KR20070054019A - Method of retouching a extreme ultraviolet radiation mask using a atomic force microscopy lithography - Google Patents
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원자힘 현미경 리소그래피 기술을 이용한 극자외선 마스크 수정 방법이 제공된다. 이 방법은 기판 상에 반사형 다층박막을 형성하고, 상기 다층박막 상에 흡수체 패턴을 형성하는 단계를 포함한다. 원자힘 현미경을 이용하여 탐침과 상기 다층박막 사이에 전계를 인가하여 흡수체 패턴의 결함을 수정하는 산화막을 형성한다. 상기 다층박막은 반도체 또는 금속으로 형성된 캐핑층을 포함하고, 상기 원자힘 현미경을 이용하여 상기 반도체 또는 금속 캐핑층을 산화시켜 원하는 위치에 산화막을 형성할 수 있다.Provided are methods for modifying extreme ultraviolet masks using atomic force microscopy lithography techniques. The method includes forming a reflective multilayer thin film on a substrate and forming an absorber pattern on the multilayer thin film. Using an atomic force microscope, an electric field is applied between the probe and the multilayer thin film to form an oxide film that corrects defects in the absorber pattern. The multilayer thin film may include a capping layer formed of a semiconductor or a metal, and may form an oxide film at a desired position by oxidizing the semiconductor or metal capping layer by using the atomic force microscope.
AFM, 극자외선, 반사형 마스크, AFM, extreme ultraviolet, reflective mask,
Description
도 1 및 도 2는 원자힘 현미경 리소그래피 기술을 설명하기 위한 도면.1 and 2 illustrate atomic force microscopy lithography techniques.
도 3 및 도 4는 극자외선 마스크의 국지적 수정 방법을 설명하기 위하여 본 발명의 일실시예를 나타낸 도면.3 and 4 illustrate one embodiment of the present invention to illustrate a method for local modification of an extreme ultraviolet mask.
도 5 및 도 6은 극자외선 마스크의 광역 수정 방법을 설명하기 위하여 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 도면.5 and 6 are views showing another embodiment of the present invention to explain a wide area correction method of an extreme ultraviolet mask.
도 7 및 도 8은 각각 산화막 두께에 대한 반사율과, 반사율에 대한 패턴의 선폭 변화를 나타낸 그래프.7 and 8 are graphs showing changes in reflectance of the oxide film thickness and line width of the pattern of the reflectance, respectively.
본 발명은 반도체 제조용 마스크의 패턴 수정 방법에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 극자외선 마스크의 수정 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for correcting a pattern of a mask for semiconductor manufacture, and more particularly to a method for correcting an extreme ultraviolet mask.
반도체 소자의 제조 공정 중 리소그래피(lithography) 공정은 감광막을 도포한 기판 상에 빛을 비춰 회로 패턴을 형성시키는 반도체의 핵심 공정기술로서, 광 원으로 레이저를 사용하고 있으나 미세선폭이 축소됨에 따라 광학적으로 한계에 부딪히고 있다. 이에 따라 극자외선(extreme ultraviolet; EUV), 전자빔(electron beam), X-레이, 이온빔 등의 새로운 광원이 모색되고 있으며, 이 가운데 극자외선과 전자빔이 차세대 노광 기술 방식으로 각광을 받고 있다.Lithography is a key process technology for semiconductors that forms circuit patterns by shining light on a substrate coated with a photoresist. A lithography process uses a laser as a light source, but optically as the fine line width is reduced. It is hitting the limit. Accordingly, new light sources such as extreme ultraviolet (EUV), electron beam, X-ray, and ion beam are being sought. Among them, extreme ultraviolet light and electron beam are spotlighted by the next-generation exposure technology.
