23 W (pat) 45/07

BUNDESPATENTGERICHT W (pat) 45/07 Verkündet am 14. August 2012

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BESCHLUSS In der Beschwerdesache …

betreffend die Patentanmeldung 103 07 373.6-33 hat der 23. Senat (Technischer Beschwerdesenat) des Bundespatentgerichts auf die mündliche Verhandlung vom 14. August 2012 unter Mitwirkung des Vorsitzenden Richters Dr. Strößner sowie der Richter Brandt, Metternich und Dr. Zebisch BPatG 154 05.11 beschlossen:

1. Der Beschluss der Prüfungsstelle für Klasse H 01 L des Deutschen Patent- und Markenamts vom 25. Juni 2007 wird aufgehoben.

2. Die Sache wird an das Deutsche Patent- und Markenamt zur weiteren Prüfung zurückverwiesen.

Gründe I.

Die Anmeldung 103 07 373 wurde am 21. Februar 2003 mit der Bezeichnung „Verfahren und Vorrichtung zur Untersuchung von Halbleiterwafern unter Berücksichtigung des Die-SAW-Designs“ beim Deutschen Patent- und Markenamt eingereicht.

Die Prüfungsstelle für Klasse H 01 L hat unter Hinweis auf den Stand der Technik gemäß den Druckschriften D1 US 6 512 843 B1 und D2 JP 2000 - 249 530 A mangelnde Neuheit der Gegenstände der ursprünglichen Ansprüche 1 bis 6 sowie 12 bis 16 gegenüber dem Stand der Technik gemäß der Druckschrift D1 geltend gemacht und darauf hingewiesen, dass auch die Ausbildungen gemäß den Ansprüchen 7 bis 11 keinen patentbegründenden Sachverhalt enthielten. Sie hat die Anmeldung mit Beschluss vom 25. Juni 2007 zurückgewiesen mit der Begründung, die Vorrichtung zur Analyse von Oberflächenbildern mit den Vorrichtungsmerkmalen nach dem unverändert aufrecht gehaltenen Anspruch 12 sei - wie schon im vorangegangenen Bescheid dargelegt - nicht neu gegenüber dem Stand der Technik gemäß der Druckschrift D1.

Gegen diesen Beschluss, per Einschreiben abgesandt am 12. Juli 2007 und damit als am 15. Juli 2007 zugestellt geltend, hat die Anmelderin mit Schriftsatz vom 3. August 2007, eingegangen per Telefax am selben Tag, Beschwerde eingelegt.

Zur Vorbereitung der mündlichen Verhandlung hat der Senat in einer Zwischenverfügung auf die Druckschrift D3 D. Widmann, H. Mader, H. Friedrich: Technologie hochintegrierter Schaltungen, Springer-Verlag, 2. Auflage, 1996, S. 124 und 125 hingewiesen.

In der mündlichen Verhandlung stellte die Anmelderin den Antrag,

1. den Beschluss der Prüfungsstelle für Klasse H 01 L des Deutschen Patent- und Markenamts vom 25. Juni 2007 aufzuheben;

2. ein Patent mit der Bezeichnung „Verfahren zur Untersuchung von Halbleiterwafern unter Berücksichtigung des Die-/SAW-Designs“ und mit dem Anmeldetag 21. Februar 2003 auf der Grundlage folgender Unterlagen zu erteilen:

Geänderter Patentanspruch 1, eingegangen am 14. August 2012, noch anzupassende Unteransprüche 2 bis 12, eingegangen am 14. August 2012, sowie noch anzupassende Beschreibungsseiten 1 bis 10 mit Bezugszeichenliste Seite 11, eingegangen am Anmeldetag, und 3 Blatt Zeichnungen mit Figuren 1 bis 5, ebenfalls eingegangen am Anmeldetag.

