KR19990084736A - Exposure focus alignment method of wafer - Google Patents
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Abstract
포커스 정렬용 웨이퍼에 오차측정용 눈금을 형성하고, 상기 포커스 정렬용 웨이퍼 상에 매스크 정렬 패턴을 노광하여 형성한 후 상기 웨이퍼에 형성된 매스크 패턴과 오차측정용 눈금의 정렬 상태를 확인하여 그 오차눈금만큼 정렬 노광기의 기울기 및 좌표값을 보상하여 조정함으로써, 정렬 노광기의 포커스 보정치를 보다 정확하고 신속하게 산출할 수 있고, 보정눈금으로 인하여 보정 데이터를 규격화하는 것이 가능하여 작업자의 숙련도와 관계없이 포커스의 보정 정밀도를 높일 수 있고, 또한 보정시간을 단축하여 작업의 효율성을 증대시킬 수 있는 웨이퍼의 노광 포커스 정렬 방법에 관한 것이다.An error measurement scale is formed on a focus alignment wafer, and a mask alignment pattern is formed on the focus alignment wafer by exposing the mask alignment pattern, and then the alignment state of the mask pattern formed on the wafer and the error measurement scale is checked to be equal to the error scale. By compensating and adjusting the tilt and coordinate values of the alignment exposure machine, the focus correction value of the alignment exposure machine can be calculated more accurately and quickly, and the correction data can be standardized due to the calibration scale so that the focus can be corrected regardless of the skill of the operator. An exposure focus alignment method of a wafer capable of increasing accuracy and shortening a correction time to increase work efficiency.
Description
본 발명은 정렬 노광기(Aligner)의 포커스(focus)를 정렬하는 방법에 관한 것으로서, 특히 웨이퍼 처리 공정 중 정렬 노광기(Aligner)에서 웨이퍼와 매스크 패턴(Mask Pattern)을 정렬할 때 웨이퍼와 매스크의 포커스 정렬을 보다 단시간에 고정도로 수행할 수 있는 웨이퍼의 노광 포커스 정렬 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of aligning the focus of an alignment exposure apparatus, and in particular, focus alignment of a wafer and a mask when aligning a wafer and a mask pattern in an alignment exposure system during a wafer processing process. The present invention relates to an exposure focus alignment method of a wafer which can be performed with high accuracy in a short time.
웨이퍼 처리 공정은, 제조 공정을 통해 생성된 웨이퍼에 감광액(photo resist)을 도포하고, 상기 감광액이 도포된 웨이퍼와 설계 공정을 통해 제작된 매스크 패턴을 정렬 노광기에서 정렬시킨 후 노광시킨다.In the wafer treatment process, a photoresist is applied to a wafer generated through a manufacturing process, and the photoresist-coated wafer and a mask pattern manufactured through a design process are aligned and exposed in an alignment exposure machine.
상기 웨이퍼와 매스크 패턴을 정렬한 후 자외선에 노출(노광)시키면, 웨이퍼 상의 감광액은 매스크에 설계된 패턴의 이외의 부분(positive 방식)만 자외선과 반응하여 웨이퍼 상에 소정의 회로 패턴을 찍게 된다.When the wafer and the mask pattern are aligned and exposed to ultraviolet light (exposure), the photoresist on the wafer reacts only with a portion of the pattern designed for the mask (positive method) with the ultraviolet light to form a predetermined circuit pattern on the wafer.
이때, 정렬 노광기의 광학렌즈의 변형이나 웨이퍼 척(chuck; 정렬 노광기에서 웨이퍼를 안착하는 기구)의 거리나 기울기에 의해 매스크와 웨이퍼의 포커스가 틀어질 경우 정확한 매스크 패턴의 현상이 어려워진다.At this time, when the focus of the mask and the wafer is shifted due to the deformation of the optical lens of the alignment exposure machine or the distance or inclination of the wafer chuck (mechanism for seating the wafer in the alignment exposure machine), accurate mask pattern development becomes difficult.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 종래에는, 정렬 노광기의 척에 감광액이 도포된 웨이퍼를 안착시키고, 상기 척을 임의의 기울기 값을 가지고 조정한 후 별도의 포커스 확인용 매스크(Grating Mask, Beta Mask)를 장착하여 자외선에 노출시켜 현상한 후 웨이퍼를 식각하면, 도 1 및 도 2와 같이 웨이퍼(1)의 다양한 위치에 매스크 패턴(3)이 형성된다.In order to solve the above problems, conventionally, a photosensitive liquid coated wafer is placed on the chuck of an alignment exposure machine, and the chuck is adjusted with an arbitrary inclination value, and then a separate focus check mask (Grating Mask, Beta Mask) is used. When the wafer is etched after being exposed to ultraviolet rays and developed, the mask pattern 3 is formed at various positions of the wafer 1 as shown in FIGS. 1 and 2.
