KR20030095109A - 웨이퍼 이송 장치 - Google Patents

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KR20030095109A
KR20030095109A KR1020020032632A KR20020032632A KR20030095109A KR 20030095109 A KR20030095109 A KR 20030095109A KR 1020020032632 A KR1020020032632 A KR 1020020032632A KR 20020032632 A KR20020032632 A KR 20020032632A KR 20030095109 A KR20030095109 A KR 20030095109A
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Abstract

본 발명은 웨이퍼 이송 장치를 개시한다. 이에 의하면, 글리퍼(Gripper)를 오픈/클로즈 방식에서 고정 방식으로 전환시키고 상, 하 글리퍼를 하나의 선형 모터부 대신에 각각의 구동 모터에 의해 전, 후진 이동시킴으로써 웨이퍼의 픽업이나 플레이스 과정을 진행하도록 구성된다. 또한, 글리퍼에 웨이퍼를 센싱하기 위한 광 센서부를 설치한다. 광 센서부는 발광 센서와 수광 센서가 글리퍼의 내측부에 설치되며, 글리퍼에 설치되는 웨이퍼를 기준으로 상, 하에 각각 대향하여 위치한다.
따라서, 본 발명은 글리퍼의 오픈, 클로즈 동작을 생략시킴으로써 웨이퍼 픽업이나 플레이스 과정을 단순화시킬 수가 있다. 그 결과, 구동 모터부의 기능 저하가 방지되고 기어 어셈블리부의 기어 마모가 방지되므로 웨이퍼 픽업이나 플레이스의 정확성 저하가 방지되고, 픽업이나 플레이스의 공정 사고가 발생할 가능성이 낮아진다.
또한, 상, 하 글리퍼가 구동 모터부의 해당 모터에 의해 각각 구동되므로 구동 모터부의 동작 안정성과 정확성이 확보된다. 또한, 글리퍼에 설치된 광 센서부를 이용하여 웨이퍼의 존재 유무를 센싱하므로 웨이퍼의 센싱 정확성이 향상될 수 있다.

Description

웨이퍼 이송 장치{Wafer Transferring Apparatus}
본 발명은 웨이퍼 이송 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 웨이퍼의 이송을 과정을 단순화하면서도 정확성과 안정성을 향상시키도록 한 웨이퍼 이송 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 웨이퍼 이송 시스템은 반도체 제조공정 전반에 걸쳐 웨이퍼의 손상과 수율 저하를 유발시키지 않고 웨이퍼 이송을 진행하는 것을 목표로 하고 있다. 반도체 생산 초기의 웨이퍼 이송 시스템은 작업자가 핀셋 또는 진공 핀셋을 이용하여 웨이퍼를 픽업하여 직접 이송하였었다. 이런 경우, 웨이퍼의 표면에 손상이 심하고, 수율이 저하되었다. 더욱이, 웨이퍼의 대구경화 및 패턴의 미세화에 따라 자동 웨이퍼 이송 시스템이 절실히 요구되어 왔다. 최근에는 웨이퍼 이송용 로봇이 실용화되었고, 웨이퍼 이송용 로봇의 암 구조가 다양하게 발전하고 있다.
종래의 웨이퍼 이송용 로봇(100)의 일 예가 도 1에 도시되어 있다. 도 1에서 로봇(100)의 전방 방향(110)이 화살표로 표시된 방향이다. 기어 어셈블리부(10)가 선형 동작 가이드부(20)의 상부면 후방측 근처에 설치되고, 선형 모터부(30)가 기어 어셈블리(10)의 후방측 근처의 선형 동작 가이드부(20) 상에 설치된다. 기어 어셈블리부(10)의 선단부에는 2개의 상, 하 암들(40)이 전방부를 향해 수평 상태로 뻗어나가는 형태로 설치된다. 상, 하 암들(40)의 각각은 오픈, 클로즈를 위해 수평 이동 가능하고, 좌우 대칭을 이루며 대향하는 2개의 글리퍼(Gripper)(41)를갖는다. 글리퍼(41)는 알루미늄 재질과 같은 가벼운 금속 판재로 이루어진다. 글리퍼(41)의 내주면은 웨이퍼(1)의 외주면에 해당하는 내주면으로 만곡지며, 도 2에 도시된 바와 같이, 계단(42) 형태로 형성된다. 또한, 선형 동작 가이드부(20)의 상부면에는 기어 어셈블리부(10)의 수평 전, 후진을 가이드하기 위해 요철부(21)가 전방 방향(110)을 따라 일정 길이만큼 연장하여 형성된다.