Der geltende Anspruch 1 lautet:

„1. Verfahren zur Analyse eines Wafers (17), der Strukturen aufweist, die mit Hilfe eines SAWs (11) erzeugt wurden, mit einer Kamera (23), die bei ihrem Weg über den Wafer (17) eine Vielzahl von Bildfeldern (15) aufnimmt, wobei bei der Relativbewegung zwischen Kamera und Wafer zur Aufnahme eines jeden Bildfeldes (15) jeweils eine Blende geöffnet und ein Blitz ausgelöst wird, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: • in einem Einlernschritt erfolgt eine Aufteilung eines jeden SAWs (11) in regelmäßige, gleichgroße logische SAW-Segmente (12), wobei jedem SAW-Segment (12) ein SAW-Segmentindex (14) zugeordnet wird und die Zuordnung für alle SAWs (11) auf dem Wafer (17) identisch ist, und eine Aufteilung des Bildfelds (15) der Kamera (23) in SAW-Segment-abbildende Bildfeldsegmente, wobei die letztgenannte Aufteilung so erfolgt, dass nach einem bestimmbaren Intervall von aufgenommenen Bildfeldern eine Wiederholung einer identischen Zuordnung von abgebildeten SAW-Segmenten (12) in Bildfeldsegmenten auftritt, und den Bildfeldsegmenten jeweils ein Bildfeldsegmentindex zugeordnet wird, und wobei diese Zuordnung für alle Bildfelder (15) identisch ist, und wobei das Bildfeld (15) der Kamera (23) nur einen Teil der SAW-Segmente (12) des SAWs (11) aufnimmt;

• jedem Bildfeldsegment eines jeden aufgenommenen Bildfeldes (15) wird eine Kombination aus seinem Bildfeldsegmentindex und dem SAW-Segmentindex des in ihm abgebildeten SAW-Segments zugeordnet;

• in einem Vergleichsschritt werden nur die Bildfeldsegmente verglichen, die eine identische Kombination aus SAW-Segmentindex und Bildfeldsegmentindex aufweisen.“

Hinsichtlich der Unteransprüche 2 bis 12 sowie der weiteren Einzelheiten wird auf den Akteninhalt verwiesen.

II.

Die Beschwerde ist frist- und formgerecht erhoben und auch im Übrigen zulässig. Sie führt insofern zum Erfolg, als der angefochtene Beschluss aufgehoben und die Sache zur weiteren Prüfung auf der Grundlage der in der mündlichen Verhandlung überreichten Patentansprüche 1 bis 12 an das Deutsche Patent- und Markenamt zurückverwiesen wird.

1. Die Anmeldung betrifft ein Verfahren zur optischen Analyse von Wafern, deren Strukturen von SAWs erzeugt werden.

Zum Strukturieren der auf einen Halbleiterwafer aufgebrachten Schichten werden die ganzflächig mit einem Fotolack beschichteten Wafer durch eine mit den jeweiligen Strukturen versehene Maske hindurch belichtet und der Fotolack an den belichteten Stellen entfernt, so dass die dann freiliegenden Bereiche der unter dem Fotolack liegenden Schicht durch Ätzen entfernt werden können. Diese Belichtung erfolgt bei der Herstellung höchstintegrierter Schaltkreise mit Hilfe eines Wafersteppers im Rahmen eines „step-and-repeat“-Vorgangs, bei dem nur jeweils ein Die bzw. eine geringe Anzahl von Dies belichtet, der auf einem x-y-Tisch positionierte Wafer gegenüber der Belichtungsoptik mit der Maske verfahren und dann der benachbarte Waferbereich belichtet wird, wobei dieser Vorgang wiederholt wird, bis der gesamte Wafer belichtet ist. Der von dem Stepper dabei jeweils belichtete Flächenbereich wird als „stepper area window“, abgekürzt „SAW“, bezeichnet.

Die derart hergestellten Strukturen werden bei einer Inspektion des Wafers auf Defekte, Maßhaltigkeit usw. untersucht, indem sie mit einer Kamera aufgenommen und die Bilder elektronisch vermessen bzw. auf Defekte analysiert werden. Die herkömmliche Vorgehensweise, dabei die Strukturen jeweils benachbarter Dies miteinander zu vergleichen, ist ungeeignet, wenn der vom Stepper bei einem Belichtungsvorgang belichtete Flächenbereich „SAW“ mehrere benachbarte Dies mit jeweils unterschiedlichen Strukturen umfasst. Außerdem kann nicht immer davon ausgegangen werden, dass mit dem Bildfeld der Inspektionskamera jeweils ein ganzer belichteter Flächenbereich, also ein „SAW“ aufgenommen werden kann, da die Größe der „SAWs“ je nach Stepper und Die-Größe stark variiert.

