JP2017055073A - Cleaning apparatus and cleaning method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、洗浄装置および洗浄方法に関する。 Embodiments described herein relate generally to a cleaning apparatus and a cleaning method.
半導体装置をはじめとする各種の製品の製造過程に、基板上にレジストパターンを形成する工程がある。レジストパターンが不要になった後に、レジストパターンを洗浄する方法の1つとして、濃硫酸と酸化性溶液との混合液を用いて基板を洗浄する方法がある。 A manufacturing process of various products including a semiconductor device includes a process of forming a resist pattern on a substrate. One method of cleaning the resist pattern after the resist pattern is no longer needed is a method of cleaning the substrate using a mixed solution of concentrated sulfuric acid and an oxidizing solution.
しかし、濃硫酸と酸化性溶液とが混合すると、混合液の温度が上昇する。混合液の温度の上昇を抑えるには冷却装置を洗浄装置に付設する必要がある。これにより、洗浄装置のコスト上昇を招いていた。 However, when concentrated sulfuric acid and the oxidizing solution are mixed, the temperature of the mixed solution rises. In order to suppress the temperature rise of the mixed liquid, it is necessary to attach a cooling device to the cleaning device. As a result, the cost of the cleaning apparatus is increased.
本発明が解決しようとする課題は、低コスト化が実現する洗浄装置および洗浄方法を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a cleaning apparatus and a cleaning method that can realize cost reduction.
実施形態の洗浄装置は、洗浄対象物を保持する洗浄処理部と、前記洗浄対象物に、無機酸溶液を供給する無機酸供給部と、前記洗浄対象物に、酸化性溶液を供給する酸化性溶液供給部と、前記洗浄処理部から回収された前記無機酸溶液と、前記洗浄処理部から回収された前記酸化性溶液と、を含む混合廃液を、前記無機酸供給部に戻す混合廃液供給部と、を備える。 The cleaning apparatus according to the embodiment includes a cleaning processing unit that holds a cleaning target, an inorganic acid supply unit that supplies an inorganic acid solution to the cleaning target, and an oxidizing property that supplies an oxidizing solution to the cleaning target. A mixed waste liquid supply unit that returns a mixed waste liquid containing a solution supply unit, the inorganic acid solution recovered from the cleaning processing unit, and the oxidizing solution recovered from the cleaning processing unit to the inorganic acid supply unit And comprising.
以下、図面を参照しつつ、実施形態について説明する。以下の説明では、同一の部材には同一の符号を付し、一度説明した部材については適宜その説明を省略する。
図1は、本実施形態に係る洗浄装置を表す模式図である。
Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. In the following description, the same members are denoted by the same reference numerals, and the description of the members once described is omitted as appropriate.
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a cleaning device according to the present embodiment.
図1に表す洗浄装置5は、例えば、半導体基板等に形成されたレジストパターンを除去する洗浄装置である。洗浄装置5は、枚葉処理方式の洗浄装置である。洗浄装置5は、硫酸電解部10と、無機酸供給部50と、洗浄処理部12と、酸化性溶液供給部13と、溶液循環部14と、硫酸供給部15と、混合廃液供給部11と、を備える。
A
洗浄装置5に含まれる、硫酸電解部10、無機酸供給部50、洗浄処理部12、酸化性溶液供給部13、溶液循環部14、硫酸供給部15、混合廃液供給部11、タンク110、ポンプ111、開閉弁112、濃度センサ114、ポンプ120、開閉弁121のそれぞれは、制御部200によって制御されている。
The sulfuric
硫酸電解部10では、硫酸溶液が電気分解して陽極室30において酸化性物質が生成する。また、酸化性物質を含む溶液を用いて洗浄対象物に付着した汚染物を除去すると酸化性物質を含む溶液の酸化力は低下するが、硫酸電解部10は、その低下した酸化力を回復させる機能を有する。
In the sulfuric
硫酸電解部10は、陽極32と、陰極42と、陽極32と陰極42との間に設けられた隔膜20と、陽極32と隔膜20との間に設けられた陽極室30と、陰極42と隔膜20との間に設けられた陰極室40と、を有する。 隔膜20、陽極室30、および陰極室40の上端には、上端封止部22が設けられている。隔膜20、陽極室30および陰極室40の下端には、下端封止部23が設けられている。陽極32と陰極42との間には、隔膜20が設けられている。陽極32は、陽極支持体33に支持されている。陰極42は、陰極支持体43に支持されている。陽極32と陰極42とには、直流電源26が接続されている。
The sulfuric
陽極32は、導電性を有する陽極基体34と、陽極基体34の表面に形成された陽極導電性膜35とからなる。陽極基体34は、陽極支持体33の内面に支持され、陽極導電性膜35は陽極室30に対面する。
The
陰極42は、導電性を有する陰極基体44と、陰極基体44の表面に形成された陰極導電性膜45とからなる。陰極基体44は、陰極支持体43の内面に支持され、陰極導電性膜45は、陰極室40に対面する。