이때, 점검자는 웨이퍼(1) 상에 나타난 패턴(3)을 보고 척의 보상값을 임의로 정해 정렬 노광기에 입력하여 설비가 내부적으로 보상되어 포커스에 의한 틀어짐을 방지한다.At this time, the inspector looks at the pattern 3 appearing on the wafer 1 and arbitrarily determines the compensation value of the chuck and inputs it to the alignment exposure device to prevent the equipment from compensating internally due to focus.
하지만, 처음에 도 1과 같이 웨이퍼의 노광 포커스가 정상적으로 이루어지면 별다른 문제가 없으나, 도 2a,2b,2c,2d와 같이 웨이퍼(1)의 노광 포커스가 틀어지면 점검자에 따라 보상값이 상호 다르게 유추되어 척의 위치가 다르게 조정되며 또, 올바르게 정렬되었는지 확인하기 위하여 조정과 정렬 및 노광 작업을 여러번 반복하여 수행함으로써, 정렬 노광기의 포커스 위치를 조정해야만 했다.However, if the exposure focus of the wafer is normally performed as shown in FIG. It was necessary to adjust the focus position of the alignment exposure machine by repeating the adjustment, alignment and exposure operations several times to confirm that the position of the chuck was adjusted differently and aligned correctly.
따라서, 종래에는 상기 도 2와 같이 웨이퍼의 정렬 포커스가 틀어지면, 정확한 보상값의 산출 정도는 숙련자일 경우에는 한번에 조정되는 경우가 있으나 초보자일 경우에는 보상값을 산정하기가 매우 어려워 몇 번의 작업을 반복하여야 하는 시간적인 손실과 작업의 정밀도가 낮아 비효율적인 문제점이 있었다.Therefore, in the related art, when the alignment focus of the wafer is changed as shown in FIG. 2, the accuracy of calculating the correct compensation value may be adjusted at a time by a skilled person, but it may be very difficult to calculate a compensation value by a beginner. There was a problem of inefficiency due to the time loss that must be repeated and the precision of the work.
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 포커스 정렬용 웨이퍼에 오차측정용 눈금을 형성하고, 상기 포커스 정렬용 웨이퍼 상에 매스크 정렬 패턴을 노광하여 형성한 후 상기 웨이퍼에 형성된 매스크 패턴과 오차측정용 눈금의 정렬 상태를 확인하여 그 오차눈금만큼 정렬 노광기의 기울기 및 좌표값을 보상하여 조정함으로써, 웨이퍼의 노광 포커스를 단시간에 고정도로 정렬할 수 있는 웨이퍼의 노광 포커스 정렬 방법을 제공하는 데 있다.In order to solve the problems of the prior art, an object of the present invention is to form an error measurement scale on a wafer for focus alignment, and to form a mask alignment pattern on the wafer for focus alignment, and then formed on the wafer. By checking the alignment of the mask pattern and the scale for error measurement, and adjusting and correcting the tilt and coordinate values of the exposure unit by the error scale, the exposure focus alignment method of the wafer which can align the exposure focus of the wafer with high precision in a short time To provide.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 작동 방법은, 포커스 오차 측정용 보정눈금의 패턴을 설계하고 제작하는 제 1 단계; 웨이퍼 상에 산화막을 증착한 후 그 산화막 상부에 감광액을 도포하는 제 2 단계; 상기 웨이퍼를 정렬 노광기에 안착시키고, 상기 보정눈금 패턴을 웨이퍼 상부에 정렬시킨 후 노광시키는 제 3 단계; 상기 웨이퍼 상에 보정눈금 패턴을 형성하는 제 4 단계; 상기 보정눈금이 형성된 웨이퍼에 감광액을 도포한 후 정렬 노광기에 안착시키는 제 5 단계; 포커스 확인용 매스크를 상기 보정눈금이 형성된 웨이퍼의 상부에 정렬시킨 후 노광 및 현상하여 포커스 확인용 패턴을 웨이퍼에 형성하는 제 6 단계; 및 상기 웨이퍼 상의 보정눈금과 포커스 확인용 패턴의 위치를 상호 비교하여 포커스 보정치를 계산하고, 그 보정치에 따라 정렬 노광기의 정렬위치를 조정하는 제 7 단계를 구비한다.In order to achieve the above object, the operation method of the present invention includes a first step of designing and manufacturing a pattern of a correction scale for measuring a focus error; Depositing an oxide film on