Der Anmeldung liegt daher als technisches Problem die Aufgabe zugrunde, ein effizientes Verfahren zur Analyse von Wafern bereitzustellen, das mit Hilfe von optischen Aufnahmen Vergleiche vornimmt, vgl. insoweit in den geltenden Beschreibungsunterlagen S. 1, 1. Abs. bis S. 2, 4. Abs.

Gemäß dem geltenden Anspruch 1 wird die Aufgabe gelöst durch ein

„Verfahren zur Analyse eines Wafers (17), der Strukturen aufweist, die mit Hilfe eines SAWs (11) erzeugt wurden, mit einer Kamera (23), die bei ihrem Weg über den Wafer (17) eine Vielzahl von Bildfeldern (15) aufnimmt, wobei bei der Relativbewegung zwischen Kamera und Wafer zur Aufnahme eines jeden Bildfeldes (15) jeweils eine Blende geöffnet und ein Blitz ausgelöst wird, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

• in einem Einlernschritt erfolgt eine Aufteilung eines jeden SAWs (11) in regelmäßige, gleichgroße logische SAW-Segmente (12), wobei jedem SAW-Segment (12) ein SAW-Segmentindex (14) zugeordnet wird und die Zuordnung für alle SAWs (11) auf dem Wafer (17) identisch ist, und eine Aufteilung des Bildfelds (15) der Kamera (23) in SAW-Segment-abbildende Bildfeldsegmente, wobei die letztgenannte Aufteilung so erfolgt, dass nach einem bestimmbaren Intervall von aufgenommenen Bildfeldern eine Wiederholung einer identischen Zuordnung von abgebildeten SAW-Segmenten (12) in Bildfeldsegmenten auftritt, und den Bildfeldsegmenten jeweils ein Bildfeldsegmentindex zugeordnet wird, und wobei diese Zuordnung für alle Bildfelder (15) identisch ist, und wobei das Bildfeld (15) der Kamera (23) nur einen Teil der SAW-Segmente (12) des SAWs (11) aufnimmt;

• jedem Bildfeldsegment eines jeden aufgenommenen Bildfeldes (15) wird eine Kombination aus seinem Bildfeldsegmentindex und dem SAW-Segmentindex des in ihm abgebildeten SAW-Segments zugeordnet;

• in einem Vergleichsschritt werden nur die Bildfeldsegmente verglichen, die eine identische Kombination aus SAW-Segmentindex und Bildfeldsegmentindex aufweisen.“

Für das anmeldungsgemäße Verfahren ist damit wesentlich, dass die Kamera zur Analyse der mit Hilfe eines SAWs hergestellten Strukturen bei ihrem Weg über den Wafer eine Vielzahl von Bildfeldern aufnimmt, wobei zur Aufnahme eines jeden Bildfeldes bei der Relativbewegung zwischen Kamera und Wafer jeweils eine Blende geöffnet und ein Blitz ausgelöst wird. In einem Einlernschritt werden die SAWs jeweils in regelmäßige gleichgroße logische SAW-Segmente aufgeteilt; außerdem wird das Bildfeld der Kamera in SAW-Segment-abbildende Bildfeldsegmente aufgeteilt, wobei das Bildfeld der Kamera allerdings nur einen Teil der SAW-Segmente des SAWs aufnimmt. Eine geeignete Aufteilung des SAWs in SAW-Segmente und des Bildfelds der Kamera in SAW-Segment-abbildende Bildfeldsegmente gewährleistet jedoch, dass sich nach einem bestimmbaren Intervall die Zuordnung von abgebildeten SAW-Segmenten zu Bildfeldsegmenten wiederholt.

Bei dem Einlernschritt wird ferner jedem SAW-Segment ein SAW-Segmentindex und den Bildfeldsegmenten jeweils ein Bildfeldsegmentindex zugeordnet, wobei die Zuordnung des SAW-Segmentindex für alle SAWs auf dem Wafer und die Zuordnung des Bildfeldsegmentindex für alle Bildfelder jeweils identisch ist. Außerdem wird jedem Bildfeldsegment eine Kombination aus seinem Bildfeldsegmentindex und dem SAW-Segmentindex zugeordnet wird. Bei einem Vergleichsschritt werden nur die Bildfeldsegmente verglichen, die jeweils eine identische Kombination aus SAW-Segmentindex und Bildfeldsegmentindex aufweisen. Diese Maßnahmen gewährleisten, dass nur die Bildfeldsegmente mit identischer Zuordnung von jeweils abgebildeten SAW-Segmenten zu Bildfeldsegmenten, d. h. Bildfeldsegmente, in denen identische Strukturen abgebildet sind, miteinander verglichen werden.