이와 같이 구성되는 종래의 웨이퍼 이송 로봇(100)의 웨이퍼 픽업(Pick up) 과정을 도 3을 참조하여 설명하면, 먼저, 모듈, 예를 들어 스피너 모듈(도시 안됨)의 척에 픽업할 웨이퍼가 위치하고 있을 때, 단계(S11)에서 기어 어셈블리부(10)가 선형 모터부(30)의 구동에 의해 암들(40)의 글리퍼(41)를 완전 오픈(Fully Open) 상태로 만들고, 단계(S12)에서 기어 어셈블리부(10)가 선형 모터부(30)의 구동에 의해 글리퍼(41)를 상기 스피너 모듈의 센터로 지향하도록 이동된다. 단계(S13)에서 기어 어셈블리부(10)와 글리퍼(41)가 선형 모터부(30)의 구동에 의해 선형 동작 가이드부(20)를 따라 화살표로 표시된 전방 방향(110)으로 전진 이동됨으로써 글리퍼(41)가 상기 스피너 모듈의 척까지 도달한다. 단계(S14)에서 기어 어셈블리부(10)가 선형 모터부(30)의 구동에 의해 글리퍼(41)를 완전 오픈 상태에서 부분 오픈(Partially Open) 상태로 만들도록 클로즈시킨다. 따라서, 단계(S15)에서 글리퍼(41)가 상기 척의 웨이퍼를 픽업한다. 단계(S16)에서 기어 어셈블리부(10)와 글리퍼(41)가 선형 모터부(30)의 구동에 의해 선형 동작 가이드부(20)를 따라 전방 방향(110)의 반대되는 후방 방향으로 원래의 위치까지 되돌아오도록 후진 이동되고, 상기 웨이퍼를 내려놓기 위한 모듈 예를 들어, 오븐 모듈로이동하기 위한 후속 명령을 기다린다. 따라서, 한번의 웨이퍼 픽업 과정이 완료된다.
웨이퍼 이송 로봇(100)의 웨이퍼 플레이스(Place)하는 과정을 도 4를 참조하여 설명하면, 먼저, 모듈, 예를 들어 오븐 모듈(도시 안됨)의 웨이퍼 지지대에 내려놓기 위한 웨이퍼가 글리퍼에 위치하고 있을 때, 단계(S21)에서 기어 어셈블리부(10)가 선형 모터부(30)의 구동에 의해 암들(40)의 글리퍼(41)를 부분 오픈(Partially Open) 상태로 만들고, 단계(S22)에서 어셈블리부(10)가 선형 모터부(30)의 구동에 의해 글리퍼(41)를 상기 오븐 모듈의 센터로 지향하도록 이동된다. 단계(S23)에서 기어 어셈블리부(10)와 글리퍼(41)가 선형 모터부(30)의 구동에 의해 선형 동작 가이드부(20)를 따라 화살표로 표시된 전방 방향(110)으로 전진 이동됨으로써 글리퍼(41)가 상기 오븐 모듈 내의 웨이퍼 배치 지점까지 도달한다. 단계(S24)에서 기어 어셈블리부(10)가 선형 모터부(30)의 구동에 의해 글리퍼(41)를 부분 오픈 상태에서 완전 오픈 상태로 만들도록 오픈시킨다. 따라서, 단계(S25)에서 글리퍼(41)가 상기 웨이퍼 배치 지점 상에 웨이퍼를 내려놓는다. 단계(S26)에서 기어 어셈블리부(10)가 선형 모터부(30)의 구동에 의해 글리퍼(41)를 완전 오픈 상태에서 완전 클로즈 상태로 만들고, 단계(S27)에서 기어 어셈블리부(10)와 글리퍼(41)가 선형 모터부(30)의 구동에 의해 동작 가이드부(20)를 따라 전방 방향(110)의 반대되는 후방 방향으로 원래의 위치까지 되돌아오도록 후진 이동되고, 상기 웨이퍼를 내려놓기 위한 모듈로 이동하기 위한 후속 명령을 기다린다. 따라서, 한번의 웨이퍼 플레이스 과정이 완료된다.