현재 사용되고 있거나 연구개발 중인 리소그래피 공정은 KrF(248㎚)광원 또는 ArF(193㎚)광원을 사용하고, 블랭크 기판 상에 크롬 등의 차광막 패턴이 형성된 투과형 마스크를 사용한다. 그러나, EUV 리소그래피 기술에서는 파장이 13.4nm에 이르는 전자기파를 광원으로 사용하는데, 짧은 파장을 갖는 광원은 흡수도가 매우 커서 투과형 마스크를 사용할 수 없기 때문에 EUV 리소그래피 기술은 종래와는 달리, 반사형(또는 거울형)의 포토마스크를 사용한다.Lithography processes currently in use or under development use KrF (248 nm) light sources or ArF (193 nm) light sources, and use transmissive masks in which light-shielding film patterns such as chromium are formed on a blank substrate. However, EUV lithography uses electromagnetic waves with wavelengths of up to 13.4 nm as light sources. EUV lithography techniques are reflective (or Mirror type photomask is used.
극자외선 노광공정에 사용되는 반사형 마스크는 브래그(Bragg) 반사를 가능하게 하는 반사형 다층박막 미러라 할 수 있다. 다층박막 미러는 굴절율 등 광학적 특성의 차이가 큰 Mo층과 Si층의 적층 구조를 이용하고 있으며, Mo/Si 다층 박막보다 우수한 반사도를 갖는 다층 박막을 제작하기 위하여 여러 가지 다른 물질을 이용하여 다층 박막을 제작하고 있다. 예컨대, 미국특허 제6,229,652호에서는 Mo2C/Be 다층 박막 구조를 제시하고 있고, 미국특허 제6,228,512호에는 MoRu/Be 다층 박막 구조를 제시하고 있다. 상기 다층 박막 상에 웨이퍼 상에 흡수체 패턴을 형성하여 반사형 마스크에서 반사되는 빛을 이용하여 웨이퍼 상에 패턴을 전사한다.The reflective mask used in the extreme ultraviolet exposure process may be referred to as a reflective multilayer thin film mirror that enables Bragg reflection. The multilayer thin film mirror uses a laminated structure of Mo and Si layers having a large difference in optical properties such as refractive index, and a multilayer thin film using various materials to produce a multilayer thin film having better reflectivity than the Mo / Si multilayer thin film. Is making. For example, US Pat. No. 6,229,652 suggests a Mo2C / Be multilayer thin film structure, and US Pat. No. 6,228,512 presents a MoRu / Be multilayer thin film structure. An absorber pattern is formed on the wafer on the multilayer thin film to transfer the pattern onto the wafer using light reflected from the reflective mask.
한편, 극자외선 마스크의 흡수체 패턴을 형성함에 있어서, 종래의 전자선 리 소그래피 기술의 공정 한계를 극복하기 위하여 원자힘 현미경(AFM; Atomic Force Microscopy) 산화법을 이용한 리소그래피 기술이 제안되었다.Meanwhile, in forming an absorber pattern of an extreme ultraviolet mask, a lithography technique using atomic force microscopy (AFM) oxidation has been proposed to overcome the process limitations of the conventional electron beam lithography technique.