the wafer and then applying a photoresist on the oxide film; A third step of placing the wafer on an alignment exposure unit and aligning the correction scale pattern on the wafer and then exposing the wafer; A fourth step of forming a correction scale pattern on the wafer; A fifth step of applying a photoresist to the wafer on which the correction scale is formed and then placing the photoresist on an alignment exposure machine; A sixth step of forming a focus confirming pattern on the wafer by aligning a focus confirming mask on an upper portion of the wafer on which the correction scale is formed, and then exposing and developing the focus confirming pattern; And a seventh step of comparing a position of the correction scale on the wafer with the position of the focus confirmation pattern to calculate a focus correction value, and adjusting an alignment position of the alignment exposure machine according to the correction value.
도 1 및 도 2는 종래기술에 의한 웨이퍼 포커스 정렬 방법을 설명하기 위한 도면이고,1 and 2 are views for explaining a wafer focus alignment method according to the prior art,
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 웨이퍼 포커스 오차측정용 패턴을 나타낸 도면이고,3 is a view showing a wafer focus error measurement pattern according to an embodiment of the present invention,
도 4는 상기 도 3에 의해 제조된 포커스 확인용 웨이퍼를 나타낸 도면이고,4 is a view illustrating a wafer for focus checking manufactured by FIG. 3;
도 5는 본 발명에 의한 포커스 정렬 방법을 설명하기 위한 도면이고,5 is a view for explaining a focus alignment method according to the present invention,
도 6은 본 발명에 의한 웨이퍼 노광 포커스 정렬 방법을 나타낸 순서도이다.6 is a flowchart illustrating a wafer exposure focus alignment method according to the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10 : 보정눈금 패턴 11 : 중심좌표 13 : 수평눈금10: correction scale pattern 11: center coordinates 13: horizontal scale
15 : 수직눈금 17 : 시프트눈금15: vertical scale 17: shift scale
20 : 포커스 정렬용 웨이퍼 23 : 수평눈금 25 : 수직눈금20: wafer for focus alignment 23: horizontal scale 25: vertical scale
27 : 시프트눈금 31 : 매스크 패턴27: shift scale 31: mask pattern
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 살펴보고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명에 적용한 웨이퍼 포커스 오차측정용 패턴을 나타낸 도면으로서, 수평/수직 눈금(13, 15)과, 시프트 눈금(17)의 패턴이 매스크(10)에 설계된 형태로 이루어져 있다.3 is a view showing a wafer focus error measurement pattern applied to the present invention, wherein the horizontal / vertical scales 13 and 15 and the shift scale 17 are designed in the mask 10.
상기 수평/수직눈금(13, 15)은 정렬 노광기에서 매스크와 웨이퍼를 상호 정렬할 때, 매스크에 대하여 웨이퍼의 정렬 상태가 x축 또는 y축 방향으로 틀어진 위치를 정확하게 체크하기 위한 것이고, 시프트눈금(17)은 매스크에 대하여 웨이퍼의 정렬 상태가 좌/우 회전 방향으로 틀어진 위치를 정확하게 체크하기 위한 것이다.The horizontal / vertical scales 13 and 15 are for accurately checking a position where the wafer is aligned in the x-axis or y-axis direction with respect to the mask when the mask and the wafer are aligned with each other in the alignment exposure machine. 17) is for accurately checking the position where the wafer is aligned in the left / right rotational direction with respect to the mask.