2. Der geltende Patentanspruch 1 ist zulässig, denn er geht auf die ursprünglichen Patentansprüche 1 bis 4 und 11 sowie S. 2, le. Abs. bis S. 3, le. Abs. der ursprünglichen Unterlagen zurück.

Die geltenden Unteransprüche 2 bis 12 sind - unter Beachtung der ursprünglichen Offenbarung - noch an den Anspruch 1 anzupassen, so dass die Überprüfung ihrer Zulässigkeit im jetzigen Verfahrensstadium dahinstehen kann.

3. Das im geltenden Anspruch 1 angegebene Verfahren ist gegenüber dem bisher ermittelten Stand der Technik neu und beruht gegenüber diesem auch auf einer erfinderischen Tätigkeit des Fachmanns.

Als Fachmann ist ein mit der Entwicklung von Wafer-Inspektionsgeräten und den zugehörigen Wafer-Inspektionsverfahren betrauter berufserfahrener Diplom-Physiker oder Diplom-Ingenieur der physikalischen Technik mit Hochschul- bzw. Fachhochschulabschluss zu definieren.

4. Die Druckschrift D1 offenbart ein Verfahren zur Analyse von Strukturen auf einem Wafer, wobei eine Kamera bei ihrem Weg über den Wafer mit ihrem Bildfeld eine Vielzahl von streifenförmigen Bildfeldern aufnimmt, indem der auf einem xy-Tisch positionierte Wafer in x - Richtung und anschließend entgegen der x - Richtung unter dem CCD-Bildaufnehmer der Kamera verfahren und dabei kontinuierlich ein streifenförmiges Bild der gesamten jeweils abgetasteten Zeile aufgenommen wird (The present invention relates to a pattern checking technology, for example, a technology that will prove effective when implemented in an inspection of a semiconductor wafer / Sp. 1, Zeilen 15 bis 18 // A semiconductor wafer 13 is placed on a sample holder 12 mounted on an xy stage 11. The xy stage 11 is moved by an xy stage control unit 22. An image acquisition unit 16 composed of an optical microscope 14 and an imaging device 15 such as a TDI sensor successively acquires images of the surface of the semiconductor wafer 13 to be scanned continuously in the x directions. The TDI sensor is made by assembling one-dimensional line sensors (CCD Iine sensors) on numerous stages. Signal charges accumulated on CCD devices of the line sensors on the stages are successively transferred to the CCD devices on the next stages at the same rate as a scanning rate. Signal charges at the point of identical mapping symmetry can be superimposed by the plurality of CCD devices. Acquired image signals are successively multi-valued by a signal processing circuit 17. The coded data is stored in an image data saving unit 18 such as a memory / Sp. 4, Zeilen 1 bis 17).