도 1에 도시된 것과 같이, 실리콘 또는 금속 기판(10) 상에 산화막 캐핑층(12)이 형성되어 있는 기판 상에 원자힘 현미경의 탐침(14)을 근접시키고, 상기 탐침(14)과 기판 사이에 물기둥(warter column; 16)이 형성된 상태에서 전계를 인가하면, 산소 이온이 전기장의 영향으로 기판으로 유도되어 상기 산화막 캐핑층(12)을 지나 실리콘 또는 금속 기판(10)에 이르게된다. 상기 기판(10)에 도달한 산소 이온은 실리콘 또는 금속과 반응하여 도 2에 도시된 것과 같이 산화막(12a)을 형성한다. 원자힘 현미경을 이용한 산화법은 다층박막 미러 상에 흡수체막을 형성하고, 상기 흡수체막을 관통하는 산화막을 형성한 다음 상기 산화막을 제거함으로써 흡수체 패턴을 형성한다.As shown in FIG. 1, a
한편, 반사형 마스크에서도 투과형 마스크와 마찬가지로 마스크를 제작하는 과정에서 흡수체 패턴에 결함이 발생할 수 있다. 마스크의 결함은 흡수체 패턴이 있어야할 부분에 패턴이 형성되지 않은 클리어 결함(clear defect)와 흡수체 패턴이 없어야 할 부분에 패턴이 형성된 다크 결함(dark defect)로 구분될 수 있다. 다크 결함은 이온빔을 이용하여 결함 부위를 제거하는 방법이 사용되고, 클리어 결함은 W(CO)6 FIB-CVD등의 방법을 흡수체 패턴을 형성하는 방법이 사용되고 있다. 그러나, 이러한 물리적인 결함 수정 방법은 하부의 미러가 이온 빔에 의해 손상되는 문제를 유발할 수 있어 치유 불가능한 새로운 결함이 마스크에 가해지는 결과를 가져 올 수 있다.In the reflective mask, a defect may occur in the absorber pattern in the process of manufacturing the mask, similarly to the transmissive mask. The defects of the mask may be classified into a clear defect in which a portion of the absorber pattern should not be formed and a dark defect in which a pattern is formed in the portion where the absorber pattern should be absent. The dark defect is a method of removing a defect site using an ion beam, and the clear defect is a method of forming an absorber pattern by a method such as W (CO) 6 FIB-CVD. However, this physical defect correction method may cause a problem that the underlying mirror is damaged by the ion beam, resulting in a new non-healing defect applied to the mask.
본 발명은 결함부위 이외의 하부 기판에 손상이 가해지지 않는 극자외선 마스크 수정 방법을 제공하는데 있다.The present invention provides a method for modifying an extreme ultraviolet mask in which no damage is applied to a lower substrate other than a defective part.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 마스크의 국지적 결함 뿐만 아니라 영역별 패턴 균일도를 높일 수 있는 마스크 수정 방법을 제공하는데 있다.Another technical problem to be achieved by the present invention is to provide a mask correction method that can increase the pattern uniformity of each region as well as the local defect of the mask.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 원자힘 현미경을 이용한 산화막 형성을 통하여 극자외선 마스크를 수정하는 방법을 제공한다. 이 방법은 기판 상에 반사형 다층박막을 형성하고, 상기 다층박막 상에 흡수체 패턴을 형성하는 단계를 포함한다. 원자힘 현미경을 이용하여 탐침과 상기 다층박막 사이에 전계를 인가하여 흡수체 패턴의 결함을 수정하는 산화막을 형성한다.In order to achieve the above technical problem, the present invention provides a method of modifying an extreme ultraviolet mask by forming an oxide film using an atomic force microscope. The method includes forming a reflective multilayer thin film on a substrate and forming an absorber pattern on the multilayer thin film. Using an atomic force microscope, an electric field is applied between the probe and the multilayer thin film to form an oxide film that corrects defects in the absorber pattern.
상기 다층박막은 반도체 또는 금속으로 형성된 캐핑층을 포함하고, 상기 원자힘 현미경을 이용하여 상기 반도체 또는 금속 캐핑층을 산화시켜 원하는 위치에 산화막을 형성할 수 있다.The multilayer thin film may include a capping layer formed of a semiconductor or a metal, and may form an oxide film at a desired position by oxidizing the semiconductor or metal capping layer by using the atomic force microscope.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이다. 또한, 층이 다른 층 또는 기판 "상"에 있다고 언급되어지는 경우에 그것은 다른 층 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 층이 개재될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided to ensure that the disclosed subject matter is thorough and complete, and that the spirit of the present invention to those skilled in the art will fully convey. In the drawings, the thicknesses of layers and regions are exaggerated for clarity. In addition, where a layer is said to be "on" another layer or substrate, it may be formed directly on the other layer or substrate, or a third layer may be interposed therebetween. Portions denoted by like reference numerals denote like elements throughout the specification.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 극자외선 마스크의 국지적 패턴 수정 방법을 설명하기 위한 도면들이다.3 and 4 are views for explaining a local pattern correction method of the extreme ultraviolet mask according to the present invention.
