the critical dimension on a photoresist or resist mask, a Imid or another mask was determined before their lateral Structure, for example by etching, transferred to the substrate this mask can be washed off and again (lithographically) be generated. If the critical dimension at an already immutable produced structure of the substrate was measured, this can be made removed from the production process to cover the cost of another Avoid processing.
Herkömmlich wird eine kritische Dimension typischerweise durch Abtasten bzw. Erfassen einer Testmarke oder einer anderen lateralen Struktur mit bekannten Abmessungen durch ein Rasterelektronenmikroskop bestimmt. Diese Methode ist jedoch nicht immer geeignet, beispielsweise weil elektrostatische Aufladungen an dicken nicht leitenden Schichten, wie Imid, zu Bildverzerrungen führen. Außerdem sind Rasterelektronenmikroskope in Anschaffung und Betrieb teuer.Conventionally a critical dimension typically by sensing a test mark or other lateral structure with known Dimensions determined by a scanning electron microscope. These However, method is not always suitable, for example because electrostatic Charges on thick non-conductive layers, such as Imid, cause image distortion to lead. Besides, they are Scanning electron microscopes expensive to buy and operate.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein einfaches und kostengünstiges Verfahren zum Bestimmen einer kritischen Dimension anzugeben, welches sich insbesondere auch bei Imid-Strukturen anwenden lässt.The Object of the present invention is a simple and inexpensive Specify a method for determining a critical dimension, which especially applicable to imide structures.
Die
Peter van Zant beschreibt in seinem Buch „Microchip Fabrication" (4. Auflage, McGraw-Rill, 2000) auf den Seiten 252, 253, 256 eine Aufarbeitung von Wafern nach einer Inspektion, ohne dabei auf konkrete Formen von Testmarken einzugehen.Peter van Zant describes in his book "Microchip Fabrication" (4th edition, McGraw-Rill, 2000) on pages 252, 253, 256 a processing of wafers after a Inspection without going into concrete forms of test marks.
Die
Die
Die
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst.These The object is achieved by a method according to claim 1.
Bevorzugte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.preferred Trainings are in the dependent claims Are defined.
Die vorliegende Erfindung wird verwendet zur Erzeugung einer Testmarke auf einem Substrat. Die Testmarke umfasst eine erste Fläche bzw. eine Schichtfläche, innerhalb derer das Substrat die Schicht aufweist, und eine zweite Fläche bzw. eine schichtfreie Fläche, innerhalb derer das Substrat die Schicht nicht aufweist. Die erste Fläche weist eine erste Kante und eine zweite Kante auf, die einander gegenüber liegen und mit denen die erste Fläche an Bereiche angrenzt, in denen das Substrat die Schicht nicht aufweist. Die zweite Fläche weist eine dritte Kante und eine vierte Kante auf, die einander gegenüber liegen und mit denen die zweite Fläche an Bereiche angrenzt, in denen das Substrat die Schicht aufweist. Die vier Kanten sind nebeneinander und parallel angeordnet. Die relativen Abstände der vier Kanten sind indirekte Funktionen der kritischen Dimension oder sogar mit derselben identisch.The The present invention is used to generate a test mark on a substrate. The test mark comprises a first area or a layer area, within which the substrate has the layer, and a second one area or a layer-free surface, within which the substrate does not have the layer. The first area has a first edge and a second edge which face each other and with those the first surface adjacent to areas where the substrate does not have the layer. The second area has a third edge and a fourth edge that face each other across from and with which the second area adjoins areas in where the substrate has the layer. The four edges are side by side and arranged in parallel. The relative distances of the four edges are indirect Functions of the critical dimension or even identical with it.
