사이타마 대학의 池野順一 조교수, 기계진흥협회 기술연구소의 齊藤奈美子 연구원 등은 천연 숫돌 ‘合砥’ 구조를 인공적으로 재현한 초정밀 연삭용 숫돌을 개발하였다. 砥粒을 연결제로 굳힌 지금까지의 인공 숫돌과는 완전히 다른 운모가 밀착하여 적층된 구조를 가지고 있는 것이 특징이다. 개발한 숫돌로 실리콘 웨이퍼를 경면연삭하는 것에 성공하였다. 초정밀 연삭 가공확립을 목표로 하고 있음에도 불구하고 인조 숫돌은 지금까지의 구조에서 벗어나지 못한 것이 현상황이었다. 이에 마감용 천연 숫돌로서 알려진 ‘合砥’에 주목하여 연구를 추진해 왔다. ‘合砥’는 운모와 실리카가 얇은 편상으로 적층된 구조를 하고 있다. 이 구조를 인공적으로 재현하기 위해 설계공학에서 사용하는 ‘압밀법’을 이용하였다. 물유리와 물을 같은 비율로 배합한 액체속에 운모를 섞고, 이것이 들어있는 용기 상부에서 압력을 가한다. 물은 용기 아래로 배출되지만, 이번 실험에서는 남은 것을 800℃에서 연결하였다. 이 방법으로 운모 방향이 일정하게 밀착한 적층구조의 숫돌을 만들어 내었다. 이 숫돌을 이용한 실리콘 웨이퍼의 경면연삭실험을 하였다. 숫돌 회전수가 매분 1500회전, 속도가 매분 3마이크로 미터로, 연삭액을 사용하지 않는 ‘건식’조건에서 30분 연삭한 결과 연삭전에 약 250㎚였던 표면의 거침이 연삭후에는 아무리 커도 15㎚이하로 되었다. “운모는 아무것도 자르지 않는다고 해왔는데, 자르는 칼로서 작용한 것을 실제 증명하였다”(池野 조교수)라고 한다. 연구팀은 이번 성과와는 별개로 그라화이트를 적층시켜 숫돌로 하여 위와같은 표면거침으로 실리콘 웨이퍼를 경면연삭 가능하게 하였다. 池野 교수는 “박편의 물질은 이외에도 알루미늄, 산화셀라늄 등이 있다. 적층의 숫돌로서 실험해 보는 것도 흥미로울 것이다”라고 덧붙였다. (NK)