도 3을 참조하면, 기판 상에 반사형 다층박막(50)을 형성한다. 상기 다층박막(50)은 굴절율 등 광학적 특성의 차이가 큰 Mo층과 Si층의 적층 구조를 이용하거나, Mo2C/Be 또는 MoRu/Be의 적층구조를 이용하여 형성할 수 있다. 상기 다층박막(50) 상에 반도체 또는 금속으로 형성된 캐핑층(52)을 형성한다. 예컨대, 상기 캐핑층(52)은 실리콘(Si), 크롬(Cr), 탄탈럼(Ta), 티타늄(Ti), 갈륨비소(GaAs) 및 알루미늄(Al) 등 금속 또는 반도체로 형성할 수 있으며, 그 상부에 산화막 캐핑층(54)을 형성하여 하부층을 보호할 수도 있다.Referring to FIG. 3, a reflective multilayer
상기 상기 캐핑층(52, 54) 상에 흡수체막을 형성하고, 상기 흡수체막을 전자선 리소그래피 기술 등의 패턴 기술을 이용하여 패터닝하여 흡수체 패턴(56)을 형성한다. 상기 흡수체 패턴(56)은 탄탈럼(Ta) 또는 크롬(Cr)막으로 형성할 수 있으며, 그 하부에 루테늄(Ru) 또는 실리콘 산화막(SiO2) 버퍼층을 더 형성하여 다크 결함을 제거할 때 하부층의 손상을 방지하는 역할을 할 수도 있다.An absorber film is formed on the
이 때, 상기 흡수체 패턴의 일부(56a)가 형성되지 않는 클리어 결함이 발생 할 수 있다. 상기 클리어 결함은 라인 형상의 패턴에서 라인이 끊어지거나, 복잡한 구조에서 형상이 변형되는 등 다양한 형태로 일어날 수 있다.At this time, a clear defect may occur in which a part 56a of the absorber pattern is not formed. The clear defect may occur in various forms such as a line break in a line-shaped pattern or a shape deformed in a complex structure.
도 4를 참조하면, 원자힘 현미경의 탐침(cantilever)를 원하는 부분의 캐핑층(52) 상부에 위치하고, 물기둥이 형성된 상태에서 상기 탐침(58)에 전압을 인가한다. 이 때, 상기 탐침(58)과 상기 캐핑층(52) 사이에 인가된 전기장에 의해 산소 이온이 상기 산화물 캐핑층(54)을 지나 캐핑층(52)의 계면이 이르러 산화 반응이 일어난다. 결과적으로, 상기 캐핑층(52) 상에 소정의 두께 및 폭을 가지는 산화막(60)이 형성된다.Referring to FIG. 4, a cantilever of an atomic force microscope is positioned on an upper portion of a
이 방법을 사용하면, 전압을 조절하여 20㎚ 정도의 미세한 산화막(60)을 형성할 수 있고, 상기 산화막(60)은 노광광의 반사율을 감소시켜 흡수체 패턴(56)의 결함을 보정하는 역할을 한다. 더 나아가서, 상기 산화막(60)의 두께 및 선폭을 임의로 조절할 수 있기 때문에 상기 산화막(60)을 반사광의 도우즈 감소가 요구되는 마스크의 일부 영역에 형성하여 반사율을 감소시킴으로써 영역별로 반사광의 도우즈를 다르게 설정한 효과를 얻을 수도 있다.Using this method, it is possible to form a
도 5 및 도 6은 반사광의 도우즈를 다르게 설정한 효과를 이용하여 웨이퍼에 형성되는 패턴의 균일도를 향상시킬 수 있는 극자외선 마스크의 광역 보정방법을 설명하기 위한 도면들이다.5 and 6 are views for explaining a method for correcting a wide area of an extreme ultraviolet mask that can improve the uniformity of a pattern formed on a wafer by using an effect of differently setting doses of reflected light.