Die beim Abtasten des Wafers aufgenommenen streifenförmigen Bilder werden in regelmäßige, gleich große streifenförmige Bildfeldsegmente (areas 1-1, 2-1, 3-1, …) aufgeteilt, deren Breite jeweils der Ausdehnung der Dies in x-Richtung entspricht und deren Höhe so gewählt ist, dass jedes Die in eine geradzahlige oder ungeradzahlige Anzahl von streifenförmigen Bildfeldsegmenten (1-1, 1-2, 1-3; …) unterteilt wird. Dabei wird jedem Bildfeldsegment eine Indexkombination (1-1, 1-2, …, 2-1, 2-2, …, 3-1, 3-2, …, 1-7, 1-8, …, 9-7, 9-8, …) zugeordnet, deren erste Ziffer jeweils angibt, welchem Die der jeweiligen Reihe von Dies das Bildfeldsegment zugeordnet ist, und deren zweite Ziffer jeweils angibt, welchem Bildstreifen des Abtastvorgangs das jeweilige Bildfeldsegment zugeordnet ist (Dice arrayed on the semiconductor wafer 13 are scanned in units of a scanned width in a combination of positive and negative directions. Acquired image signals are successively multi-valued by a signal processing circuit 17. FIG. 3 shows a trajectory along which a semiconductor wafer is scanned by a TDI sensor according to the embodiment of the present invention. For brevity's sake, a number is assigned to each of the areas whose images are acquired. Moreover, dice are arrayed on even-numbered rows. When each die is scanned in units of the scanned width, each die is divided into an even number of areas. The dice are scanned in the direction of an arrow in FIG. 3 successively from the first die of the first row. Namely, areas 1-1, 2-1, and 3-1 are scanned in that order in the x-axis positive direction. When the last die of the first row has been scanned, the xy stage is moved by the scanned width in the y-axis positive direction. Areas 3-2, 2-2, and 1-2 are then scanned in that order in the x-axis negative direction. When acquiring images from two lines of areas on the first row of dice are completed, the second row of dice is scanned started with the leading die. Namely, areas 1-3, 2-3, 3-3, 4-3, and 5-3 are scanned in that order. This operation is performed on all rows of dice. After the last row of dice is scanned, subsequent areas on the first row of dice are scanned in the same manner. Consequently, the whole surface of the wafer is scanned / Sp. 4, Zeile 61 bis Sp. 5, Zeile 19 i. V. m. Fig. 3 // The embodiment has been described on the assumption that dice are arrayed in even-numbered rows. Moreover, when each die is scanned in units of a scanned width, the die is divided into even-numbered areas. Alternatively, the number of rows of dice may be odd and the number of areas into which each dice is divided may be odd / Sp. 8, Zeilen 53 bis 59).

In einem Vergleichsschritt werden jeweils die Bildfeldsegmente miteinander verglichen, deren Index die Zugehörigkeit zu unterschiedlichen Dies, aber gleichen Bildstreifen angibt (Fig. 4 shows the procedures of image acquisition, image comparison, and image storage in accordance with the embodiment of the present invention by utilizing numerals assigned to the areas in the dice shown in Fig. 3 / Sp. 5, Zeilen 49 bis 52 // In other words, images of areas other than marginal areas to be scanned first and last are compared with images of adjacent areas which are produced by scanning the same row of dice in the same direction. The images of the marginal areas to be scanned first and last are compared with images of areas adjacent one side of the marginal areas which are produced by scanning the same row of dice in the same direction / Sp. 5, Zeilen 35 bis 43 i. V. m. Fig. 4).

Bei der Lektüre der Druckschrift D1 geht der Fachmann davon aus, dass die Herstellung der Strukturen, d.h. der Dies auf dem Wafer mit Hilfe eines SAWs erfolgt, denn der Einsatz von Steppern zur Herstellung hochintegrierter Schaltungen war zum Anmeldetag der Druckschrift D1 bereits fachüblich, wie die weitere Druckschrift D3 zeigt, vgl. dort S. 124, le. Abs. bis S. 125, 1. Abs. Diese Textstelle belegt auch, dass bei Steppern bei einer Belichtung nur jeweils ein Chip, d. h. ein Die belichtet wird, so dass bei der Druckschrift D1 jedes einzelne Die mit dem „stepper area window“ SAW identisch ist.

Da - wie oben dargelegt - diese Dies jeweils in regelmäßige gleichgroße logische Segmente (1-1, 1-2, 1-3; …) aufgeteilt, d. h. die SAWs in SAW-Segmente unterteilt werden und außerdem das Bildfeld der Kamera in SAW-Segmentabbildende Bildfeldsegmente (1-1, 2-1, 3-1) aufgeteilt wird, entnimmt der Fachmann der Druckschrift D1 vor dem Hintergrund der Druckschrift D3 ein Verfahren zur Analyse eines Wafers, der mit Hilfe eines SAWs erzeugte Strukturen aufweist, bei dem in den Worten des geltenden Anspruchs 1 - eine Kamera bei ihrem Weg über den Wafer eine Vielzahl von Bildfeldern

(rows 1,2, 3, …) aufnimmt,

- eine Aufteilung eines jeden SAWs (dies) in regelmäßige, gleichgroße logische SAW-Segmente (Flächen 1-1, 1-2,…; 2-1, 2-2, …, 3-1, 3-2,…) erfolgt, wobei jedem SAW-Segment ein SAW-Segmentindex (jeweils hintere Ziffern …-1, …- 2, …-3 … in der Indexkombination) zugeordnet wird,