The
陽極室30の下端側には陽極入口部19が設けられ、上端側には陽極出口部17が設けられている。陽極入口部19および陽極出口部17は、陽極室30に連通している。陰極室40の下端側には陰極入口部18が形成され、上端側には陰極出口部16が形成されている。陰極入口部18および陰極出口部16は、陰極室40に連通している。
An
無機酸供給部50は、高濃度の無機酸溶液を貯留するタンク51と、ポンプ52、および開閉弁71を有する。無機酸供給部50は、洗浄対象物Wに、無機酸溶液を供給することができる。タンク51、ポンプ52、および開閉弁71は、管路53を通してノズル61に接続されている。そして、タンク51内に貯留された高濃度の無機酸溶液が、ポンプ52の作動によって管路53を経由し、ノズル61に供給される。無機酸供給部50は、タンク51に貯留された高濃度の無機酸溶液を洗浄処理部12のノズル61に供給する機能を有する。これにより、ノズル61に供給された高濃度の無機酸溶液が洗浄対象物Wの表面に供給されるようになっている。高濃度の無機酸溶液としては脱水作用を有するものとすることが好ましい。例えば、高濃度の無機酸溶液として、硫酸濃度が90重量パーセント以上の濃硫酸溶液が例示される。タンク51には、ヒータを設け、高濃度の無機酸溶液の温度制御をすることもできる。
The inorganic
洗浄処理部12には、洗浄対象物Wが設置され、この洗浄対象物Wは、洗浄溶液によって洗浄される。洗浄処理部12は、ノズル61と、回転テーブル62と、カバー29と、を有する。洗浄溶液としては、硫酸電解部10で得られた酸化性物質(酸化活性種)を含む酸化性溶液と、無機酸供給部50から供給された高濃度の無機酸溶液と、が用いられる。。洗浄対象物は、洗浄処理部12の回転テーブル62の上に保持される。そして、酸化性溶液と無機酸溶液とがノズル61を経由して、洗浄対象物W上に注がれる。
A cleaning object W is installed in the
硫酸電解部10で得られた酸化性溶液は、酸化性溶液供給部13を経由して、洗浄処理部12に設けられたノズル61に供給される。また、無機酸供給部50からは高濃度の無機酸溶液が洗浄処理部12に設けられたノズル61に供給される。酸化性溶液と高濃度の無機酸溶液とが順次供給されたり、酸化性溶液と高濃度の無機酸溶液とが略同時に供給されたりする。
The oxidizing solution obtained in the sulfuric
例えば、酸化性溶液と高濃度の無機酸溶液とが混合され、その混合液(洗浄液)が洗浄処理部12に供給されることもできる。無機酸供給部50から供給された高濃度の無機酸溶液と、硫酸電解部10から供給された酸化性溶液と、が略同時に管路74に供給される場合には、管路74が両溶液を混合する混合部となる。また、管路74、ノズル61とは別に、図示しない管路、ノズルを設け、酸化性物質を含む溶液(酸化性溶液)とは別の配管系から高濃度の無機酸溶液を洗浄対象物Wに供給するようにすることもできる。
For example, an oxidizing solution and a high-concentration inorganic acid solution can be mixed, and the mixed solution (cleaning solution) can be supplied to the
また、図示しないタンクを設けて、酸化性溶液と高濃度の無機酸溶液とを混合してもよい。この場合は、図示しないタンクが混合部となる。図示しないタンクを設けるようにすれば、混合液(洗浄液)の量的変動を緩衝したり、組成の調整などをしたりすることができる。また、図示しないタンクや管路74にヒータを設け、混合液(洗浄液)の温度制御をすることもできる。 Further, a tank (not shown) may be provided to mix the oxidizing solution and the high concentration inorganic acid solution. In this case, a tank (not shown) serves as the mixing unit. If a tank (not shown) is provided, it is possible to buffer the quantitative fluctuation of the mixed liquid (cleaning liquid) and to adjust the composition. In addition, a heater can be provided in a tank or pipe 74 (not shown) to control the temperature of the mixed liquid (cleaning liquid).
ノズル61は、洗浄対象物Wに対して酸化性溶液、高濃度の無機酸溶液、酸化性溶液と高濃度の無機酸溶液との混合液(洗浄液)を吐出する吐出口を有する。また、吐出口に対向するように洗浄対象物Wを載置する回転テーブル62が設けられている。回転テーブル62は、カバー29の内部に設けられている。そして、酸化性溶液、高濃度の無機酸溶液、酸化性溶液と高濃度の無機酸溶液との混合液(洗浄液)をノズル61から洗浄対象物Wに向けて吐出することで、洗浄対象物W上の汚染物、不要物(例えば、レジストなど)が短時間で除去される。洗浄対象物W上の汚染物、不要物(例えば、レジストなど)を短時間で除去することに関しては後述する。
The
硫酸電解部10で生成された酸化性溶液は、陽極出口部17から酸化性溶液供給部13を経由して、洗浄処理部12に供給される。酸化性溶液供給部13は、開閉弁73aと、タンク28と、ポンプ81と、開閉弁74aと、管路74と、有する。酸化性溶液供給部13は、洗浄対象物Wに、酸化性溶液を供給することができる。
The oxidizing solution generated in the sulfuric
陽極出口部17は、開閉弁73aが設けられた管路73を経由して、溶液保持部としてのタンク28に接続されている。タンク28は、管路74を経由してノズル61と接続されている。タンク28内に貯留された酸化性溶液は、ポンプ81の作動によって管路74を経由してノズル61に供給される。管路74において、ポンプ81の吐出側には、開閉弁74aが設けられている。タンク28に酸化性溶液が貯留され、保持されることで、硫酸電解部10で生成される酸化性溶液の量的変動を緩衝することができる。タンク28には、ヒータを設け、酸化性溶液の温度制御をすることもできる。
The
溶液循環部14は、回収タンク63と、フィルタ64と、ポンプ82と、および開閉弁76、91と、を有する。洗浄処理部12から排出された酸化性溶液は、溶液循環部14によって回収され再び洗浄処理部12に供給可能となっている。例えば、洗浄処理部12から排出された酸化性溶液は、回収タンク63、フィルタ64、ポンプ82、および開閉弁76をこの順に通過して、硫酸電解部10の陽極入口部19に供給可能となっている。すなわち、酸化性溶液は、硫酸電解部10と洗浄処理部12との間で循環される。このような場合、必要に応じて洗浄処理に使用された酸化性溶液を硫酸電解部10に供給し、その後、硫酸電解部10で電気分解を行って酸化性物質を含む酸化性溶液を得て、タンク28を経由するなどして、その酸化性溶液を洗浄処理部12に供給することができる。
The
また、必要に応じて、使用された酸化性溶液を硫酸電解部10に供給するとともに、硫酸供給部15からも希釈された硫酸を硫酸電解部10に供給して電気分解を行い、酸化性溶液を生成することができる。ここで得られた酸化性溶液は、タンク28を経由するなどして、洗浄処理部12に供給することができる。このような酸化性溶液の再利用は、可能な限り繰り返すことができ、洗浄対象物Wの洗浄処理において、酸化性溶液の生成に要する材料(薬液など)や廃液の量を削減することが可能となる。