도 5를 참조하면, 첫번째 실시예와 마찬가지로, 다층박막(50) 상에 캐핑층(52), 산화물 캐핑층(54) 및 흡수체 패턴(156)을 형성한다. 마스크의 광역 보정 방법은 동일한 패턴이 소정의 피치로 형성되는 노광 마스크에 효과적으로 적용될 수 있다. 상기 흡수체 패턴(156)을 형성한 이후 검사과정에서 상기 흡수체 패턴(156)이 마스크 상에서 동일한 선폭과 동일한 피치로 형성되어야 함에도 불구하고, 영역별로 산포를 가질 수 있다. 예컨대, 일부 영역에서는 흡수체 패턴(156)의 선폭이 디자인된 선폭에 비해 가늘게 형성되어 웨이퍼에 전사되는 라인 패턴의 선폭이 가늘어질 뿐만 아니라 반사되는 빛의 도우즈도 그에 비례하여 증가하여 웨이퍼에 전사되는 선폭이 더욱 더 가늘어질 수도 있다. 이는, 웨이퍼 상에 형성된 패턴 선폭의 영역별 산포를 증가시키는 결과를 가져와 특성 산포 또는 증가되는 문제를 일으킨다. 또한, 영역별 패턴의 피치 및 패턴 밀도가 다른 경우에는 패턴 밀도가 낮은 영역에서 반사되는 빛의 도우즈가 높고, 패턴 밀도가 높은 영역에서 반사되는 빛의 도우즈는 상대적으로 낮다. 웨이퍼 상에 동일한 선폭의 패턴이 전사하는 경우에도, 조사되는 빛의 도우즈에 따라 선폭이 달라진다. 이로 인하여, 패턴 밀도가 낮은 영역은 빛의 도우즈가 높기 때문에 선폭이 줄어들고, 패턴 밀도가 높은 영역은 빛의 도우즈가 낮기 때문에 선폭이 증가된다. 이러한 이유로 마스크 상에 디자인된 패턴이 웨이퍼 상에 동일하게 전사되지 않는 문제가 발생할 수 있다. 빛의 도우즈에 따른 선폭의 변화는 어느정도 예측해서 디자인 보정을 통해 해결할 수도 있으나, 실제 노광공정을 실시하기 전에는 정확하게 예측하기 어려운 문제가 있다.Referring to FIG. 5, similarly to the first embodiment, a
도 6을 참조하면, 본 발명은 원자힘 현미경 산화법을 이용하여 산화막을 반사형 마스크에 형성함으로써, 반사광의 반사율을 감소시켜 웨이퍼에 조사되는 빛의 도우즈를 낮출 수 있다. 즉, 요구되는 선폭에 비해 흡수체 패턴(156)이 가늘게 형성된 영역, 또는 패턴 밀도가 낮은 영역에 산화막(160)을 형성하여 반사율을 낮춘 다. 이로 인해, 산화막(160)이 형성된 영역이 전사되는 웨이퍼 상의 영역에는 도우즈가 낮아진 빛이 조사되고, 산화막(160)이 형성되지 않은 영역이 전사되는 웨이퍼 상의 영역에는 정상 도우즈의 빛이 조사된다.Referring to FIG. 6, according to the present invention, an oxide film is formed on a reflective mask using atomic force microscopy, thereby reducing the reflectance of the reflected light to lower the dose of light irradiated onto the wafer. That is, the
도 7에 도시된 것과 같이, 웨이퍼 상에 조사되는 노광광의 도우즈는 패턴의 선폭에 영향을 준다. 예컨대, 라인-스페이스 패턴의 포지티브 노광 공정에서 스페이스의 폭은 노광광의 도우즈에 비례하여 노광광의 도우즈가 높을 수록 스페이스의 폭이 늘어난다. 반사형 마스크에서 노광광의 도우즈는 마스크에 반사되는 빛의 반사율에 따라 변경될 수 있다. 따라서, 도 8에 도시된 것과 같이, 반사형 마스크의 반사율이 높으면 높을 수록 웨이퍼 상에 형성된 라인형 패턴 사이의 스페이서 폭이 증가하며, 반사율이 약 1% 증가할 때 스페이서 폭은 약 1.42㎚ 증가하는 것을 알 수 있다. 이를 이용하는 경우 반사율을 조절함으로써 웨이퍼에 조사되는 빛의 도우즈를 변경할 수 있고, 도우즈를 조절함으로써 패턴의 선폭을 조절할 수 있기 때문에, 흡수체 패턴(156)의 선폭이 가늘어진 부분이 전사된 패턴의 선폭은 좀더 증가되고, 웨이퍼에 조사되는 노광광의 도우즈는 패턴 밀도에 따른 산포가 줄어들어 패턴 불량이 보정될 수 있다.As shown in Fig. 7, the dose of exposure light irradiated on the wafer affects the line width of the pattern. For example, in the positive exposure process of the line-space pattern, the width of the space increases in proportion to the dose of the exposure light, and the width of the space increases as the dose of the exposure light increases. In the reflective mask, the dose of exposure light may be changed according to the reflectance of the light reflected by the mask. Therefore, as shown in FIG. 8, as the reflectance of the reflective mask is higher, the spacer width between