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Dokumentenidentifikation DE19538991A1 02.05.1996
Titel Poliervorrichtung
Anmelder Ebara Corp., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Nishi, Toyomi, Yokohama, Kanagawa, JP;
Tsujimura, Manabu, Yokohama, Kanagawa, JP;
Takahashi, Tamami, Yamato, Kanagawa, JP;
Yajima, Hiromi, Yokohama, Kanagawa, JP;
Aoki, Riichiro, Tokio/Tokyo, JP;
Imoto, Yukio, Zama, Kanagawa, JP;
Kodama, Shoichi, Tokio/Tokyo, JP;
Himukai, Kazuaki, Chigasaki, Kanagawa, JP;
Kouno, Gisuke, Oita, JP;
Nishimura, Takanobu, Chigasaki, Kanagawa, JP
Vertreter Wagner, K., Dipl.-Ing.; Geyer, U., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat., Pat.-Anwälte, 80538 München
DE-Anmeldedatum 19.10.1995
DE-Aktenzeichen 19538991
Offenlegungstag 02.05.1996
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.05.1996
IPC-Hauptklasse B24B 29/02
Zusammenfassung Eine Poliervorrichtung weist eine lösbare leichtgewichtige Tuchkassette auf, die wenig Deformation zeigt, selbst bei nicht gleichmäßiger Belastung während des Poliervorgangs. Es wird dadurch erreicht, daß man entweder mechanische oder nicht mechanische Befestigungsmittel bzw. Befestigungsverfahren verwendet, und zwar zwischen der Tuchkassette und dem Drehtisch. Das mechanische Verfahren umfaßt die Anbringung der Tuchkassette an dem Drehtisch an dem Umfangsabschnitt und auch an dem Mittelabschnitt der Tuchkassette. Das nicht mechanische Verfahren umfaßt die Anbringung der Tuchkassette an dem Drehtisch durch eine Vakuumansauganordnung. Die sich ergebende Anordnung der Tuchkassette und des Drehtischs produziert nicht nur ausgezeichnete Flachheit an den polierten Halbleiterwafers durch Aufrechterhaltung einer ebenen Polieroberfläche, sondern verbessert auch die Produktionsausbeute dadurch, daß der Bruch von Wafern verhindert wird, der sonst während des Polierprozesses auftreten kann.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf eine Poliervorrichtung und insbesondere auf eine Poliervorrichtung zur Herstellung einer flachen Spiegelpolierung an einem Polierobjekt wie beispielsweise einem Halbleiterwafer.

Die in den vergangenen Jahren entwickelten eine hohe Dichte besitzenden integrierten Halbleitervorrichtungen erfordern zunehmend feinere Mikroschaltungen und die Beabstandung bzw. der Linienabstand nahm beständig ab. Für optische Litografievorgänge basierend auf einem Zwischenzeilen- oder Zwischenlinienabstand von weniger als 0,5 Mikrometer ist die Fokusiertiefe flach und ist eine Flachheit mit hoher Präzision an dem zu polierenden bzw. polierten Objekt erforderlich und zwar inbesondere koinzident mit der Fokusierebene der Schritt oder Stufenvorrichtung (stepper).

Diese Erfordernisse bedeuten, daß die Halbleiterwaferoberfläche extrem flach sein muß und ein erster Schritt bei der Erreichung einer solch präzisen Flachheit besteht in der ordnungsgemäßen Oberflächenvorbereitung durch Polieren mit einer Poliervorrichtung.

Eine Poliervorrichtung konventioneller Art verwendet bei solchen Anwendungen einen Drehtisch mit einem an einer Oberseite oder Oberfläche angeordneten Poliertuch, einem oberen Ring, wobei jedes dieser Bauteile eine unabhängige Drehsteuerung besitzt, und einen dazwischen angeordneten Polierobjekt. Die Oberfläche des zu polierenden Objektes wird nach unten auf das Poliertuch durch den oberen Ring gedrückt, der einen gesteuerten Druck anlegt, während eine Polierlösung auf das Poliertuch aufgebracht wird. Der Polierprozeß wird solange fortgesetzt bis die Polieroberfläche auf das erforderliche Flachheitsausmaß und die Spiegelpolierung poliert ist.

Das Wechseln des Poliertuchs auf dem Drehtisch wird dadurch erreicht, daß man die Poliervorrichtung stoppt, das Poliertuch vom Drehtisch entfernt, verbleibende Polierlösung von der Oberfläche des Drehtischs abwäscht, den Drehtisch trocknet und schließlich ein neues Poliertuch direkt auf dem Drehtisch anbringt. Dieses Verfahren ist zeitraubend und macht die Vorrichtung längere Zeit unbenutzbar und führt ferner zu einer geringen Produktivität, d. h. die Anzahl der polierten Objekte pro Zeiteinheit des Vorrichtungsbetriebs ist gering.