한편, 설명의 편의상 설명의 이해를 돕기 위해 상, 하 글리퍼중 어느 하나만이 웨이퍼 픽업 및 웨이퍼 플레이스 과정을 진행하는 것을 기준으로 설명하였으나, 실제로는 생산성 향상을 위해 상, 하 글리퍼가 모두 웨이퍼 2장을 동시에 픽업하거나, 웨이퍼 2장을 동시에 플레이스하는 것도 가능함은 자명한 사실이다.
그런데, 종래의 웨이퍼 이송용 로봇(100)이 오픈/클로즈 방식이기 때문에 웨이퍼(1)의 픽업이나 플레이스 과정을 진행하기 위해 글리퍼(41)가 예비 동작, 예를 들어 대향하는 글리퍼(41)를 서로 벌어지게 만드는 오픈 동작과, 대향하는 글리퍼(41)를 서로 가깝게 만드는 클로즈 동작을 진행한다. 이는 웨이퍼(1)의 픽업이나 플레이스와 같은 단순 동작을 진행하기 위한 과정을 복잡하게 만드는 원인으로 작용한다.
또한, 선형 모터부(30)가 불필요하게도 글리퍼(41)의 예비 동작에 소요되는 시간만큼 더 많이 구동하여야 하기 때문에 웨이퍼 이송이 일정 회수 이상으로 증가하면, 선형 모터부(30)의 기능이 저하되고, 기어 어셈블리부(10)의 기어 부분(도시 안됨)이 심하게 마모된다. 그 결과, 픽업이나 플레이스의 정확성이 저하되고 심한 경우, 픽업이나 플레이스의 공정 사고가 발생할 가능성이 높아진다.
그리고, 상, 하 글리퍼(41)의 전, 후진 이동이 하나의 선형 모터부(30)에 의해 모두 진행되므로 선형 모터부(30)의 동작 방법이 매우 복잡하다.
더욱이, 글리퍼(41)가 웨이퍼(1)의 이송 때마다 완전 오픈, 부분 오픈 및클로즈 상태로 전환하여 현재 이송할 웨이퍼(1)의 존재 유무를 센싱한다. 이로써, 웨이퍼의 센싱을 위한 동작이 복잡하고 웨이퍼의 센싱 정확성이 저하된다.
따라서, 본 발명의 목적은 글리퍼의 오픈/클로즈 동작을 생략하여 웨이퍼 픽업이나 플레이스 동작을 단순화시키도록 한 웨이퍼 이송 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 웨이퍼 픽업이나 플레이스 동작 회수가 많아지더라도 픽업이나 플레이스 공정의 신뢰성을 향상시키도록 한 웨이퍼 이송 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 글리퍼의 오픈/클로즈 동작을 생략하면서도 웨이퍼 센싱 정확성을 향상시키도록 한 웨이퍼 이송 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상, 하 글리퍼를 각각 별개로 구동시킴으로써 글리퍼의 구동 안정성과 정확성을 향상시키도록 한 웨이퍼 이송 장치를 제공하는데 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 웨이퍼 이송 장치를 나타낸 구성도.
도 2는 종래 기술에 의한 웨이퍼 이송 장치의 글리퍼(Gripper)의 내측면을 설명하기 위한 단면도.
도 3은 종래 기술에 의한 웨이퍼 이송 장치의 웨이퍼 픽업(Pickup) 과정을 설명하기 위한 플로우차트.