the linear patterns formed on the wafer increases, and when the reflectance increases by about 1%, the spacer width increases by about 1.42 nm. It can be seen that. In this case, since the dose of light irradiated onto the wafer can be changed by adjusting the reflectance, and the line width of the pattern can be adjusted by adjusting the dose, the portion where the line width of the
도 8에 도시된 것과 같이, 반사율은 산화막의 두께에 따라 변화된다. 산화막의 두께는 탐침과 기판 사이에 인가되는 전압으로 조절하는 것이 가능하기 때문에 원하는 반사율을 얻기 위해서 산화막 두께를 조절하는 것이 용이하다. 따라서, 웨이퍼에 형성되는 패턴의 산포를 고려하여 이를 보정하는데 적절한 두께의 산화막을 형성함으로써 반사형 노광마스크의 광역 보정이 가능할 수 있다.As shown in Fig. 8, the reflectance is changed depending on the thickness of the oxide film. Since the thickness of the oxide film can be adjusted by the voltage applied between the probe and the substrate, it is easy to adjust the oxide film thickness to obtain a desired reflectance. Therefore, the wide area correction of the reflective exposure mask may be possible by forming an oxide film having a thickness suitable for correcting the scattering of patterns formed on the wafer.
상술한 것과 같이 본 발명에 따르면, 흡수체 패턴이 형성되어야할 부분에 패턴이 형성되지 않은 경우 산화막을 형성하여 빛의 반사율을 감소시킴으로써 패턴을 수정할 수 있다.As described above, according to the present invention, when the pattern is not formed at the portion where the absorber pattern is to be formed, the pattern may be modified by reducing the reflectance of light by forming an oxide film.
또한, 어떠한 원인으로 인해 흡수체 패턴이 선폭에 산포가 발생한 경우 패턴의 선폭이 가늘게 형성된 영역에 산화막을 형성하여 반사율을 감소시킴으로써 웨이퍼에 전사되는 패턴의 선폭을 증가시켜 산포를 줄일 수 있다.In addition, when the absorber pattern is scattered in the line width due to some cause, an oxide film is formed in the region where the line width of the pattern is thinned to decrease the reflectance, thereby increasing the line width of the pattern transferred to the wafer, thereby reducing the spread.
더 나아가서, 패턴 밀도에 따라 웨이퍼에 조사되는 빛의 도우즈 편차가 발생하는 것을 마스크 상에 산화막을 형성하여 반사율을 조절함으로써 막을 수 있기 때문에 패턴 밀도에 따른 산포 및 패턴 변형을 줄일 수 있다.Furthermore, since an oxide film is formed on the mask to adjust the reflectance to prevent the dose deviation of the light irradiated onto the wafer according to the pattern density, scattering and pattern deformation according to the pattern density can be reduced.
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2005
- 2005-11-22 KR KR1020050111968A patent/KR20070054019A/en not_active Application Discontinuation
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Legal Events
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WITN | Withdrawal due to no request for examination |