Die Testmarke wird vorzugsweise so erzeugt, dass der Abstand zwischen der ersten Kante und der zweiten Kante und der Abstand zwischen der dritten Kante und der vierten Kante gleich sind, wenn die kritische Dimension ihren Sollwert aufweist. Dies bedeutet, dass der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Kante und der Abstand zwischen der dritten und der vierten Kante insoweit bzw. in dem Maße gleich sind, wie die kritische Dimension ihren Sollwert aufweist oder anders ausgedrückt insoweit voneinander abweichen, wie die kritische Dimension von ihrem Sollwert abweicht.The Test mark is preferably generated so that the distance between the first edge and the second edge and the distance between the third edge and the fourth edge are equal if the critical Dimension has its setpoint. This means that the distance between the first and the second edge and the distance between the third and the fourth edge in so far or to the same degree are how the critical dimension has its set point or otherwise expressed to that extent differ as the critical dimension of deviates from their nominal value.
Zum Bestimmen der kritischen Dimension wird die Testmarke erfasst bzw. abgebildet, beispielsweise lichtmikroskopisch. Anhand des Abbilds der Testmarke werden die Mitte zwischen der ersten und der vierten Kante und die Mitte zwischen der zweiten und der dritten Kante bestimmt. Diese Mitten sind strenggenommen zu den Kanten parallele Geradenabschnitte. Der Abstand der Mitte zwischen der ersten und der vierten Kante und der Mitte zwischen der zweiten und der dritten Kante ist ein Maß für die kritische Dimension. Er entspricht der Abweichung der kritischen Dimension von deren Sollwert.To determine the critical dimension, the test mark is detected or imaged, for example by light microscopy. Based on the image of the test mark, the center between the first and the fourth edge and the middle between the second and the third edge are determined. These centers are strictly related to the edges of parallel lines sections. The distance of the center between the first and fourth edges and the center between the second and third edges is a measure of the critical dimension. It corresponds to the deviation of the critical dimension from its nominal value.
Vorzugsweise sind sowohl die erste Fläche als auch die zweite Fläche L-förmig und liegen einander so gegenüber, dass ihre Schenkel wie die Seiten eines Quadrats angeordnet sind. Jeder Schenkel der ersten Fläche und jeder Schenkel der zweiten Fläche ist trapezförmig und weist somit zwei einander gegenüberliegende parallele Kanten auf. Die Testmarke weist damit insgesamt zwei Gruppen mit jeweils vier untereinander parallelen Kanten auf. Für jede Gruppe kann, wie oben beschrieben, ein Abstand der Mitte zwischen den beiden äußeren Kanten der Gruppe von der Mitte zwischen den beiden inneren Kanten der Gruppe als Maß für die kritische Dimension bestimmt werden. Die kritische Dimension bzw. ihre Abweichung von ihrem Sollwert kann somit in zwei zueinander senkrechten Richtungen bestimmt werden.Preferably are both the first surface as also the second surface L-shaped and face each other, that their legs are arranged like the sides of a square. Each leg of the first surface and each leg of the second surface is trapezoidal and thus has two opposite ones parallel edges on. The test brand thus has a total of two groups each with four mutually parallel edges. For each group can, as described above, a distance of the middle between the two outer edges the group of the middle between the two inner edges of the Group as a measure of the critical Dimension be determined. The critical dimension or its deviation from its nominal value can thus be in two mutually perpendicular directions be determined.
Die linearen Abmessungen der Testmarke, insbesondere die Abstände der Kanten, können wesentlich größer sein als die kritische Dimension. Vorzugsweise weist die Testmarke lineare Abmessungen in der Größenordnungen von einigen μm auf und ist deshalb ohne weiteres mit sichtbarem Licht lichtmikroskopisch erfassbar. Jede Kante erzeugt bei einer lichtmikroskopischen Abbildung ein Intensitätsprofil mit einer Unschärfe in der Größenordnung der Wellenlänge des verwendeten Lichts. Durch einen Fit einer mathematischen Modellfunktion an dieses Intensitätsprofil kann der Ort jeder Kante bis auf wenige nm genau bestimmt werden. Die Testmarke ermöglicht somit eine Bestimmung einer kritischen Dimension mit einer Genauigkeit von wenigen nm, ohne dass die Testmarke mit einer entsprechenden räumlichen Auflösung erfasst werden müsste, beispielsweise durch ein Rasterelektronenmikroskop. Ein Vorteil der Testmarke besteht somit darin, dass sie mit relativ einfachen und kostengünstigen Mitteln erfassbar ist.The linear dimensions of the test mark, in particular the distances of the Edges, can be much larger as the critical dimension. Preferably, the test mark has linear dimensions in the orders of magnitude of a few μm and is therefore readily optical microscopic with visible light detectable. Each edge is created by a light microscopic picture an intensity profile with a blur in the order of magnitude the wavelength the light used. Through a fit of a mathematical model function to this intensity profile The location of each edge can be determined exactly down to a few nm. The test brand allows thus a determination of a critical dimension with an accuracy of a few nm, without the test mark with a corresponding spatial resolution would have to be recorded for example, by a scanning electron microscope. An advantage The test brand is thus that they are relatively simple and cost-effective Means is detectable.