If necessary, the used oxidizing solution is supplied to the sulfuric
フィルタ64は、洗浄処理部12から排出された酸化性溶液中、無機酸溶液中、混合液中(洗浄液中)に含まれる汚染物、不要物(例えば、レジストなど)を濾過する機能を有する。
The
あるいは、洗浄処理部12から排出された酸化性溶液は、回収タンク63、フィルタ64、ポンプ82、および開閉弁91をこの順に通過して、硫酸電解部10を経由せずに、タンク28に供給可能とすることもできる。このような場合、洗浄処理において、使用後の酸化性溶液を再利用することができる。このような酸化性溶液の再利用は、可能な限り繰り返すことができ、酸化性溶液の生成に要する材料(薬品など)や廃液の量を削減することが可能となる。
Alternatively, the oxidizing solution discharged from the
また、洗浄処理部12から排出された高濃度の無機酸溶液や、酸化性溶液と高濃度の無機酸溶液との混合液(洗浄液)も同様にして循環再利用することができる。特に、無機酸が硫酸の場合には酸化性溶液の原料液となるので硫酸供給部15から供給する希釈硫酸の量を削減することができる。なお、無機酸溶液と酸化性溶液とが混合すると再利用に問題が生じる場合には、洗浄処理部12に無機酸溶液のための図示しない回収タンクや開閉弁などを接続して、無機酸溶液と酸化性溶液とを分離回収するようにすることができる。この場合、無機酸溶液と酸化性溶液とを順次供給するようにすれば、それぞれの供給時に分離回収を行うことができる。そして、それぞれを再処理するなどして別々に再利用することもできる。
In addition, the high-concentration inorganic acid solution discharged from the
回収タンク63には、排出管路75および排出弁75aが設けられ、洗浄処理部12にて洗浄除去された汚染物、不要物(例えば、レジストなど)を系外に排出する機能を有している。
The recovery tank 63 is provided with a
硫酸供給部15は、硫酸電解部10(陽極室30、陰極室40)に希釈硫酸溶液を供給する機能を有する。硫酸供給部15は、陽極室30と陰極室40とに希釈硫酸溶液を供給するポンプ80と、希釈硫酸を貯留するタンク60と、開閉弁70、72と、管路85と、を備えている。
The sulfuric
タンク60には、硫酸濃度が30重量パーセント以上、70重量パーセント以下の希釈硫酸溶液が貯留されている。タンク60内の希釈硫酸溶液は、ポンプ80の駆動により、開閉弁70を通過し、開閉弁76の下流側の管路、陽極入口部19を経由して、陽極室30に供給される。また、タンク60内の希釈硫酸溶液は、ポンプ80の駆動により、開閉弁72を通過し、開閉弁72の下流側の管路86、陰極入口部18を経由して、陰極室40に供給される。
The
本実施形態においては、陰極側に供給する溶液の硫酸濃度が低いので、硫酸の電気分解により隔膜20が損傷するのを抑制することができる。すなわち、硫酸の電気分解反応では陰極側の水が陽極側へ移動し、陰極側の溶液の硫酸濃度が増加して、隔膜20が劣化しやすくなる。また、隔膜20にイオン交換膜を使用した場合には、濃硫酸中では含水率低下に伴って、イオン交換膜の抵抗が増大し、槽電圧が上昇する問題が発生する。そのため、この問題を緩和するためにも陰極側に希釈硫酸を供給して、イオン交換膜に水を供給するようにすれば抵抗増加を抑制することができる。
In this embodiment, since the sulfuric acid concentration of the solution supplied to the cathode side is low, it is possible to suppress the
また、硫酸電解部10に供給される硫酸の濃度を低くすれば、酸化性溶液に含まれる酸化性物質(例えば、ペルオキソ一硫酸、ペルオキソ二硫酸)の生成効率が向上する。
Further, if the concentration of sulfuric acid supplied to the sulfuric
陽極支持体33、陰極支持体43、陰極出口部16、陽極出口部17、陰極入口部18、陽極入口部19、洗浄処理部12におけるカバー29の材料には、耐薬品性の観点から、例えば、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素系樹脂が用いられる。
The material of the
また、洗浄処理部12において酸化性溶液、高濃度の無機酸溶液、酸化性溶液と高濃度の無機酸溶液との混合液(洗浄液)を供給する配管には、断熱材を巻いたフッ素系樹脂チューブなどを用いることができる。この配管には、フッ素系樹脂からなるインラインヒータを設けることもできる。また、酸化性溶液、高濃度の無機酸溶液、酸化性溶液と高濃度の無機酸溶液との混合液(洗浄液)を送るポンプには、耐熱および耐薬品性を有するフッ素系樹脂からなるベローズポンプを用いることができる。 In addition, a fluororesin in which a heat insulating material is wound on a pipe for supplying an oxidizing solution, a high-concentration inorganic acid solution, and a mixed solution (cleaning solution) of the oxidizing solution and the high-concentration inorganic acid solution in the cleaning processing unit 12 A tube or the like can be used. This pipe can be provided with an in-line heater made of a fluorine-based resin. Bellows pumps made of fluororesin with heat resistance and chemical resistance are used for pumps that send oxidizing solutions, highly concentrated inorganic acid solutions, and mixed solutions (cleaning solutions) of oxidizing solutions and highly concentrated inorganic acid solutions. Can be used.
また、硫酸溶液を貯留する各タンクの材料には、例えば石英を用いることができる。さらに、それらタンクに、オーバフロー機器や温度制御機器などを適宜設けることもできる。 For example, quartz can be used as the material of each tank for storing the sulfuric acid solution. Furthermore, an overflow device, a temperature control device, and the like can be appropriately provided in these tanks.