- eine Aufteilung des Bildfelds der Kamera in SAW-Segment-abbildende Bildfeldsegmente (Flächen 1-1, 2-1, 3-1, …) erfolgt, wobei die letztgenannte Aufteilung so erfolgt, dass nach einem Intervall (nämlich der Anzahl der Streifen in einem SAW) von aufgenommenen Bildfeldern eine Wiederholung einer identischen Zuordnung von abgebildeten SAW-Segmenten und Bildfeldsegmenten auftritt, und wobei den Bildfeldsegmenten jeweils ein Bildfeldsegmentindex (vordere Ziffern 1-…, 2-…, 3-… in den Indexkombinationen) zugeordnet wird,

- das Bildfeld der Kamera nur einen Teil der SAW-Segmente des SAWs aufnimmt (nämlich pro Scan immer nur einen Streifen des jeweiligen Dies),

- jedem Bildfeldsegment eines jeden aufgenommenen Bildfeldes eine Kombination aus seinem Bildfeldsegmentindex und dem SAW-Segmentindex des in ihm abgebildeten SAW-Segments zugeordnet wird (Indexkombinationen 1-1, 1-2,…; 2-1, 2-2, …, 3-1, 3-2,…), und

- in einem Vergleichsschritt Bildfeldsegmente verglichen werden.

Somit unterschiedet sich das Verfahren nach dem geltenden Anspruch 1 von dem in der Druckschrift D1 offenbarten Verfahren dadurch, dass - die Kamera bei ihrem Weg über den Wafer eine Vielzahl von Bildfeldern aufnimmt, wobei zur Aufnahme eines jeden Bildfeldes bei der Relativbewegung zwischen Kamera und Wafer jeweils eine Blende geöffnet und ein Blitz ausgelöst wird, - die Zuordnung des SAW-Segmentindex zu den SAW-Segmenten für alle SAWs auf dem Wafer identisch ist, - die Zuordnung des Bildfeldsegmentindex zu den Bildfeldsegmenten für alle Bildfelder identisch ist, und dass

- in dem Vergleichsschritt nur die Bildfeldsegmente verglichen werden, die eine identische Kombination aus SAW-Segmentindex und Bildfeldsegmentindex aufweisen.

Wie oben schon dargelegt, gewährleisten diese Merkmale im Zusammenhang mit der Angabe, dass die Strukturen jeweils mit einem SAW erzeugt werden, und mit der Angabe, dass die Aufteilung des Bildfelds der Kamera in SAW-Segment-abbildende Bildfeldsegmente derart erfolgt, dass nach einem Intervall von aufgenommenen Bildfeldern eine Wiederholung einer identischen Zuordnung von abgebildeten SAW-Segmenten und Bildfeldsegmenten auftritt, dass bei dem Vergleich jeweils nur die Bildfeldsegmente in den SAW-Segmenten miteinander verglichen werden, die identische Strukturen aufweisen.

Die vorangehend genannten Maßnahmen können dem bisher nachgewiesenen Stand der Technik nicht entnommen werden, denn die Druckschrift D2, die die Prüfungsstelle als weitere Entgegenhaltung genannt hat, bleibt hinter dem oben dargelegten Offenbarungsgehalt der Druckschrift D1 zurück und gibt dementsprechend keinen Hinweis auf eine derartige Vorgehensweise, vgl. hierzu das englischsprachige Abstract zur japanischen Offenlegungsschrift gemäß Entgegenhaltung D2.

5. Da die oben genannten Merkmale neu in den Anspruch aufgenommen wurden und bisher noch nicht Gegenstand der Recherche durch die Prüfungsstelle waren, ist die Sache gemäß § 79 (3) PatG zur weiteren Prüfung und Entscheidung an das Deutsche Patent- und Markenamt zurückzuverweisen. Im Falle einer Patenterteilung wären die in der mündlichen Verhandlung überreichten Unter- ansprüche 2 bis 12 sowie die geltenden Beschreibungsunterlagen noch an den geltenden Anspruch 1 anzupassen und zu überarbeiten.

Dr. Strößner Brandt Metternich Dr. Zebisch Cl