도 4는 종래 기술에 의한 웨이퍼 이송 장치의 웨이퍼 플레이스(Place) 과정을 설명하기 위한 플로우차트.
도 5는 본 발명에 의한 웨이퍼 이송 장치를 나타낸 구성도.
도 6은 본 발명에 의한 웨이퍼 이송 장치의 글리퍼의 내측면에 광 센서부가 설치된 예를 설명하기 위한 단면도.
도 7은 본 발명에 의한 웨이퍼 이송 장치의 웨이퍼 픽업 과정을 설명하기 위한 플로우차트.
도 8은 본 발명에 의한 웨이퍼 이송 장치의 웨이퍼 플레이스 과정을 설명하기 위한 플로우차트.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 웨이퍼 이송 장치는
웨이퍼를 안착하기 위한 내주면을 가지며 하나의 상태로 고정되고, 상하로 각각 위치하는 고정식 글리퍼들; 상기 웨이퍼의 이송을 위해 상기 글리퍼들을 일방향 왕복 이동시키도록 구동시키는 구동부; 및 상기 글리퍼들의 일방향 왕복 이동을 가이드시키는 선형 동작 가이드부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 웨이퍼의 유무를 센싱하기 위해 상기 글리퍼부들의 내측면에 센서부가 설치될 수 있다. 상기 센서부가 광 센서부로 구성될 수 있다. 또한, 상기 광 센서부가 발광 센서와 수광 센서를 갖는다. 상기 발광 센서와 수광 센서가 상기 글리퍼들에 안착되는 웨이퍼를 기준으로 상, 하에 각각 위치하는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 상기 구동부가 상기 글리퍼들을 각각 구동시키기 위한 구동 모터부로 구성될 수 있다.
이하, 본 발명에 의한 웨이퍼 이송 장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 종래의 부분과 동일 구성 및 동일 작용의 부분에는 동일 부호를 부여한다.
도 5는 본 발명에 의한 웨이퍼 이송 장치를 나타낸 구성도이다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 웨이퍼 이송용 장치(200)의 전방 방향(210)이 화살표로 표시된 방향이다. 기어 어셈블리부(10)가 선형 동작 가이드부(20)의 상부면 후방측 근처에 설치되고, 구동부, 예를 들어 구동 모터부(60)가 기어 어셈블리(10)의 후방측 근처의 선형 동작 가이드부(20) 상에 설치된다. 기어 어셈블리부(10)의 선단부에는 2개의 상, 하 암들(40)이 전방부를 향해 수평 상태로 뻗어나가는 형태로 설치된다. 상, 하 암들(40)의 각각은 오픈, 클로즈를 하지 않고 고정되고, 좌우 대칭을 이루며 대향하는 2개의 글리퍼(41)를 갖는다. 글리퍼(41)는 알루미늄 재질과 같은 가벼운 금속 판재로 이루어진다. 글리퍼(41)의 내주면은 웨이퍼(1)의 외주면에 해당하는 내주면으로 만곡지며, 도 6에 도시된 바와 같이, 수직 계단(42) 형태로 형성되고 아울러 웨이퍼(1)의 유무를 센싱하기 위한 센서, 예를 들어 광 센서부(50)가 설치된다. 여기서, 광 센서부(50)의 대향하는 발광 센서(51) 및 수광 센서(52)가 웨이퍼(1)를 기준으로 상, 하에 각각 위치하도록 내측면부에 설치된다. 한편, 선형 동작 가이드부(20)의 상부면에는 기어 어셈블리부(10)의 일방향 수평 전, 후진을 가이드하기 위해 요철부(21)가 전방 방향(110)을 따라 일정 길이만큼 연장하여 형성된다.