隔膜20としては、例えば、商品名ポアフロンなどのPTFE多孔質隔膜を含む中性膜(但し、親水化処理されたもの)や、商品名Nafion, Aciplex, Flemionなどの陽イオン交換膜を使用することができる。隔膜20の寸法は、例えば、約50平方センチメータである。上端封止部22、下端封止部23としては、例えば、フッ素系樹脂でコーティングされたO−リングを用いるとよい。
As the
陽極導電性基体34の材料には、例えば、p形のシリコンや、ニオブのような弁金属を用いることができる。ここで、弁金属とは、陽極酸化により金属表面がその酸化被膜で一様に覆われ、優れた耐食性を有するものである。また、陰極導電性基体44には、例えば、n型のシリコンを用いることができる。
For example, p-type silicon or a valve metal such as niobium can be used as the material of the anode
陽極導電性膜35、陰極導電性膜45の材料には、例えば、グラッシーカーボンを用いることができる。また、比較的高い硫酸濃度の溶液が供給される場合には耐久性の観点から導電性ダイヤモンド膜を用いるとよい。
As a material for the anode
陽極、陰極とも、導電性膜と基体が同一の材料であってもよい。例えば、陰極基体にグラッシーカーボンを使用する場合や、陽極基体に導電性ダイヤモンド自立膜を使用する場合は、基体そのものが電極触媒性を有する導電性膜となり、電解反応に寄与できる。ダイヤモンドは、熱フィラメント−CVD(HF−CVD:Hot Filament Chemical Vapor Deposition)法を用いて、硼素ガスや窒素ガスを供給しながら成膜することで、導電性のダイヤモンド膜が得られる。この導電性のダイヤモンド膜は、「電位窓」が、例えば、3〜5ボルトと広く、電気抵抗が、例えば、5〜100ミリオームセンチメータである。 For both the anode and the cathode, the conductive film and the substrate may be the same material. For example, when glassy carbon is used for the cathode substrate or when a conductive diamond free-standing film is used for the anode substrate, the substrate itself becomes a conductive film having electrocatalytic properties and can contribute to the electrolytic reaction. A diamond film is formed using a hot filament-CVD (HF-CVD) method while supplying boron gas or nitrogen gas to obtain a conductive diamond film. This conductive diamond film has a wide “potential window” of, for example, 3 to 5 volts, and an electrical resistance of, for example, 5 to 100 milliohm centimeters.
ここで「電位窓」とは、水の電気分解に要する最低電位(1.2ボルト以上)である。この「電位窓」は材質によって異なる。「電位窓」が広い材料を使って、「電位窓」内の電位で電解を行った場合、「電位窓」内に酸化還元電位を有する電解反応が、水の電気分解に優先して進行し、電気分解しにくい物質の酸化反応あるいは還元反応が優先的に進行する場合もある。したがって、このような導電性ダイヤモンドを用いることで、従来の電気化学反応では不可能であった物質の分解や合成が可能となる。 Here, the “potential window” is the minimum potential (1.2 volts or more) required for electrolysis of water. This “potential window” varies depending on the material. When electrolysis is performed at a potential in the “potential window” using a material with a wide “potential window”, the electrolytic reaction having a redox potential in the “potential window” proceeds in preference to the electrolysis of water. In some cases, an oxidation reaction or a reduction reaction of a substance that is difficult to be electrolyzed proceeds preferentially. Therefore, by using such conductive diamond, it becomes possible to decompose and synthesize substances that were impossible with conventional electrochemical reactions.
また、HF−CVD法においては、高温状態にあるタングステンフィラメントに原料ガスを供給して、原料ガスを分解する。これにより、膜成長に必要なラジカルが形成する。その後、基板表面に拡散したラジカルと他の反応性ガスとを所望の基板上で反応させることで成膜を行う。 In the HF-CVD method, a source gas is supplied to a tungsten filament in a high temperature state to decompose the source gas. Thereby, radicals necessary for film growth are formed. Thereafter, a film is formed by reacting radicals diffused on the substrate surface with another reactive gas on a desired substrate.
混合廃液供給部11は、洗浄処理部12から回収された無機酸溶液と、洗浄処理部12から回収された酸化性溶液と、を含む混合廃液を、無機酸供給部50に再び戻すことができる。なお、混合廃液の一部は、硫酸電解部10に供給されてもよい。
The mixed waste
例えば、混合廃液供給部11は、ポンプ102と、フィルタ101と、開閉弁103と、を有する。回収タンク63に回収された混合廃液は、管路104、フィルタ101、ポンプ102、開閉弁103、および管路100を経由して、無機酸供給部50に再び戻すことができる。例えば、回収タンク63内の混合廃液は、ポンプ102の駆動により、フィルタ101、開閉弁103を通過し、開閉弁103の下流側の管路100を経由して、タンク51に供給される。この後、混合廃液は、洗浄溶液として再利用される。なお、フィルタ101は、混合廃液中の汚染物、不要物(例えば、レジストなど)を濾過する機能を有する。無機酸供給部50に再び戻される前の混合廃液の温度は、例えば、60℃以上である。
For example, the mixed waste
また、洗浄装置5は、無機酸供給部50に、無機酸溶液を補充するタンク110を備える。タンク110内には、タンク51内に貯留されている無機酸溶液とは異なる濃度の無機酸溶液が貯留されている。例えば、タンク110内には、タンク51内に貯留されている無機酸溶液より、高い濃度の無機酸溶液が貯留されている。タンク51内の無機酸溶液は、ポンプ111の駆動により、開閉弁112を通過し、開閉弁112の下流側の管路113を経由して、タンク51に供給される。
Further, the
例えば、タンク51内の無機酸溶液の無機酸の濃度は、濃度センサ114によって計測される。その濃度は、制御部200に送信される。洗浄装置5では、無機酸供給部50内の無機酸溶液の濃度に応じて、タンク110から新しい無機酸溶液が無機酸供給部50に補充される。また、無機酸供給部50内の無機酸溶液の濃度に応じて無機酸供給部50から無機酸溶液が排出される。例えば、ポンプ120の駆動により、開閉弁103を経由して、無機酸供給部50から無機酸溶液が排出される。これにより、タンク51内の無機酸溶液の無機酸の濃度は、所望の濃度に保たれる。この所望の濃度は、制御部200によって制御されている。
For example, the concentration of the inorganic acid in the inorganic acid solution in the
また、制御部200は、洗浄対象物Wに供給される無機酸溶液と、洗浄対象物Wに供給される酸化性溶液と、を含む混合溶液中の酸化活性種の濃度に応じて、洗浄対象物に供給される無機酸溶液と酸化性溶液との流量比を変更する制御を行う。
In addition, the
本実施形態において、開閉弁70、71、72、73a、74a、75a、76、91、103、112、121は、各種溶液の流量を制御する機能をも有する。また、ポンプ80、81、82、102、111、120は、各種溶液の流速を制御する機能をも有する。
In the present embodiment, the on-off
洗浄装置5の作用の一例について説明する。
An example of the action of the
図2(a)は、硫酸電解部の模式的断面図である。図2(b)は、図2(a)におけるA−A線断面を表す模式図である。図2(a)、(b)には、酸化性物質の生成メカニズムが模式的に例示されている。 Fig.2 (a) is typical sectional drawing of a sulfuric-acid electrolysis part. FIG.2 (b) is a schematic diagram showing the AA line cross section in Fig.2 (a). 2A and 2B schematically illustrate the generation mechanism of the oxidizing substance.