Vorzugsweise wird die oben beschriebene Testmarke mit L-förmigen Flächen, die in der Form eines quadratischen Rahmens angeordnet sind, so dimensioniert, dass sie einer herkömmlichen Testmarke zur Bestimmung des Overlays bzw. des Lageversatzes der Abbildungen zweier Masken ähnelt. Herkömmliche Lagerversatz-Testmarken bestehen aus einem quadratischen Rahmen bzw. einer quadratischen Öffnung, die durch eine erste Maske erzeugt wird und einer (quadratischen) Fläche, die mit einer zweiten Maske erzeugt wird. Diese Fläche ist zentrisch zu dem Rahmen bzw. der Öffnung angeordnet, wenn die beiden Masken ohne relativen Lageversatz auf das Substrat abgebildet wurden. Für derartige Testmarken existieren automatische Lageversatz-Messeinrichtungen, welche die Testmarken lichtmikroskopisch erfassen und für beide Hauptrichtungen der Testmarke die Abstände der Mitte zwischen den äußeren, durch die erste Maske erzeugten Kanten von der Mitte zwischen den inneren, durch die zweite Maske erzeugten Kanten als Maß für den relativen Lageversatz der Abbildungen der beiden Masken bestimmen.Preferably becomes the test mark described above with L-shape surfaces, which are arranged in the form of a square frame, so dimensioned that they are a conventional test mark for the determination of the overlay or the positional offset of the mappings of two masks. conventional Bearing offset test marks consist of a square frame or a square opening, which is generated by a first mask and a (square) Area, which is generated with a second mask. This area is arranged centrally to the frame or the opening when the masks without relative position offset on the substrate shown were. For such test marks exist automatic positional displacement measuring devices, which record the test marks by light microscopy and for both Main directions of the test mark the distances of the middle between the outer, through the first mask created edges from the middle between the inner, edges generated by the second mask as a measure of the relative positional offset determine the images of the two masks.
Wenn die Testmarke und insbesondere ihre linearen Abmessungen einer herkömmlichen Lageversatz-Testmarke hinreichend ähnlich sind, kann sie automatisiert und entsprechend kostengünstig durch eine Lageversatz-Messeinrichtung ausgewertet werden. Der von der Lageversatz-Messeinrichtung ausgegebene Messwert wird dann nicht als relativer Lageversatz zwischen den Abbildungen zweier Masken, sondern als Maß für die Abweichung der kritischen Dimension von ihrem Sollwert interpretiert.If the test mark and in particular its linear dimensions of a conventional Positional offset test mark are sufficiently similar, it can be automated and accordingly inexpensive be evaluated by a positional displacement measuring device. The of The measured value outputted from the positional displacement measuring device does not then become as a relative positional shift between the mappings of two masks, but as a measure of the deviation the critical dimension of its setpoint.