Eine Lösungsmöglichkeit für dieses Produktivitätsproblem besteht darin, daß man ein Kassettentuchsystem verwendet, bei dem ein Poliertuch mit einer Basisstruktur verbunden ist, und diese Anordnung wird auf dem Drehtisch angebracht oder von diesem entfernt. Die Verwendung eines Kassettentuchsystems eliminiert die erforderliche Zeit, die benötigt wird, um das Tuch am Drehtisch zu wechseln, wodurch sich eine verkürzte Ausfallzeit ergibt und so die Produktivität der Poliervorrichtung erhöht wird.

Solche Verfahren sind in den folgenden japanischen Patentpublikationen offenbart: Nr. S59-44185 und H2-30827 und japanische offengelegte Patentveröffentlichung H4-206929.

Eine Vorrichtung zur Befestigung der Kassette an dem Drehtisch zum leichten Austausch neuer und gebrauchter Kassetten umfaßt eine Vorrichtung, wie sie in der oben erwähnten japanischen Patentpublikation S59-44185 beschrieben ist, wobei hier der Außenumfang der Kassette am Drehtisch festgelegt ist, während bei der Vorrichtung gemäß der japanischen Offenlegungsschrift H4-206929 eine Kupplungsvorrichtung verwendet wird zur Befestigung, oder aber wobei gemäß der erwähnten japanischen Patentveröffentlichung H230827 die Oberflächenspannkraft eines Strömungsmittels ausgenutzt wird.

Zur Erleichterung dem Kassettenaustausches sollte diese leicht sein. Eine Möglichkeit, eine leichte Kassette vorzusehen besteht darin, die Kassette dünn zu machen.

Fig. 4 zeigt einen konventionellen Drehtisch mit einer Tuchkassette, wobei folgendes vorgesehen ist: eine Tuchkassette 1 mit einem an einem Basisglied 2 angebrachten Poliertuch 3, wobei das Glied 2 an seinem Umfangsabschnitt an dem Drehtisch 4 befestigt ist. Bei dem Fixierverfahren, welches nur von Umfangsbefestigungsverfahren, wie denen in Fig. 4 gezeigten abhängt, wird ein Problem insofern hervorgerufen, als während des Polierens, dann wenn der nach unten gerichtete Druck durch den oberen Ring 11 angelegt wird, und auf die dünne Kassette 1 vergrößert wird, die ungleichmäßige Belastung, angelegt durch den oberen Ring 11 die Kassette 1 zu einer geringen Deformation veranlaßt, was das Abheben vom Drehtisch 4 zur Folge hat. Die sich mit dem Drehtisch drehende gewellte Kassette hat eine Wellenwirkung an der Poliergrenzfläche zur Folge, was Produktionsprobleme insofern hervorruft, als die Wafer brechen und nicht hinreichend flach sein können.

Zusammenfassung der Erfindung

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Poliervorrichtung vorzusehen zur Verhinderung der Deformation einer dünnen Kassette und zwar unter Verwendung einer Befestigungsstruktur, um der ungleichmäßigen Belastung an der Tuchkassette zu widerstehen, einer Belastung, die während des Poliervorgangs angelegt werden kann.

Dieses Ziel wird erreicht durch eine Poliervorrichtung, die folgendes aufweist: einen Drehtisch zum Drehpolieren des Objektes; eine Tuchkassette einschließlich eines Poliertuches verbunden insbesondere auch verklebt mit einem Basisglied, welches sich mit dem Drehtisch dreht und lösbar daran befestigt ist; Versorgungs- oder Liefermittel zur Lieferung einer Polierlösung an die Oberfläche des Poliertuchs; Pressmittel, um das Objekt auf die Polieroberfläche des Poliertuchs zu drücken; wobei die Tuchkassette lösbar am Drehtisch befestigt ist; und zwar an einem Umfangsabschnitt und auch an einem Mittelabschnitt der Tuchkassette.

Ein weiterer Aspekt der Poliervorrichtung besteht darin, daß die Tuchkassette an dem Drehtisch durch Vakuumsaugmittel angebracht oder befestigt werden kann.