図2(a)、(b)に示すように、隔膜20を挟んで、陽極32と陰極42とが対向している。陽極32は、陽極導電性膜35を陽極室30に対面させて、陽極支持体33に支持されている。陰極42は、陰極導電性膜45を陰極室40に対面させて、陰極支持体43に支持されている。隔膜20、陽極支持体33および陰極支持体43のそれぞれの両端部には、電解部筐体24がそれぞれ設けられている。
As shown in FIGS. 2A and 2B, the
陽極室30には、陽極入口部19を経由して、例えば、70重量パーセントの硫酸溶液(希釈硫酸溶液)がタンク60から供給される。陰極室40にも、陰極入口部18を経由して、例えば、70重量パーセントの硫酸溶液(希釈硫酸溶液)がタンク60から供給される。
For example, a 70 weight percent sulfuric acid solution (diluted sulfuric acid solution) is supplied from the
さらに、陽極室30には、混合廃液の一部も、陽極入口部19を経由して、溶液循環部14から供給することもできる。陰極室40にも、陰極入口部18を経由して、例えば、混合廃液の一部が溶液循環部14から供給することができる。
Furthermore, a part of the mixed waste liquid can also be supplied to the
陽極32に正電圧を、陰極42に負電圧を印加すると、陽極室30、陰極室40のそれぞれで電気分解反応が生じる。陽極室30では、化学式(1)、化学式(2)、および化学式(3)に表す反応が生じる。
When a positive voltage is applied to the
2HSO4 − → S2O8 2− 2H+ + 2e− ・・(1)
HSO4 − + H2O → HSO5 − + 2H+ +2e− ・・(2)
2H2O → 4H+ + 4e− + O2 ・・(3)
ここで、化学式(2)、化学式(3)における水(H2O)は、70重量パーセントの硫酸溶液に含まれる30パーセントの水である。陽極室30では、化学式(2)の反応によりペルオキソ一硫酸イオン(HSO5 −)が生成する。また、化学式(1)および化学式(3)の素反応により、化学式(4)に表すような全反応が生じて、ペルオキソ一硫酸イオン(HSO5 −)と硫酸が生成する反応も生じる。ペルオキソ一硫酸は、硫酸よりも強力な洗浄力を有する。
2HSO 4 - → S 2 O 8 2- 2H + + 2e - ·· (1)
HSO 4 − + H 2 O → HSO 5 − + 2H + + 2e − (2)
2H 2 O → 4H + + 4e − + O 2 .. (3)
Here, water (H 2 O) in the chemical formulas (2) and (3) is 30 percent water contained in a 70 weight percent sulfuric acid solution. In the
あるいは、化学式(1)および化学式(3)の素反応から、化学式(5)に表すように、過酸化水素(H2O2)が生成した後、化学式(4)のペルオキソ一硫酸イオン(HSO5 −)が生成される場合もある。また、化学式(1)の反応により、ペルオキソ二硫酸(H2S2O8)が生成される場合もある。化学式(4)、化学式(5)は、化学式(1)からの二次反応を表す。 Alternatively, as shown in the chemical formula (5), hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) is generated from the elementary reaction of the chemical formulas (1) and (3), and then the peroxomonosulfate ion (HSO) of the chemical formula (4) is formed. 5 -) in some cases it is produced. Further, the reaction of formula (1), in some cases peroxodisulfate (H 2 S 2 O 8) is generated. Chemical formula (4) and chemical formula (5) represent a secondary reaction from chemical formula (1).
S2O8 2− + H+ + H2O → HSO5 − + H2SO4 ・・(4)
S2O8 2− + H+ + H2O → H2O2 + H2SO4 ・・(5)
また、陰極室40では、化学式(6)に表すように、水素ガスが生成される。これは、陽極で生じた水素イオン(H+)が、隔膜20を経由して陰極に移動し、電気分解反応が生じるためである。水素ガスは、陰極出口部16を経由して陰極室40から排出される。
S 2 O 8 2− + H + + H 2 O → HSO 5 − + H 2 SO 4 .. (4)
S 2 O 8 2− + H + + H 2 O → H 2 O 2 + H 2 SO 4 .. (5)
In the
2H− + 2e− → H2 ・・(6)
本実施形態においては、化学式(7)に表すように、硫酸溶液を電気分解することで、例えば、ペルオキソ一硫酸(H2SO5)、ペルオキソ二硫酸(H2S2O8)などの酸化性物質を得ることができ、それを含む酸化性溶液が得られる。なお、副生成物としては水素ガスが生成されるが、この水素ガスはレジストなどの剥離には影響しない。
2H − + 2e − → H 2 ... (6)
In the present embodiment, as represented by the chemical formula (7), by oxidizing the sulfuric acid solution, for example, oxidation of peroxomonosulfuric acid (H 2 SO 5 ), peroxodisulfuric acid (H 2 S 2 O 8 ), etc. An oxidative solution containing the same can be obtained. In addition, although hydrogen gas is produced | generated as a by-product, this hydrogen gas does not affect peeling of a resist etc.