한편, 구동 모터부(60)는 도면에 도시되지 않았으나 상, 하 글리퍼(41)를 각각 구동시키도록 2개의 구동 모터로 구성된다. 글리퍼(41)가 종래와 달리 오픈/클로즈되지 않고 웨이퍼(1)를 잡기에 적합한 하나의 형태로 고정된다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 웨이퍼 이송 장치(200)의 웨이퍼 픽업 과정을 도 7을 참조하여 설명하면, 먼저, 모듈, 예를 들어 스피너 모듈(도시 안됨)의 척에 픽업할 웨이퍼가 위치하고 있을 때, 단계(S31)에서 기어 어셈블리부(10)가 구동 모터부(60)의 구동에 의해 글리퍼(41)를 상기 스피너 모듈의 센터로 지향하도록 이동된다. 단계(S32)에서 기어 어셈블리부(10)와 글리퍼(41)가 구동 모터부(60)의 구동에 의해 선형 동작 가이드부(20)를 따라 화살표로 표시된 전방 방향(210)으로 전진 이동됨으로써 글리퍼(41)가 상기 스피너 모듈의 척까지 도달한다. 단계(S33)에서 글리퍼(41)의 내측면에 각각 대향하여 설치된 광 센서부(50)의 발광 센서(51)와 수광 센서(52)가 웨이퍼(1)의 존재 유무를 센싱한다. 이때, 웨이퍼(1)가 도 6에 도시된 바와 같이, 존재하는 것으로 센싱되면, 단계(S34)에서 글리퍼(41)가 구동 모터부(60)의 구동에 의해 상기 척의 웨이퍼를 픽업한다. 단계(S35)에서 기어 어셈블리부(10)와 글리퍼(41)가 구동 모터부(60)의 구동에 의해 선형 동작 가이드부(20)를 따라 전방 방향(210)의 반대되는 후방 방향으로 원래의 위치까지 되돌아오도록 후진 이동되고, 상기 웨이퍼를 내려놓기 위한 모듈 예를 들어, 오븐 모듈로 이동하기 위한 후속 명령을 기다린다. 따라서, 본 발명의 웨이퍼 픽업 과정이 완료된다.
웨이퍼 이송 장치(200)의 웨이퍼 플레이스(Place) 과정을 도 8을 참조하여 설명하면, 먼저, 모듈, 예를 들어 오븐 모듈(도시 안됨)의 웨이퍼 지지대에 내려놓기 위한 웨이퍼가 글리퍼에 위치하고 있을 때, 단계(S41)에서 기어 어셈블리부(10)가 구동 모터부(60)의 구동에 의해 글리퍼(41)를 상기 오븐 모듈의 센터로 지향하도록 이동된다. 단계(S42)에서 기어 어셈블리부(10)와 글리퍼(41)가 구동 모터부(60)의 구동에 의해 선형 동작 가이드부(20)를 따라 화살표로 표시된 전방 방향(210)으로 전진 이동됨으로써 글리퍼(41)가 상기 오븐 모듈 내의 웨이퍼 배치 지점까지 도달한다. 단계(S43)에서 글리퍼(41)가 구동 모터부(60)의 구동에 의해 상기 웨이퍼 배치 지점 상에 웨이퍼를 내려놓는다. 단계(S44)에서 기어 어셈블리부(10)와 글리퍼(41)가 구동 모터부(60)의 구동에 의해 동작 가이드부(20)를 따라 전방 방향(210)의 반대되는 후방 방향으로 원래의 위치까지 되돌아오도록 후진 이동되고, 상기 웨이퍼를 내려놓기 위한 모듈로 이동하기 위한 후속 명령을 기다린다. 따라서, 본 발명의 웨이퍼 플레이스 과정이 완료된다.
한편, 설명의 편의상 설명의 이해를 돕기 위해 상, 하 글리퍼중 어느 하나만이 웨이퍼 픽업 및 웨이퍼 플레이스 과정을 진행하는 것을 기준으로 설명하였으나,실제로는 생산성 향상을 위해 상, 하 글리퍼가 모두 웨이퍼 2장을 동시에 픽업하거나, 웨이퍼 2장을 동시에 플레이스하는 것도 가능함은 자명한 사실이다.