Durch die Struktur der Poliervorrichtung der oben angegebenen Art und durch Vorsehen mechanischer Befestigungsmittel der Tuchkassette am Drehtisch durch zwei Befestigungsabschnitte an den Umfangs- und Mittelabschnitten oder durch nicht mechanische Mittel infolge Vakuumsaugens ist es möglich, das Auftreten des Abhebens oder Lüftens der Tuchkassette zu verhindern, was ansonsten durch die ungleichmäßige Belastung an der Tuchkassette durch das obere Anpress- oder Ringglied bewirkt werden könnte. Wenn die sich ergebende Wellung der Tuchkassette verhindert wird, so wird die Flachheit des polierten Wafers verbessert und zwar gleichzeitig mit einer Verbesserung der Produktivität, dadurch daß der Bruch von Wafers während des Poliervorgangs minimiert wird.

Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt des ersten Ausführungsbeispiels einer Tuchkassettenpoliervorrichtung der Erfindung;

Fig. 2 einen weiteren Vertikalquerschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels der Poliervorrichtung der Erfindung;

Fig. 3 einen Vertikalquerschnitt, der den Poliervorgang der Poliervorrichtung der Erfindung zeigt;

Fig. 4 einen Vertikalquerschnitt einer bekannten Poliervorrichtung unter Verwendung einer Tuchkassette;

Fig. 5 ein zweites Ausführungsbeispiel der Poliervorrichtung der vorliegenden Erfindung.

Im folgenden seien bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert.

Die Fig. 1 bis 3 und 5 zeigen zwei Ausführungsbeispiele der Poliervorrichtung der Erfindung, die einen Drehtisch und eine Tuchkassette aufweisen. Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Vertikalschnitt des ersten Ausführungsbeispiels der Poliervorrichtung und zwar eine Tuchkassette und einen Drehtisch aufweisen.

Fig. 2 ist eine um 90° gegenüber Fig. 1 versetzte Querschnittsansicht.

Die Tuchkassette 1 weist ein Tuch (Poliertuch) 3, angebracht auf einem Basisglied 2 auf. Bolzen oder Schraubeneinsatzlöcher sind an dem Außenumfangsabschnitt und dem Mittenabschnitt der Tuchkassette 1 vorgesehen und zwar zum von Einsetzen von Bolzen oder Schrauben zur Anbringung bzw. Befestigung der Tuchkassette 1 am Drehtisch 4. Entsprechende Bolzenlöcher sind an dem Drehtisch 4 vorgesehen. Im ersten Ausführungsbeispiel ist jedoch das Bolzenloch in dem Mittelabschnitt für den Drehtisch 4 in einer Scheibenplatte 6 ausgebildet, die am Drehtisch 4 befestigt ist. Die Scheibenplatte 6 kuppelt mit Vertiefungsabschnitten (Ausschnitten) gebildet an der Boden- oder Unterseite der Tuchkassette 1 und der Oberseite oder Oberfläche des Drehtischs 4, wodurch die Koaxialität von Tuchkassette 1 und Drehtisch 4 sichergestellt wird, um so die zwei Komponenten 1 und 4 um das gleiche Drehzentrum zu drehen. Die Tuchkassette 1 ist auf der Oberseite (obere Oberfläche) des Drehtischs 4 angeordnet, und ist lösbar am Drehtisch 4 mittels Bolzen 5 befestigt, die an den Mittenabschnitten und Umfangsabschnitten vorgesehen sind. Die Tuchkassette 1 weist eine Umfangskanalnut 7 auf, die im Bodenkörper der Kassette 1 ausgebildet ist, beispielsweise durch Werkzeugmaschinenbearbeitung, wohingegen der Drehtisch 4 mit einem Umfangsvorsprungabschnitt 4a ausgestattet ist, um mit der Kanalnut 7 gekuppelt zu sein, um den Schlupf der Tuchkassette 1 bezüglich des Drehtischs 4 zu verhindern. Diese Anordnung stellt sicher, daß die zwei Komponenten 1 und 4 stets miteinander rotieren. Das Basisglied 2 der Tuchkassette 1 besteht entweder aus Legierungsmetallen, wie beispielsweise rostfreiem Stahl oder Aluminium oder aus Plastikmaterialien. Das mit der Oberseite der Kassette 1 verbundene, beispielsweise verklebte Tuch 3 ist ein Poliertuch wie beispielsweise ein Harztuch (beispielsweise Suba 800 hergestellt aus einem nicht gewebten Material bestehend aus Fasern, die miteinander durch Urethanharz verbunden sind, wobei dieses Tuch von der Firma Rodel Products Corporation hergestellt wird).