H2SO4 + H2O → 酸化性物質 + H2 ・・(7)
レジストなどの有機物と、ペルオキソ一硫酸と、の反応速度は速い。これにより、比較的、レジストの量が大きいときでも、短時間でその剥離が行われる。また、ペルオキソ一硫酸を用いる場合には、低温で剥離することができるので、温度上昇を抑えるための温度調節が不要になる。また、硫酸電解部10では、ペルオキソ一硫酸を安定して多量に生成することができるので、低温において除去対象物との反応速度を上げることができる。
H 2 SO 4 + H 2 O → oxidizing substance + H 2 .. (7)
The reaction rate between organic substances such as resist and peroxomonosulfuric acid is fast. Thereby, even when the amount of resist is relatively large, the peeling is performed in a short time. In addition, when peroxomonosulfuric acid is used, it can be peeled off at a low temperature, so that it is not necessary to adjust the temperature to suppress the temperature rise. Further, since the sulfuric
ここで、処理時間を短縮して生産効率を向上させるためには、酸化性物質の量を多くすればよい。この場合、装置の大型化、印加電力の増加、希硫酸溶液量の増加などを行えば、生成される酸化性物質の量を増加させることができる。しかしながら、そのようにすれば生産コストや環境負荷の増加を招くことにもなる。そのため、電解効率を向上させて効率よく酸化性物質を生成する必要がある。 Here, in order to shorten the processing time and improve the production efficiency, the amount of the oxidizing substance may be increased. In this case, if the size of the apparatus is increased, the applied power is increased, or the amount of dilute sulfuric acid solution is increased, the amount of the generated oxidizing substance can be increased. However, doing so will also increase production costs and environmental impact. Therefore, it is necessary to improve the electrolytic efficiency and efficiently generate the oxidizing substance.
本発明者らの得た知見によれば、電解パラメータ(例えば、電気量、流量、温度など)を一定にした場合、電解時の硫酸濃度を低くするほど酸化性物質をより多く生成することができる。そのため、硫酸電解部10に供給される硫酸濃度を低くすれば、酸化性溶液に含まれる酸化性物質(例えば、ペルオキソ一硫酸、ペルオキソ二硫酸)の生成効率が向上する。
According to the knowledge obtained by the present inventors, when the electrolysis parameters (for example, the amount of electricity, the flow rate, the temperature, etc.) are made constant, the more the oxidizing substance is generated, the lower the sulfuric acid concentration during electrolysis. it can. Therefore, if the sulfuric acid concentration supplied to the sulfuric
また、本発明者らの得た他の知見によれば、レジストなどの有機物の剥離除去に関しては硫酸などの無機酸の濃度が低いほど処理時間が長くなる。 Further, according to other knowledge obtained by the present inventors, the treatment time becomes longer as the concentration of inorganic acid such as sulfuric acid is lower in the removal and removal of organic substances such as resist.
すなわち、酸化性物質の生成の段階においては硫酸濃度が低いほど酸化性物質をより多く生成することができるが、剥離を行う段階においては酸化性物質の量が同量であっても硫酸濃度が高いほど剥離時間を短くすることができる。 That is, the lower the concentration of sulfuric acid, the more oxidizing material can be produced at the stage of producing the oxidizing substance, but the sulfuric acid concentration can be increased even if the amount of oxidizing substance is the same at the stage of stripping. The higher the value, the shorter the peeling time.
そこで、本実施形態においては、一例として、硫酸濃度が30重量パーセント以上、70重量パーセント以下の希釈硫酸溶液を硫酸電解部10に供給する。また、硫酸電解部10を介さずに、一例として、硫酸濃度が90重量パーセント以上の濃硫酸溶液を無機酸供給部50から洗浄対象物Wの表面に供給する。
Therefore, in the present embodiment, as an example, a diluted sulfuric acid solution having a sulfuric acid concentration of 30 weight percent or more and 70 weight percent or less is supplied to the sulfuric
これにより、硫酸電解部10における電解効率を向上させてより多くの酸化性物質を生成することができる。また、硫酸電解部10における電解効率に影響を与えることなく高濃度の無機酸を洗浄対象物Wの表面に供給することができる。その結果、硫酸などの無機酸の濃度が高く、含まれる酸化性物質の量が多い溶液を洗浄対象物Wの表面に供給することができるので、処理時間を大幅に短縮することができる。
Thereby, the electrolytic efficiency in the sulfuric
さらに、高濃度の無機酸溶液と、低濃度の無機酸溶液でもある酸化性溶液とを混合させた際には、反応熱が発生する。本実施形態では、この反応熱を利用する。温度が高くなれば、酸化性溶液に含まれる酸化性物質の反応性を高めることができるので処理時間を短縮することができる。なお、高濃度の無機酸溶液と、酸化性溶液とを混合させる前に、高濃度の無機酸溶液を、予め、加熱してもよい。 Furthermore, when a high-concentration inorganic acid solution and an oxidizing solution that is also a low-concentration inorganic acid solution are mixed, heat of reaction is generated. In this embodiment, this reaction heat is utilized. If the temperature is increased, the reactivity of the oxidizing substance contained in the oxidizing solution can be increased, so that the processing time can be shortened. In addition, before mixing a high concentration inorganic acid solution and an oxidizing solution, you may heat a high concentration inorganic acid solution previously.
しかし、硫酸電解部10や無機酸供給部50における溶液温度を高くすれば、各構成要素(例えば、各部の管路、開閉弁、ポンプ、タンク、洗浄処理部のカバーなど)の耐熱温度や強度が問題となるおそれがある。高濃度の無機酸溶液や酸化性溶液と接触する部分は耐薬品性を高めるために、例えば、フッ素系樹脂などで形成される場合が多い。このような場合、温度を高くしすぎると必要な強度が得られなくなるおそれがある。
However, if the solution temperature in the sulfuric
本実施形態によれば、洗浄対象物Wに供給される前、あるいは洗浄対象物W上で、高濃度の無機酸溶液と低濃度の無機酸溶液でもある酸化性溶液とを混合させることで反応熱を生じさせている。そのため、各構成要素の温度上昇を抑制することができるとともに、混合された液の温度を高めることで酸化性物質の反応性を高めることができる。 According to this embodiment, the reaction is performed by mixing a high concentration inorganic acid solution and an oxidizing solution that is also a low concentration inorganic acid solution before being supplied to the cleaning target W or on the cleaning target W. It generates heat. Therefore, while the temperature rise of each component can be suppressed, the reactivity of an oxidizing substance can be improved by raising the temperature of the mixed liquid.