상기와 같은 보정눈금(13,15,17)의 패턴은 오토 캐드(Auto CAD)를 이용하여 만들 수 있고, 수평눈금(13)은 중심좌표(11)로부터 x축(-x축) 방향으로 일정 간격을 유지한 채 형성되며, 수직눈금(15)은 중심좌표(11)로부터 y축(-y축) 방향으로 일정 간격을 유지한 채 형성되며, 시프트 눈금(17)은 상기 수평/수직눈금(13, 15)의 x, y축을 기준으로 대칭되는 구조로 형성되고 그 각각의 눈금은 중심좌표(11)에 대해서도 대칭되는 구조로 형성된다.The pattern of the correction scales 13, 15, and 17 as described above can be made using Auto CAD, and the horizontal scales 13 are fixed in the x-axis (-x-axis) direction from the center coordinates 11. The vertical scale 15 is formed at a constant interval in the y-axis (-y-axis) direction from the center coordinate 11, and the shift scale 17 is formed in the horizontal / vertical scale ( 13 and 15) are formed in a symmetrical structure with respect to the x and y axes, and their respective scales are formed in a symmetrical structure with respect to the center coordinate 11.
상기 수평/수직눈금(13, 15)은 중심좌표(11)로부터 일정한 간격(본 발명에서는 1mm의 간격)을 유지하도록 설계하며, 시프트눈금(17)은 패턴(10)의 외곽면을 따라 내측으로 향하도록 형성되어 있고, 그 각각은 중심좌표(11)에 대해 상호 대칭이 된다.The horizontal / vertical scales 13 and 15 are designed to maintain a constant interval (1 mm interval in the present invention) from the center coordinates 11, and the shift scale 17 is inward along the outer surface of the pattern 10. And each of them is mutually symmetrical with respect to the center coordinate 11.
상기 시프트눈금(17)은 그 각각이 패턴의 외측부분의 간격이 내측 부분의 간격보다 넓은 형태로 형성된다.Each of the shift scales 17 is formed so that the interval between the outer portion of the pattern is wider than the interval between the inner portion.
도 4는 상기 보정눈금 패턴이 식각된 대상 웨이퍼를 나타낸 도면으로서, 웨이퍼(20)에 수평/수직 눈금(23, 25)과, 시프트 눈금(27)이 식각된 형태로 이루어져 있다.4 is a diagram illustrating a target wafer in which the correction scale pattern is etched. The wafer 20 includes horizontal / vertical scales 23 and 25 and a shift scale 27.
즉, 상기 도 3과 같이 보정눈금 패턴(10)을 설계한 후, 대상 웨이퍼(20)를 정해 산화막을 증착하고 감광액을 도포한다.That is, after designing the correction scale pattern 10 as shown in FIG. 3, the target wafer 20 is determined to deposit an oxide film and apply a photoresist.
상기 대상 웨이퍼(20)를 정렬 노광기의 척에 안착시키고, 상기 보정눈금이 형성된 패턴(10)을 상기 웨이퍼(20) 상에서 정렬한 후 노광한다.The target wafer 20 is placed on the chuck of the alignment exposure machine, and the pattern 10 on which the correction scale is formed is aligned on the wafer 20 and then exposed.
상기 웨이퍼(20)의 감광액(negative 감광액) 중 자외선에 노출된 부분만 빛과 반응하고 빛에 노출되지 않은 부분(보정눈금 부분)을 현상한 후 눈금 부분의 산화막을 식각하면 웨이퍼(20)에 보정눈금(23,25,27)들이 새겨진다(눈금 부분만 남기고 그 이외의 부분을 식각하는 positive 공정도 가능하다).When the portion of the photosensitive liquid (negative photosensitive liquid) of the wafer 20 is exposed to ultraviolet light and reacts with light and develops an unexposed portion (correction scale portion), the oxide film of the graduation portion is etched and then corrected on the wafer 20. The scales (23, 25, 27) are engraved (a positive process is possible, leaving only the scale portion and etching other portions).