Durch die lichtmikroskopische Erfassung bzw. Erfassbarkeit der Testmarke wird auch eine Reihe von Problemen vermieden, die mit der Erfassung durch ein Rasterelektronenmikroskop einhergehen. Als Beispiel sei hier eine Erfassung einer kritischen Dimension in einer Imid-Schicht erwähnt, wie sie zur Strukturierung der letzten Kontaktebene bzw. Terminal-Via-Ebene eines Halbleiterbauelements häufig verwendet wird. Die kleinsten, in einer Imid-Schicht erzeugbaren Öffnungen sind mindestens 10 μm groß. Es ist jedoch schwierig, mit den Rasterelektronenmikroskopen, die herkömmlich für die Bestimmung der kritischen Dimension verwendet werden, derart große Strukturen mit der erforderlichen Präzision zu erfassen. Da Imid-Schichten elektrisch isolierend und in der Regel relativ dick sind, werden sie vom Elektronenstrahl elektrostatisch aufgeladen. Diese Aufladung wiederum führt zu einer Verzerrung durch das Rasterelektronenmikroskop erzeugten Bildes. Beide Probleme werden dadurch vermieden, indem anstelle eines Rasterelektronenmikroskops ein Lichtmikroskop verwendet wird.By the light-microscopic detection or detectability of the test mark It also avoids a number of problems associated with capturing through accompanied by a scanning electron microscope. As an example, be here a detection of a critical dimension in an imide layer mentioned, as for structuring the last contact level or terminal via level of a semiconductor device often used becomes. The smallest openings that can be generated in an imide layer are at least 10 μm in size. It is however difficult with the scanning electron microscopes conventionally for the determination critical dimension, such large structures with the required precision capture. Since imide layers are electrically insulating and in the Usually relatively thick, they are electrostatically from the electron beam charged. This charge in turn leads to a distortion the scanning electron microscope generated image. Both problems will be thereby avoided by replacing a scanning electron microscope a light microscope is used.
Bevorzugte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert. Es zeigen:preferred Further developments of the present invention are defined in the dependent claims. Show it:
Die
Testmarke umfasst eine erste Fläche bzw.
Schichtfläche
Die
Testmarke umfasst ferner eine zweite Fläche bzw. schichtfreie Fläche
Die
Testmarke wird, vorzugsweise lichtmikroskopisch, abgetastet bzw.
erfasst. Das zweidimensionale Abbild der Testmarke bzw. die ortsabhängige Intensität des durch
die Testmarke gestreuten oder reflektierten Lichts wird in der Richtung
parallel zu den Kanten
Die
Testmarke wird vorzugsweise so erzeugt, dass der Abstand der ersten
Kante
Der
Abstand zwischen der Mitte M1 und der Mitte
M2 ist eine monotone Funktion der Abweichung der
kritischen Dimension von ihrem Sollwert. Näherungsweise ist der Abstand
zwischen der Mitte M1 und der Mitte M2 gleich der Abweichung der kritischen Dimension
von ihrem Sollwert. Durch Bestimmung der x-Koordinaten x1,
x2, x3, x4 der Kanten
Die
Schichtfläche
Die
L-förmige
Schichtfläche
Bei
der lichtmikroskopischen Erfassung der Testmarke werden die Positionen
bzw. Koordinaten der Kanten
Jede dieser x- bzw. y-Koordinaten kann so mit einer Genauigkeit von wenigen nm oder besser ermittelt werden.each this x or y coordinates can be so with an accuracy of a few nm or better.
Aus
den Koordinaten der Kanten
Bei
der oben anhand der
Vorzugsweise
erfolgen die Erfassung und Auswertung der Testmarke durch eine Lageversatz-Messeinrichtung.