Die Poliervorrichtung weist ferner eine frei entfernbare Abdeckung 8 aus einem Kunststoffmaterial oder dergleichen auf, welches entfernbar an der Oberfläche der Kassette 1 angebracht ist und ferner einen Handgriff 9 vorgesehen nahe dem Umfang der Tuchkassette 1 zur Erleichterung der Entfernung und des Transports der Tuchkassette 1. Das Basisglied 2 der Tuchkassette 1 ist als eine Scheibe geformt mit einem Verhältnis t/d seiner Dicke t und seines Durchmessers d in einen Bereich von 0,005-0,05 (vgl. dazu Fig. 1).

Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht von Einzelheiten des Polierabschnitts der Poliervorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels. Das Tuch 3 ist mit der Oberseite der Tuchkassette 1 verbunden (bzw. verklebt), die auf der Oberseite des Drehtischs 4 angeordnet ist und am Drehtisch 4 durch die Mitten- und Umfangsabschnitte befestigt ist. Der Drehtisch 4 dreht sich um die Drehachse 1, wodurch die am Drehtisch 4 befestigte Tuchkassette 1 gedreht wird. Oberhalb des Drehtischs 4 ist ein oberer Ring (Andruckmittel) 11 zum Halten eines Halbleiterwafers 12 angeordnet. Der obere Ring 11 dreht sich nicht nur um die Drehachse 13, sondern bewegt sich auch vertikal um so eine bestimmte Anpreßkraft an dem Halbleiterwafer vorzusehen.

Oberhalb des Drehtischs 4 ist auch eine Düse 14 angeordnet, die eine Poliermittellösung Q auf das Tuch 3 verbunden mit der Tuchkassette 1 liefert.

Die Poliervorrichtung mit der obigen Konstruktion arbeitet wie folgt. Ein Halbleiterwafer 12 wird auf der Unterseite (Bodenoberfläche) des oberen Rings 11 mittels Vakuumsaugens gehalten und der obere Ring 11 drückt den Halbleiterwafer 12 auf das Tuch 3, welches an der Tuchkassette 1 angebracht ist. Sodann werden der Drehtisch 4 und der obere Ring 11 gedreht und zwar gefolgt von einem Fluß von Polierlösung Q durch die Düse 14 auf das Tuch 3. Das Tuch 3 hält die Polierlösung Q um die Oberfläche (d. h. die Unterseite) des zu polierenden Halbleiterwafers 12 zu erreichen, um so den Poliervorgang auszuführen.

In diesem Ausführungsbeispiel sind die Tuchkassette und der Drehtisch mittels Bolzen gekuppelt, die an den Umfangs- und Mittelabschnitten befestigt sind, aber dieses Kupplungsverfahren ist nicht auf die Verwendung von Bolzenmitteln begrenzt; es können irgendwelche anderen Befestigungsmittel verwendet werden und auch irgendwelche anderen Arten von Kupplungsvorrichtungen ohne das Prinzip der Erfindung zu verlassen. Ein Beispiel eines nicht mechanischen Befestigungsverfahrens ist unten angegeben.

Fig. 5 ist ein Querschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Der Drehtisch 4 dieses Ausführungsbeispiels ist mit einer Vielzahl von Luftdurchlässen 15 an der Oberseite des Drehtischs 4 versehen. Nach dem Plazieren der Tuchkassette 1 auf der Oberseite des Drehtischs 4 werden die Luftdurchlässe 15 mit einer Vakuumquelle 16 verbunden, wodurch die Tuchkassette 1 durch Vakuumsaugen am Drehtisch 4 angebracht ist. Die Tuchkassette 1 kann vom Drehtisch 4 entfernt oder an diesem angebracht werden einfach durch Öffnen zur Atmosphäre bzw. zur Verbindung mit einer Strömungsmitteldruckquelle.

Wie oben erläutert, sieht die Erfindung eine Poliervorrichtung vor, die in der Lage ist, daß Wellen eines Teils der Tuchkassette zu verhindern, welches durch eine ungleichmäßige Belastung an der Tuchkassette hervorgerufen wird. Zwei Verfahren zur Anbringung der Tuchkassette am Drehtisch wurden veranschaulicht: mechanische Befestigungsmittel um dem Umfang herum und auch an den Mittelabschnitten des Drehtischs, oder aber die Befestigung durch Vakuumsaugmittel. Die Poliervorrichtung der Erfindung ist somit in der Lage, die Flachheit zu verbessern, die für Halbleiterwafer gefordert wird und es wird ferner erreicht, daß die Ausbeute der Poliervorrichtung erhöht wird.