상기와 같은 작업이 끝나면 웨이퍼(20) 상에 보정눈금(23,25,27)들이 완전하게 형성되었는지 확인을 하고 눈금을 네거티브형으로 새겨 외부의 긁힘이나 눈금이 없어지는 요인을 제거한다.When the above operation is completed, it is checked whether the correction scales 23, 25, and 27 are completely formed on the wafer 20, and the scale is negatively engraved to remove external scratches or the factor of disappearing the scale.
상기와 같은 공정으로 만들어진 웨이퍼(20)를 정렬 노광기의 척에 안착시킨 후 도 1 및 도 2와 같은 별도의 포커스 확인용 매스크(Grating Mask, Beta Mask)를 정렬 노광기에 장착하여 노광 및 식각하면, 기존의 눈금이 없는 웨이퍼 형식보다는 도 6과 같이 보정눈금(23,25,27)이 형성된 웨이퍼(20) 상에 포커스 확인용 패턴(31)이 형성됨으로써, 포커스 확인용 패턴(31)의 틀어진 위치를 웨이퍼(20) 상의 보정눈금(23,25,27)과 비교하여 정렬 노광기(척)의 틀어진 정도와 그 보상치를 눈으로 확인하는 것이 가능하며, 보정눈금으로 인하여 보상 데이터를 규격화하는 것이 용이하다.If the wafer 20 made in the above process is seated on the chuck of the alignment exposure machine, and then a separate focus check mask (Grating Mask, Beta Mask) as shown in FIGS. 1 and 2 is mounted on the alignment exposure machine to expose and etch, The focus check pattern 31 is formed on the wafer 20 on which the correction scales 23, 25, and 27 are formed as shown in FIG. It is possible to visually check the misalignment degree of the alignment exposure machine (chuck) and its compensation value by comparing with the calibration scales 23, 25, 27 on the wafer 20, and it is easy to standardize the compensation data due to the calibration scale. .
또한, 점검자가 보상치를 확인하고 설정하는 것이 용이하도록 상기 웨이퍼(20) 상의 수평/수직눈금(23,25)과 시프트눈금(27)에 각각 숫자를 표기하고, 각 조정 항목마다 웨이퍼(20) 상에 조정의 값과 부호를 새겨 놓아 점검 데이터 목록을 보지 않고서 웨이퍼(20)만 보고서도 조정이 가능하도록 만들 수도 있다.In addition, numbers are written on the horizontal / vertical scales 23 and 25 and the shift scales 27 on the wafer 20 so that the inspector can easily check and set the compensation value, and for each adjustment item, numbers are written on the wafer 20. The value and sign of the adjustment may be engraved on the wafer so that only the wafer 20 report can be adjusted without looking at the inspection data list.
상기 보정눈금(23,25,27)의 제작 및 판독이 가능한 범위 내에서 눈금의 간격들이 세밀하면 할수록 오차 보정이 정밀해지고, 무리하게 많은 눈금(23,25,27)을 삽입하여 설계와 제조 공정에 무리한 영향을 주지 않는 것이 바람직하다.As the intervals of the scales become finer within the range in which the correction scales 23, 25, 27 can be manufactured and read out, the error correction becomes more precise, and a large number of scales 23, 25, 27 are inserted into the design and manufacturing process. It is desirable not to exert an unreasonable influence on.
도 6은 본 발명에 의한 웨이퍼의 포커스 정렬 과정을 나타낸 순서도로서, 도 3 내지 도 5를 참조하여 살펴보면 다음과 같다.6 is a flowchart illustrating a focus alignment process of a wafer according to the present invention, which will be described with reference to FIGS. 3 to 5.
먼저, 도 3과 같이 웨이퍼 상에 식각할 수평/수직눈금(23,25)과 시프트눈금(27)을 설계한 후 보정눈금 패턴(10;reticle)을 제작한다(S1).First, as shown in FIG. 3, horizontal / vertical scales 23 and 25 and shift scales 27 to be etched are designed on a wafer, and then a corrected scale pattern 10 is formed (S1).
이어, 포커스 확인용 웨이퍼(20)를 준비하고, 그 웨이퍼(20) 상에 산화막을 증착한 후 그 산화막 상부에 감광액을 도포한다(S2).Subsequently, a wafer for focus confirmation 20 is prepared, an oxide film is deposited on the wafer 20, and then a photosensitive liquid is coated on the oxide film (S2).