ここで、混合廃液の殆どを硫酸電解部10に供給して、殆どの混合廃液を酸化性物質を生成するための溶液として再利用することもできる。しかし、硫酸電解部10内で、効率よく、酸化性物質を生成するには、低温の硫酸溶液を硫酸電解部10に供給する必要がある。つまり、一旦、高温になった混合廃液は、硫酸電解部10に供給する前に冷却される必要がある。すなわち、殆どの混合廃液を、酸化性物質を生成するための溶液として再利用するシステムでは、硫酸電解部10に供給する混合廃液を冷却する付帯設備が必要になる。しかし、付帯設備を洗浄装置5に付設すると、生産コストの増加や環境負荷の増加を招いてしまう。
Here, most of the mixed waste liquid can be supplied to the sulfuric
これに対し、本実施形態では、回収タンク63に回収された混合廃液は、洗浄溶液として再利用している。これにより、硫酸電解部10に供給する混合廃液を冷却する付帯設備が不要になる。この結果、生産コストの増加や環境負荷の増加が抑えられる。
On the other hand, in this embodiment, the mixed waste liquid collected in the collection tank 63 is reused as a cleaning solution. Thereby, the incidental equipment which cools the mixed waste liquid supplied to the sulfuric
また、無機酸供給部50に再び戻される前の混合廃液の温度は、例えば、60℃以上である。これにより、タンク51内には、高温の無機酸溶液が貯留される。この結果、レジストを洗浄対象物Wから除去するときの反応速度には、反応熱のほか、タンク51内の無機酸溶液の温度も寄与する。これにより、タンク51を加熱する付帯設備が不要になる。または、タンク51を加熱する付帯設備は、小型の設備で足りる。この結果、生産コストの増加や環境負荷の増加が抑えられる。
Moreover, the temperature of the mixed waste liquid before returning again to the inorganic
また、混合廃液の一部を硫酸電解部10に供給したとしても、混合廃液の殆どを硫酸電解部10に供給する場合に比べて、硫酸電解部10に供給する混合廃液の量は少ない。これにより、混合廃液を冷却する付帯設備は小型の設備で足りる。これにより、生産コストの増加や環境負荷の増加が抑えられる。
Further, even if a part of the mixed waste liquid is supplied to the sulfuric
また、本実施形態においては、無機酸供給部50に、高濃度の無機酸溶液を補充するタンク110を備える。さらに、無機酸供給部50のタンク51内の無機酸溶液は、ポンプ120によって廃棄することもできる。これにより、無機酸供給部50に混合廃液が供給され、タンク51内の無機酸溶液の濃度が変わったとしても、濃度センサ114による管理によって、タンク51内の無機酸溶液の濃度は、所望の濃度(例えば、90重量パーセント以上)に保たれる。
In the present embodiment, the inorganic
また、本実施形態においては、制御部200によって、洗浄対象物Wに供給される無機酸溶液と、洗浄対象物Wに供給される酸化性溶液と、を含む混合溶液中の酸化活性種の濃度に応じて、洗浄対象物Wに供給される無機酸溶液と酸化性溶液との流量比が制御される。これにより、混合廃液を洗浄溶液として再利用しても、洗浄対象物Wに供給される無機酸溶液と酸化性溶液との流量比が所望の流量比に制御される。
In the present embodiment, the concentration of oxidizing active species in the mixed solution including the inorganic acid solution supplied to the cleaning target W and the oxidizing solution supplied to the cleaning target W by the
以上、説明した洗浄装置5を用いた洗浄方法を、図3に表す。図3は、本実施形態に係る洗浄方法のフロー図である。
The cleaning method using the
例えば、無機酸溶液と、酸化性溶液と、が個別または同時に洗浄対象物Wに供給される(ステップS10)。次に、洗浄対象物に無機酸溶液と洗浄処理部とが供給された後、無機酸溶液と洗浄処理部とを含む混合廃液が回収され、無機酸溶液に混合される(ステップS20)。すなわち、混合廃液が無機酸供給部50に再び戻され、混合廃液が洗浄対象物Wを洗浄する洗浄溶液として再利用される。ここで、無機酸溶液に混合する前の混合廃液の温度は、60℃以上である。
For example, the inorganic acid solution and the oxidizing solution are supplied individually or simultaneously to the cleaning object W (step S10). Next, after the inorganic acid solution and the cleaning processing unit are supplied to the object to be cleaned, the mixed waste liquid containing the inorganic acid solution and the cleaning processing unit is collected and mixed with the inorganic acid solution (step S20). That is, the mixed waste liquid is returned to the inorganic
また、無機酸溶液の濃度に応じて、この無機酸溶液とは異なる濃度を有する、新しい無機酸溶液が補充される。また、無機酸溶液の濃度に応じて無機酸溶液が廃棄される。これにより、無機酸溶液の濃度は、所望の濃度(例えば、90重量パーセント以上)に保たれる。 Further, a new inorganic acid solution having a concentration different from that of the inorganic acid solution is replenished according to the concentration of the inorganic acid solution. Further, the inorganic acid solution is discarded according to the concentration of the inorganic acid solution. Thereby, the density | concentration of an inorganic acid solution is maintained by the desired density | concentration (for example, 90 weight% or more).
また、洗浄対象物Wに供給される無機酸溶液と、洗浄対象物Wに供給される酸化性溶液と、を含む混合溶液中の酸化活性種の濃度に応じて、無機酸溶液と酸化性溶液との流量比が変更される。これにより、混合廃液が洗浄対象物Wを洗浄する洗浄溶液として再利用されても、洗浄対象物Wに供給される無機酸溶液と酸化性溶液との流量比が所望の流量比に制御される。また、混合廃液の一部を電気分解して酸化性物質を生成してもよい。 Moreover, according to the density | concentration of the oxidation active species in the mixed solution containing the inorganic acid solution supplied to the cleaning target W, and the oxidizing solution supplied to the cleaning target W, the inorganic acid solution and the oxidizing solution And the flow ratio is changed. Thereby, even if the mixed waste liquid is reused as a cleaning solution for cleaning the cleaning object W, the flow ratio of the inorganic acid solution and the oxidizing solution supplied to the cleaning object W is controlled to a desired flow ratio. . Further, an oxidizing substance may be generated by electrolyzing a part of the mixed waste liquid.