따라서, 본 발명은 글리퍼의 오픈, 클로즈 동작을 생략시키고 웨이퍼의 픽업이나 플레이스 과정을 진행시킴으로써 웨이퍼의 픽업이나 플레이스 과정을 단순화시킬 수가 있다. 그 결과, 구동 모터부가 글리퍼의 오픈, 클로즈 동작에 소요되는 시간만큼 구동 시간을 단축하므로 웨이퍼 이송 회수가 일정 회수 이상으로 증가하더라도 구동 모터부의 기능이 저하되지 않고, 기어 어셈블리부의 기어 부분이 그다지 마모되지 않는다. 따라서, 픽업이나 플레이스의 정확성 저하가 방지되고, 픽업이나 플레이스의 공정 사고가 발생할 가능성이 낮아진다.
그리고, 상, 하 글리퍼가 구동 모터부의 해당 모터에 의해 각각 구동되므로 구동 모터부의 동작 안정성과 정확성이 확보된다.
또한, 글리퍼가 웨이퍼의 이송 때마다 완전 오픈, 부분 오픈 및 클로즈 상태로 전환하지 않고 웨이퍼를 잡기에 적합한 하나의 형태로 고정되며, 글리퍼에 설치된 광 센서부를 이용하여 웨이퍼의 존재 유무를 센싱한다. 이로써, 웨이퍼의 센싱을 위한 동작이 간단하고 웨이퍼의 센싱 정확성이 향상될 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 웨이퍼 이송 장치는 글리퍼를 오픈/클로즈 방식에서 고정 방식으로 전환시키고 상, 하 글리퍼를 하나의 선형 모터부 대신에 각각의 구동 모터에 의해 전, 후진 이동시킴으로써 웨이퍼의 픽업이나플레이스 과정을 진행하도록 구성된다. 또한, 글리퍼에 웨이퍼를 센싱하기 위한 광 센서부를 설치한다. 광 센서부는 발광 센서와 수광 센서가 글리퍼의 내측부에 설치되며, 글리퍼에 설치되는 웨이퍼를 기준으로 상, 하에 각각 대향하여 위치한다.
따라서, 본 발명은 글리퍼의 오픈, 클로즈 동작을 생략시킴으로써 웨이퍼 픽업이나 플레이스 과정을 단순화시킬 수가 있다. 그 결과, 구동 모터부의 기능 저하가 방지되고 기어 어셈블리부의 기어 마모가 방지되므로 웨이퍼 픽업이나 플레이스의 정확성 저하가 방지되고, 픽업이나 플레이스의 공정 사고가 발생할 가능성이 낮아진다.
또한, 상, 하 글리퍼가 구동 모터부의 해당 모터에 의해 각각 구동되므로 구동 모터부의 동작 안정성과 정확성이 확보된다. 또한, 글리퍼에 설치된 광 센서부를 이용하여 웨이퍼의 존재 유무를 센싱하므로 웨이퍼의 센싱 정확성이 향상될 수 있다.
한편, 본 발명은 도시된 도면과 상세한 설명에 기술된 내용에 한정하지 않으며 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 변형도 가능함은 이 분야에 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 사실이다.

Claims (6)

  1. 웨이퍼를 안착하기 위한 내주면을 가지며 하나의 상태로 고정되고, 상하로 각각 위치하는 고정식 글리퍼들;
    상기 웨이퍼의 이송을 위해 상기 글리퍼들을 일방향 왕복 이동시키도록 구동시키는 구동부; 및
    상기 글리퍼들의 일방향 왕복 이동을 가이드시키는 선형 동작 가이드부를 포함하는 웨이퍼 이송 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 웨이퍼의 유무를 센싱하기 위해 상기 글리퍼부들의 내측면에 센서부가 설치된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 센서부가 광 센서부로 구성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 광 센서부가 발광 센서와 수광 센서를 갖는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 발광 센서와 수광 센서가 상기 글리퍼들에 안착되는 웨이퍼를 기준으로 상, 하에 각각 위치하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 구동부가 상기 글리퍼들을 각각 구동시키기 위한 구동 모터부로 구성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이송 장치.
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