상기 웨이퍼(20)를 정렬 노광기의 척에 안착시키고, 상기 보정눈금 패턴(10)을 웨이퍼(20) 상에 정렬시킨 후 자외선에 노출(노광)시킨다(S3).The wafer 20 is mounted on the chuck of the alignment exposure machine, and the correction scale pattern 10 is aligned on the wafer 20 and then exposed (exposed) to ultraviolet light (S3).
상기 과정(S3)에서 빛에 노출되지 않은 감광액 부분(눈금부분, negative 감광액)을 현상하여 제거한 후 식각 공정을 실시하여 눈금부분의 산화막을 제거한다(S4). 상기에서 감광액을 포지티브형으로 사용하는 것이 가능하나 제조 시간이 많이 소요되고, 제조 후 웨이퍼 상의 보정눈금이 제거될 우려가 있다.In the process (S3), the photoresist portion (tick portion, negative photoresist) that is not exposed to light is developed and removed, followed by an etching process to remove the oxide film of the scale portion (S4). It is possible to use the photosensitive liquid in the positive type above, but it takes a lot of manufacturing time, and there is a fear that the correction scale on the wafer is removed after the manufacturing.
상기와 같은 과정(S1∼S4)으로 도 4와 같은 보정눈금이 형성된 웨이퍼(20)를 만들었고, 상기 보정눈금이 형성된 웨이퍼에 감광액을 도포한 후 노광 정렬기의 척에 안착시킨다(S5).In the process S1 to S4 as described above, a wafer 20 having a correction scale as shown in FIG. 4 is formed, and the photoresist is applied to the wafer on which the correction scale is formed (S5).
이어, 도 1 및 도 2에서 사용되었던 중심부에 길고 가는 띠 모양의 패턴이 설계된 포커스 확인용 매스크를 웨이퍼(20)의 상부에 정렬시킨 후, 자외선에 노출(노광)시켜 현상하고, 빛에 노출되지 않은 부분(31;띠 모양의 부분)을 제거하면 포커스 확인용 패턴(31)을 웨이퍼(20) 상에 형성하게 된다(S6).Subsequently, the focus checking mask designed with a long thin stripe-shaped pattern at the center used in FIGS. 1 and 2 is aligned on the wafer 20, and then developed by exposing to ultraviolet light (exposure) and not being exposed to light. If the portion 31 (the strip-shaped portion) is removed, the focus confirmation pattern 31 is formed on the wafer 20 (S6).
상기(S6)에서 형성된 웨이퍼(20) 상의 보정눈금(23,25,27)과 포커스 확인용 패턴(31)의 위치를 상호 비교하여 포커스 보정값을 정확하고 신속하게 계산하고, 상기 보정값을 참조하여 정렬 노광기의 척의 위치를 조정한다(S7).Comparing the positions of the correction graduations 23, 25, 27 and the focus confirmation pattern 31 on the wafer 20 formed in S6 with each other, the focus correction value can be calculated accurately and quickly, and the correction value is referred to. The position of the chuck of the alignment exposure machine is adjusted (S7).
상술한 바와 같이 본 발명에서는, 보정눈금이 형성된 웨이퍼로 정렬 노광기의 포커스를 조정함으로써, 정렬 노광기의 포커스 보정치를 보다 정확하고 신속하게 산출할 수 있고, 보정눈금으로 인하여 보정 데이터를 규격화하는 것이 가능하여 작업자의 숙련도와 관계없이 포커스의 보정 정밀도를 높일 수 있고, 또한 보정시간을 단축하여 작업의 효율성을 증대시킬 수 있다.As described above, in the present invention, by adjusting the focus of the alignment exposure machine with the wafer on which the correction scale is formed, the focus correction value of the alignment exposure machine can be calculated more accurately and quickly, and the correction data can be standardized. Regardless of the skill of the operator, the focusing accuracy can be increased, and the calibration time can be shortened to increase the work efficiency.
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N231 | Notification of change of applicant | ||
WITN | Withdrawal due to no request for examination |