以上、具体例を参照しつつ実施形態について説明した。しかし、実施形態はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、実施形態の特徴を備えている限り、実施形態の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。 The embodiment has been described above with reference to specific examples. However, the embodiments are not limited to these specific examples. In other words, those specific examples that have been appropriately modified by those skilled in the art are also included in the scope of the embodiments as long as they include the features of the embodiments. Each element included in each of the specific examples described above and their arrangement, material, condition, shape, size, and the like are not limited to those illustrated, and can be appropriately changed.
また、前述した各実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて複合させることができ、これらを組み合わせたものも実施形態の特徴を含む限り実施形態の範囲に包含される。その他、実施形態の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例および修正例に想到し得るものであり、それら変更例および修正例についても実施形態の範囲に属するものと了解される。 In addition, each element included in each of the above-described embodiments can be combined as long as technically possible, and combinations thereof are also included in the scope of the embodiment as long as they include the features of the embodiment. In addition, in the category of the idea of the embodiment, those skilled in the art can conceive various changes and modifications, and it is understood that these changes and modifications also belong to the scope of the embodiment. .
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
5 洗浄装置、 10 硫酸電解部、 11 混合廃液供給部、 12 洗浄処理部、 13 酸化性溶液供給部、 14 溶液循環部、 15 硫酸供給部、 16 陰極出口部、 17 陽極出口部、 18 陰極入口部、 19 陽極入口部、 20 隔膜、 22 上端封止部、 23 下端封止部、 24 電解部筐体、 26 直流電源、 28、51、60、110 タンク、 29 カバー、 30 陽極室、 32 陽極、 33 陽極支持体、 34 陽極基体、 35 陽極導電性膜、 40 陰極室、 42 陰極、 43 陰極支持体、 44 陰極基体、 45 陰極導電性膜、 50 無機酸供給部、 52、80、81、82、102、111、120 ポンプ、 53、73、74、85、86、100、104、113 管路、 61 ノズル、 62 回転テーブル、 63 回収タンク、 64、101 フィルタ、 70、71、72、73a、74a、76、91、103、112、121 開閉弁、 75 排出管路、 75a 排出弁、 114 濃度センサ、 200 制御部
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記洗浄対象物に、無機酸溶液を供給する無機酸供給部と、
前記洗浄対象物に、酸化性溶液を供給する酸化性溶液供給部と、
前記洗浄処理部から回収された前記無機酸溶液と、前記洗浄処理部から回収された前記酸化性溶液と、を含む混合廃液を、前記無機酸供給部に戻す混合廃液供給部と、
を備えた洗浄装置。 A cleaning processing section for holding a cleaning object;
An inorganic acid supply unit for supplying an inorganic acid solution to the object to be cleaned;
An oxidizing solution supply unit for supplying an oxidizing solution to the object to be cleaned;
A mixed waste liquid supply unit that returns a mixed waste liquid containing the inorganic acid solution recovered from the cleaning processing unit and the oxidizing solution recovered from the cleaning processing unit to the inorganic acid supply unit;
Cleaning device equipped with.
前記無機酸供給部内の前記無機酸溶液の濃度に応じて前記無機酸供給部から前記無機酸溶液を排出するポンプをさらに備えた請求項1または2に記載の洗浄装置。 A tank that replenishes the inorganic acid supply unit with an inorganic acid solution having a concentration different from that of the inorganic acid solution according to the concentration of the inorganic acid solution in the inorganic acid supply unit;
The cleaning apparatus according to claim 1, further comprising a pump that discharges the inorganic acid solution from the inorganic acid supply unit according to a concentration of the inorganic acid solution in the inorganic acid supply unit.
前記洗浄対象物に供給される前記無機酸溶液と、前記洗浄対象物に供給される前記酸化性溶液と、を含む混合溶液中の前記酸化活性種の濃度に応じて、前記洗浄対象物に供給される前記無機酸溶液と前記酸化性溶液との流量比を変更する制御部をさらに備えた請求項1〜3のいずれか1つに記載の洗浄装置。 The oxidizing solution includes an oxidizing active species,
The inorganic acid solution supplied to the cleaning target and the oxidizing solution supplied to the cleaning target are supplied to the cleaning target according to the concentration of the oxidizing active species in the mixed solution. The cleaning apparatus according to claim 1, further comprising a control unit that changes a flow ratio of the inorganic acid solution to be oxidized and the oxidizing solution.
前記硫酸電解部に、前記混合廃液の一部が供給される請求項1〜4のいずれか1つに記載の洗浄装置。 An anode, a cathode, a diaphragm provided between the anode and the cathode, an anode chamber provided between the anode and the diaphragm, and a cathode provided between the cathode and the diaphragm A sulfuric acid electrolysis unit that electrolyzes the sulfuric acid solution and generates an oxidizing substance in the anode chamber,
The cleaning apparatus according to claim 1, wherein a part of the mixed waste liquid is supplied to the sulfuric acid electrolysis unit.
前記洗浄対象物に前記無機酸溶液と前記洗浄処理部とが供給された後、前記無機酸溶液と前記洗浄処理部とを含む混合廃液を回収し、前記混合溶液を前記無機酸溶液に混合させるステップと、
を備えた洗浄方法。 Supplying the inorganic acid solution and the oxidizing solution individually or simultaneously to the object to be cleaned;
After the inorganic acid solution and the cleaning processing unit are supplied to the object to be cleaned, the mixed waste liquid containing the inorganic acid solution and the cleaning processing unit is collected, and the mixed solution is mixed with the inorganic acid solution. Steps,
Cleaning method with.
前記洗浄対象物に供給される前記無機酸溶液と、前記洗浄対象物に供給される前記酸化性溶液と、を含む混合溶液中の前記酸化活性種の濃度に応じて、前記無機酸溶液と前記酸化性溶液との流量比が変更される請求項6〜8のいずれか1つに記載の洗浄方法。 The oxidizing solution includes an oxidizing active species,
The inorganic acid solution and the inorganic acid solution supplied to the object to be cleaned and the oxidizing solution supplied to the object to be cleaned according to the concentration of the oxidizing active species in a mixed solution. The cleaning method according to claim 6, wherein a flow rate ratio with the oxidizing solution is changed.
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