Zusammenfassend sieht die Erfindung folgendes vor:

Eine Poliervorrichtung weist eine lösbare leichtgewichtige Tuchkassette auf, die wenig Deformation zeigt, selbst bei nicht gleichmäßiger Belastung während des Poliervorgangs. Es wird dadurch erreicht, daß man entweder mechanische oder nicht mechanische Befestigungsmittel bzw. Befestigungsverfahren verwendet und zwar zwischen der Tuchkassette und dem Drehtisch. Das mechanische Verfahren umfaßt die Anbringung der Tuchkassette an dem Drehtisch an dem Umfangsabschnitt und auch an dem Mittelabschnitt der Tuchkassette. Das nicht mechanische Verfahren umfaßt die Anbringung der Tuchkassette an dem Drehtisch durch eine Vakuumansauganordnung. Die sich ergebende Anordnung der Tuchkassette und des Drehtischs produziert nicht nur ausgezeichnete Flachheit an den polierten Halbleiterwafers durch Aufrechterhaltung einer ebenen Polieroberfläche, sondern verbessert auch die Produktionsausbeute dadurch daß der Bruch von Wafern verhindert wird, der sonst während des Polierprozesses auftreten kann.


Anspruch[de]
  1. 1. Poliervorrichtung zum Polieren eines Objektes, zum Vorsehen einer flachen spiegelartigen Polierung an dem Objekt, wobei folgendes vorgesehen ist:

    ein Drehtisch (4) zum Drehpolieren des Objektes;

    eine Tuchkassette (1) mit einem Poliertuch angebracht auf einem Basisglied und zwar sich drehend mit und lösbar befestigt an dem Drehtisch (4);

    Versorgungsmittel (14) zur Lieferung einer Polierlösung an einer Oberfläche des Poliertuchs;

    Preßmittel (11) zum Anpressen des Objektes auf die Polieroberfläche des Poliertuchs;

    wobei die Tuchkassette lösbar an dem Drehtisch angebracht ist und zwar an einem Umfangsabschnitt und auch an einem Mittelabschnitt der Tuchkassette.
  2. 2. Poliervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Tuchkassette als eine Scheibe ausgebildet ist mit einem Verhältnis d/t, gegeben durch eine Scheibendicke t und einen Scheibendurchmesser d und zwar in einem Bereich zwischen 0,005 bis 0,05.
  3. 3. Poliervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tuchkassette mit einem Kupplungsabschnitt versehen ist, um den Schlupf der Tuchkassette bzgl. des Drehtischs (4) zu verhindern.
  4. 4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tuchkassette mit einem Abdeckglied versehen ist, und zwar zum Schutz des Poliertuchs.
  5. 5. Poliervorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tuchkassette mit Handgriffmitteln ausgestattet ist, zum Entnehmen und zum Transport der Tuchkassette.
  6. 6. Poliervorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Basisglied der Tuchkassette aus einem Material hergestellt ist, welches aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist:

    Stahllegierungen, Legierungen, Aluminiumlegierungen und Kunststoffmaterialien.
  7. 7. Poliervorrichtung zum Polieren eines Objektes, um eine flache sowie spiegelartige Polierung auf dem Objekt vorzusehen, wobei die Vorrichtung folgendes aufweist:

    einen Drehtisch (4) zum Drehpolieren des Objektes;

    eine Tuchkassette (1) einschließlich eines Poliertuchs, angebracht an oder verbunden mit einem Basisglied zum Drehen mit dem Drehtisch und zum lösbaren Befestigen daran;

    Versorgungsmittel zur Lieferung einer Polierlösung an eine Polieroberfläche des Poliertuchs;

    Anpreßmittel zum Anpressen des Objektes auf die Polieroberfläche des Poliertuchs, wobei die Tuchkassette lösbar an dem Drehtisch durch Vakuumsaugmittel angebracht ist.
  8. 8. Poliervorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Tuchkassette als eine Scheibe ausgebildet oder ausgeformt ist und ein Verhältnis d/t im Bereich zwischen 0,005-0,05 besitzt, wobei t die Scheibendicke und d der Scheibendurchmesser sind.
  9. 9. Poliervorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Tuchkassette mit einem Kupplungsabschnitt ausgestattet ist, um den Schlupf der Tuchkassette bezüglich des Drehtischs zu verhindern.
  10. 10. Poliervorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Tuchkassette mit einem Abdeckglied ausgestattet ist und zwar zum Schutz des Poliertuchs.
  11. 11. Poliervorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Tuchkassette mit Handgriffmitteln ausgestattet ist zum Lösen oder Entfernen bzw. zum Transport der Tuchkassette.
  12. 12. Poliervorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Basisglied der Tuchkassette aus einem Material hergestellt ist, welches aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: Stahllegierungen, Legierungen, Aluminiumlegierungen und Kunststoffmaterialien.






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