Diese interpretiert die erste Kante
Bei
der in
Das
Verhältnis
zwischen dem Urbild
In
der Regel wird durch die in
Alternativ
wird die Testmarke auf die oben anhand der
Die
Teststruktur
Im
Idealfall weist an einem fertigen Chip die kritische Dimension ihren
Sollwert auf oder weicht von diesem nur geringfügig ab. Der Abstand zwischen
der ersten Kante
In
einem neunten Schritt
Es
ist offensichtlich, dass für
das vorstehend beschriebene Verfahren auch andere Testmarken verwendbar
sind als die oben anhand der
- 1010
- lateral strukturierte Schichtlaterally structured layer
- 1212
- Substratsubstratum
- 1414
- Schichtflächelayer surface
- 1616
- erste Kantefirst edge
- 1818
- zweite Kantesecond edge
- 2020
- BereichArea
- 2222
- BereichArea
- 2424
- schichtfreie Flächelayer-free area
- 2626
- dritte Kantethird edge
- 2828
- vierte Kantefourth edge
- 3030
- BereichArea
- 3232
- BereichArea
- 3434
- Maximummaximum
- 3636
- Maximummaximum
- 3838
- Maximummaximum
- 4040
- Maximummaximum
- M1 M 1
- erste Mittefirst center
- M2 M 2
- zweite Mittesecond center
- 4242
- fünfte Kantefifth edge
- 4444
- sechste Kantesixth edge
- 4646
- siebte Kanteseventh edge
- 4848
- achte Kanteeighth edge
- 5252
- erste Messfensterfirst measurement window
- 5454
- zweites Messfenstersecond measurement window
- 5656
- drittes Messfensterthird measurement window
- 5858
- viertes Messfensterfourth measurement window
- 6262
- fünftes Messfensterfifth measurement window
- 6464
- sechstes Messfenstersixth measurement window
- 6666
- siebtes Messfensterseventh measurement window
- 6868
- achtes Messfenstereighth measurement window
- 7272
- Lithographiemaskelithography mask
- 7474
- Abbildungseinrichtungimaging device
- 7676
- Chipchip
- 7878
- Testmarketest mark
- 8080
-
Urbild
der Testmarke
78 Prototype of the test brand78 - 102102
- erster Schrittfirst step
- 104104
- zweiter Schrittsecond step
- 106106
- dritter Schrittthird step
- 108108
- vierter Schrittfourth step
- 110110
- fünfter Schrittfifth step
- 112112
- sechster Schrittsixth step
- 114114
- siebter Schrittseventh step
- 116116
- achter Schritteight step
- 118118
- neunter Schrittninth step
- 120120
- zehnter Schritttenth step
- 122122
- elfter Schritteleventh step
- 141141
- erster Schenkelfirst leg
- 142142
- zweiter Schenkelsecond leg
- 241241
- dritter Schenkelthird leg
- 242242
- vierter Schenkelfourth leg
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200510007280 DE102005007280B4 (en) | 2005-02-17 | 2005-02-17 | Method for determining a critical dimension of a laterally structured layer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200510007280 DE102005007280B4 (en) | 2005-02-17 | 2005-02-17 | Method for determining a critical dimension of a laterally structured layer |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102005007280A1 DE102005007280A1 (en) | 2006-11-02 |
DE102005007280B4 true DE102005007280B4 (en) | 2009-06-10 |
Family
ID=37084878
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE200510007280 Expired - Fee Related DE102005007280B4 (en) | 2005-02-17 | 2005-02-17 | Method for determining a critical dimension of a laterally structured layer |
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---|---|
DE (1) | DE102005007280B4 (en) |
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-
2005
- 2005-02-17 DE DE200510007280 patent/DE102005007280B4/en not_active Expired - Fee Related
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Title |
---|
Peter van Zant: "Microchip Fabrication", 4. Aufl., McGraw-Hill, 2000, ISBN 0-07-135636-3, S. 252, 253,256 * |
Peter van Zant: "Microchip Fabrication", 4. Aufl., McGraw-Hill, 2000, ISBN 0-07-135636-3, S. 252, 253,256 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102005007280A1 (en) | 2006-11-02 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: QIMONDA AG, 81739 MUENCHEN, DE |
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8364 | No opposition during term of opposition | ||
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: POLARIS INNOVATIONS LTD., IE Free format text: FORMER OWNER: QIMONDA AG, 81739 MUENCHEN, DE Owner name: INFINEON TECHNOLOGIES AG, DE Free format text: FORMER OWNER: QIMONDA AG, 81739 MUENCHEN, DE |
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R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: POLARIS INNOVATIONS LTD., IE Free format text: FORMER OWNER: INFINEON TECHNOLOGIES AG, 85579 NEUBIBERG, DE |
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |