CN117476448A - 一种高效减薄剥离半导体材料的加工装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高效减薄剥离半导体材料的加工装置及方法，通过采用将一束激光分成多束激光的方法，并通过引入电阻测试系统、激光测距仪、红外热成像仪和CCD相机对半导体材料激光改质加工过程中的电阻率变化情况、材料发生的材料翘曲、材料表面出现的不同尺寸的缺陷以及聚焦系统升温带来的热透镜效应引发的误差进行实时测量，并将测量数据发送给计算机，计算机根据接收到的数据实时控制Z轴位移平台、衰减器和空间光调制器，对加工参数进行实时调整，从而实现自适应激光减薄剥离半导体材料的加工，提高了激光减薄剥离的精度，解决了接触式加工带来的损耗大、效率低的问题。

Description

一种高效减薄剥离半导体材料的加工装置及方法
技术领域
本发明涉及半导体材料加工技术领域，尤其涉及一种高效减薄剥离半导体材料的加工装置及方法。
背景技术
以碳化硅、氮化镓、金刚石为代表的第三代半导体具有大禁带宽度、高热导率以及高击穿阈值等优秀的物理特性，在半导体芯片行业、航空航天以及新能源领域有着巨大的应用前景。但是由于第三代半导体均为高硬度、易碎特性，这为其精密加工带来了巨大的挑战。传统的接触式切割方法存在着效率低、损耗大等问题，例如多线切割的方法损耗率可达1：1。
随着激光改质剥离方案的提出，非接触式加工得到了人们广泛的关注。专利“CN110010519A”发明了利用激光诱导材料改质的方法，结合剥离技术实现非接触式切割减薄碳化硅材料。但是已有的关于激光减薄剥离半导体材料也同样面临诸多问题，例如效率不高，一个四英寸的碳化硅晶锭减薄成晶圆需要激光改质剥离40分钟以上。同时碳化硅存在生长缺陷、参杂不均匀等自身特性问题，这对激光加工同样带来了很多误差。最后激光加工中无法规避的聚焦系统过热、材料翘曲等问题同样为碳化硅减薄加工带来了诸多不确定因素。
由于传统接触式加工方法存在着损耗大、效率低的问题，已有激光改质剥离的方法无法规避材料缺陷和加工参数实时变化的问题，存在加工精度低的问题，因此急需发明一种精密、高效以及智能的自适应高效减薄剥离半导体材料的加工装置及方法，这对扩展第三代半导体的应用提供了可靠的帮助。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种高效减薄剥离半导体材料的加工装置及方法，通过采用将一束激光分成多束激光的方法，并实时监测电导率、材料表面缺陷、加工距离以及聚焦系统温度等参数，可以实时调节激光加工参数，从而实现高效、精密减薄剥离半导体材料的加工，降低了第三代半导体材料的使用成本提供了新的思路。本发明不仅解决了接触式加工带来的损耗大、效率低的问题，同时也提高了激光改质剥离技术的加工精度，为降低第三代半导体材料的使用成本提供了可靠的帮助。
一种高效减薄剥离半导体材料的加工装置，包括用以发出激光光束的激光器、用以扩大激光光束直径的扩束器、用以将激光器发出的一束激光光束分成多束分光束的分光器、用以将多束分光束分别聚焦在半导体材料内部的多个聚焦系统、以及计算机；
其中，所述多束分光束同时聚焦在半导体材料内部的所需减薄剥离的位置且各束分光束的激光焦点位置不同，每束分光束的分光光路上均对应设置有一个聚焦系统，聚焦系统安装在Z轴位移平台上，半导体材料设置在X-Y轴位移平台上，Z轴位移平台和X-Y轴位移平台均与计算机电连接。
优选地，所述分光器由多个相平行的分光元件组成，后一分光元件位于前一分光元件的透射方向上，每束分光束均在其所对应的分光元件的反射方向上进行传播，聚焦系统设置在分光元件的反射方向。
优选地，前n-1个分光元件均为分光镜，第n个分光元件为激光反射镜，n为分光束的数量，n≥2。
优选地，分光束的传播光路上沿着光的传播方向依次设置有用以调整分光束激光能量的能量衰减器、用以调整分光束激光能量分布的空间光调制器、以及聚焦系统。
优选地，每个聚焦系统的一侧均设置有用以实时检测激光改质过程中半导体材料电阻率变化情况的电阻测试系统，每个电阻测试系统将其检测到的电阻率分别传输给计算机，计算机对接收到的信息进行处理以向各Z轴位移平台发送对应的高度调整控制信号以使各路分光束的激光焦点在半导体材料内部Z轴方向始终位于所需减薄剥离的高度位置、并根据各路分光束激光能量变化情况控制调整其激光能量以使各激光焦点处的能量保持不变。
优选地，每个聚焦系统的一侧均设置有用以实时检测半导体材料在激光改质加工过程中产生的畸变情况的材料畸变检测装置，每个材料畸变检测装置将其检测到的畸变信息分别传输给计算机，计算机对接收到的信息进行处理以向各Z轴位移平台发送对应的高度调整控制信号以使各路分光束的激光焦点在半导体材料内部Z轴方向始终位于所需减薄剥离的高度位置。
优选地，所述材料畸变检测装置为激光测距仪或干涉仪。
优选地，所述半导体材料在激光改质加工过程中产生的畸变包括半导体材料发生的翘曲和半导体材料表面产生的凹凸缺陷。
优选地，每个Z轴位移平台上均设置有用以实时检测激光改质过程中聚焦系统温度变化的温度传感器，每个温度传感器将其检测到的温度信号分别传输给计算机，计算机根据各路分光束的激光焦点形貌畸变情况和激光能量变化情况分别控制调整各分光光路的激光能量分布和激光能量以使各路分光束的激光焦点形状保持不变、激光焦点处的激光能量保持不变，并根据热透镜效应对激光焦点位置的影响控制各Z轴位移平台以使各路分光束的激光焦点在半导体材料内部Z轴方向始终位于所需减薄剥离的高度位置。
优选地，每个Z轴位移平台上均设置有用以实时检测激光改质过程中半导体材料表面出现的缺陷的CCD相机，每个CCD相机将其拍摄到的影像信息分别传输给计算机，计算机根据各路分光束的激光能量变化情况分别控制调整其激光能量以使各路分光束激光焦点处的能量保持不变。
优选地，每个Z轴位移平台上均设置有用以实时检测激光改质过程中聚焦系统温度变化的温度传感器，每个温度传感器将其检测到的温度信号分别传输给计算机，计算机根据各路分光束的激光焦点形貌畸变情况和激光能量变化情况分别控制调整各分光光路的激光能量分布和激光能量以使各路分光束的激光焦点形状保持不变、激光焦点处的激光能量保持不变，并根据热透镜效应对激光焦点位置的影响控制各Z轴位移平台以使各路分光束的激光焦点在半导体材料内部Z轴方向始终位于所需减薄剥离的高度位置。
优选地，所述温度传感器为接触式温度传感器或非接触式温度传感器，当温度传感器为接触式温度传感器时，其固定在聚焦系统上；当温度传感器为非接触式温度传感器时，其设置于聚焦系统一侧且其与聚焦系统和材料畸变检测装置位于同一直线上。
优选地，所述非接触式温度传感器为红外热成像仪。
优选地，每个Z轴位移平台上均设置有用以实时检测激光改质过程中半导体材料表面出现的缺陷的CCD相机，每个CCD相机将其拍摄到的影像信息分别传输给计算机，计算机根据各路分光束的激光能量变化情况分别控制调整其激光能量以使各路分光束激光焦点处的能量保持不变。
优选地，每个Z轴位移平台上均设置有用以实时检测激光改质过程中半导体材料表面出现的缺陷的CCD相机，每个CCD相机将其拍摄到的影像信息分别传输给计算机，计算机根据各路分光束的激光能量变化情况分别控制调整其激光能量以使各路分光束激光焦点处的能量保持不变。
优选地，所述半导体材料表面出现的缺陷包括结构缺陷和杂质缺陷，结构缺陷包括点状缺陷、微裂缺陷。
优选地，所述扩束器的扩束比为1:2～1:5。
优选地，所述激光器发出的激光光束为基频激光，激光的脉冲宽度范围为100fs～100ps，所述激光器发出激光的激光能量调整范围为20μJ～100μJ。
一种高效减薄剥离半导体材料的加工方法，利用所述的装置对半导体材料进行激光改质剥离加工，所述方法具体包括以下步骤：
S1，根据待激光改质剥离的半导体材料的尺寸大小确定所需激光改质的光路数量；
S2，根据确定的所需激光改质的光路数量，在所述高效减薄剥离半导体材料的加工装置中设置相应的分光器以使其将激光器发出的激光光束分成所需数量的分光束；
S3，移动X-Y轴位移平台对半导体材料进行高效激光改质加工，各束分光束分别沿着其各自的分光光路向下传输并聚焦在半导体材料内部所需减薄剥离的不同位置；
激光改质加工过程中，计算机根据电阻测试系统、材料畸变检测装置、CCD相机和温度传感器中的任一个或几个传输过来的信息来对应控制衰减器和/或Z轴位移平台和/或空间光调制器以使各路分光束的激光焦点形状保持不变、激光焦点处的激光能量保持不变、各路分光束的激光焦点在半导体材料内部Z轴方向始终位于所需减薄剥离的高度位置；
S4，激光改质加工完成后，将加工好的半导体材料从X-Y轴位移平台上取出，并放到剥离设备中进行剥离作业，从而实现半导体材料的激光改质剥离加工。
优选地，当电阻测试系统检测到激光改质过程中半导体材料的电阻率发生变化并将其检测到的电阻率传输给计算机时，计算机根据接收到的数据控制各Z轴位移平台以使各路分光束的激光焦点在半导体材料内部Z轴方向始终位于所需减薄剥离的高度位置、并根据各路分光束激光能量变化情况控制调整其激光能量以使各激光焦点处的能量保持不变；
当材料畸变检测装置检测到激光改质过程中半导体材料产生畸变并将其检测到的畸变信息分别传输给计算机时，计算机根据接收到的数据控制各Z轴位移平台以使各路分光束的激光焦点在半导体材料内部Z轴方向始终位于所需减薄剥离的高度位置；
当温度传感器检测到激光改质过程中聚焦系统的温度变化并将其检测到的温度信号传输给计算机时，计算机根据各路分光束的激光焦点形貌畸变情况和激光能量变化情况分别控制调整各分光光路的激光能量分布和激光能量以使各路分光束的激光焦点形状保持不变、激光焦点处的激光能量保持不变，并根据热透镜效应对激光焦点位置的影响控制各Z轴位移平台以使各路分光束的激光焦点在半导体材料内部Z轴方向始终位于所需减薄剥离的高度位置；
当CCD相机检测到激光改质过程中半导体材料表面出现缺陷并将其拍摄到的影像信息传输给计算机时，计算机根据各路分光束的激光能量变化情况分别控制调整其激光能量以使各路分光束激光焦点处的能量保持不变。
本发明的有益效果是：
1、本发明通过采用将一束激光分成多束激光的方法，并通过引入电阻测试系统、激光测距仪、红外热成像仪和CCD相机对半导体材料激光改质加工过程中的电阻率变化情况、材料发生的材料翘曲、材料表面出现的不同尺寸的缺陷以及聚焦系统升温带来的热透镜效应引发的误差进行实时测量，并将测量数据发送给计算机，计算机对接收到的数据进行数据并根据处理结果实时向Z轴位移平台、衰减器和空间光调制器发送控制信号，对加工参数进行实时调整，从而实现自适应激光减薄剥离半导体材料的加工，提高了激光减薄剥离的精度，不仅解决了接触式加工带来的损耗大、效率低的问题，同时也提高了激光改质剥离技术的加工精度，为降低第三代半导体材料的使用成本提供了可靠的帮助。
2、本发明利用激光诱导半导体材料产生非线性吸收，进而产生应力差实现改质，在激光加工过程中引入电阻测试系统、激光测距仪、红外热成像仪和CCD相机对半导体材料激光改质加工过程中的电阻率变化情况、材料发生的材料翘曲、材料表面出现的不同尺寸的缺陷以及聚焦系统升温带来的热透镜效应引发的误差进行实时测量，有效地解决了激光改质剥离技术中难以规避的材料均匀性、加工过程中材料翘曲、表面缺陷以及聚焦系统温度过高等带来的加工精度问题，提高了加工精度。
3、本发明可以针对不同性质、不同材料、不同功能等任意半导体材料实现智能自适应激光减薄剥离加工，同时可以根据所需加工半导体材料的尺寸，设计出不同的激光分束方案，具有很高的适用性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明方法的流程图。
图2是本发明高效减薄剥离半导体材料的加工装置的结构示意图。
图3是本发明激光改质加工路线示意图。
图中标号的含义为：
1－激光器，2－扩束器，3－分光镜，4－能量衰减器，5－空间光调制器，6－聚焦系统，7－电阻测试系统，8－材料畸变检测装置，9－CCD相机，10－温度传感器，11－Z轴位移平台，12－半导体材料，13—X-Y轴位移平台，14—计算机。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进行详细描述。
以碳化硅、氮化镓、金刚石为代表的第三代半导体相较于一代、二代半导体，具有更大的禁带宽度、更高的击穿阈值、更高的热导率等优异特性，第三代半导体已经在航空航天、新能源汽车领域有着众多的应用。但是由于第三代半导体均有硬脆特性，因此加工难度较大，传统的接触式加工方法，如多线切割存在损耗大、效率低的问题，这对于生长困难的第三代半导体而言，诱导其价格始终居高不下。已有的激光改质加工方法多以单束激光加工，效率有待提升。同时加工过程中并未考虑材料均匀性、加工过程中材料翘曲以及聚焦系统温度升高带来的热畸变、热透镜效应，存在精度低、重复率差的问题，影响剥离精度。
本发明给出一种高效减薄剥离半导体材料的加工装置及方法，通过采用将一束激光分成多束激光的方法，并通过引入电阻测试系统、激光测距仪、红外热成像仪和CCD相机对半导体材料激光改质加工过程中的电阻率变化情况、材料发生的材料翘曲、材料表面出现的不同尺寸的缺陷以及聚焦系统升温带来的热透镜效应引发的误差进行实时测量，并将测量数据发送给计算机，计算机对接收到的数据进行数据并根据处理结果实时向Z轴位移平台、衰减器和空间光调制器发送控制信号，对加工参数进行实时调整，从而实现自适应激光减薄剥离半导体材料的加工，提高了激光减薄剥离的精度，不仅解决了接触式加工带来的损耗大、效率低的问题，同时也提高了激光改质剥离技术的加工精度，为降低第三代半导体材料的使用成本提供了可靠的帮助。
实施例一，本实施例给出一种高效减薄剥离半导体材料的加工装置包括用以发出激光光束的激光器1、用以扩大激光光束直径的扩束器2、用以将激光器1发出的一束激光光束分成多束分光束的分光器3、用以将多束分光束分别聚焦在半导体材料12内部的多个聚焦系统6、以及计算机14。
所述多束分光束同时聚焦在半导体材料12内部的所需减薄剥离的位置且各束分光束的激光焦点位置不同。
每个分光束的分光光路上沿着光的传播方向均依次设置有用以调整该路分光束激光能量的能量衰减器4、用以调整该路分光束激光能量分布的空间光调制器5、以及聚焦系统6。
所述空间光调制器5可选用任意可实现激光光束能量分布调节的装置，例如可选用液晶光阀。
所述聚焦系统6安装在Z轴位移平台11上，通过调整Z轴位移平台11的高度，可移动激光焦点在所述半导体材料12内部的聚焦位置，从而可将激光焦点移动至所述半导体材料12内部所需减薄剥离的位置。聚焦系统6对激光的透过率高于99％。本实施例中，聚焦系统6选用的是显微物镜。
所述半导体材料12设置在X-Y轴位移平台13上，所述半导体材料12可以是金刚石、碳化硅晶体、氮化镓等第三代半导体材料，也可以是硅等传统的半导体材料。所有的Z轴位移平台11和X-Y轴位移平台13均与计算机23电连接。
激光器1发出的激光光束经扩束器2扩束后入射到分光器3上，分光器3将该激光光束分成多束分光束，每束分光束均沿着其各自的分光光路向下传播并经其光路末端的聚焦系统聚焦在半导体材料12内部所需减薄剥离的位置。
所述分光器3可选用任意可实现分光的光学元件。例如，分光器3由多个相平行的分光元件组成，后一分光元件位于前一分光元件的透射方向上，每束分光束均在其所对应的分光元件的反射方向上进行传播，聚焦系统(6)设置在分光元件的反射方向。本实施例中，前n-1个分光元件均为分光镜，第n个分光元件为激光反射镜，n为分光束的数量，n≥2。
本实施例中，所述激光器1发出的激光光束为基频激光，激光的脉冲宽度范围为100fs～100ps，所述激光器发出激光的激光能量调整范围为20μJ～100μJ。所述扩束器2的扩束比为1:2～1:5。
本发明还给出一种高效减薄剥离半导体材料的加工方法，该方法利用上述的设备对半导体材料进行激光改质剥离加工，所述方法具体包括以下步骤：
S1，根据待激光改质剥离的半导体材料12的尺寸大小确定所需激光改质的光路数量；
S2，根据确定的所需激光改质的光路数量，在上述所述的高效减薄剥离半导体材料的加工装置中设置相应的分光器3以使其将激光器1发出的激光光束被分成所需数量的分光束；
S3，移动X-Y轴位移平台11对半导体材料10进行高效激光改质加工，各束分光束分别沿着其各自的分光光路向下传输并聚焦在半导体材料21内部所需减薄剥离的不同位置；
S4，激光改质加工完成后，将加工好的半导体材料12从X-Y轴位移平台13上取出，并放到剥离设备中进行剥离作业，通过超声或真空吸附等方法，将改质后的半导体材料薄片从半导体材料12上剥离下来，从而实现半导体材料的激光改质剥离加工。
下面通过举例具体说明本发明的具体实施方式。
假设所需加工的半导体材料12是直径为150mm、厚度为25mm的碳化硅晶体，所述激光器1发出的激光为波长1030nm、脉宽300fs、单脉冲能量为50μJ、重频为300KHz、直径为6mm的激光束，该激光束经过扩束比为1：2的扩束器2后，入射激光光束的直径变为12mm，所述聚焦系统6为放大倍率40倍、数值孔径0.6的显微物镜。所述分光器3由一个分光镜和一个反射镜组成，分光镜与反射镜相平行。
激光器1发出的激光光束经过扩束比为1：2的扩束器2后，激光光束的直径变为12mm，该激光光束经分光器3的分光镜分成两束光，一束光沿着分光镜的反射方向向下进入其分光光路、另一束光透过分光镜并被其反射镜反射后向下进入其分光光路。两束分光束在其各自的分光光路中传播时依次经过其能量衰减器4和空间光调制器5后进入到聚焦系统6内，经聚焦系统聚焦至碳化硅晶体12的内部。通过移动两个Z轴位移平台11，将这两束分光束的激光焦点移动至距离碳化硅晶体21表面300μm的位置处。
然后，保持两束分光束的激光焦点在Y轴的位置不变，移动所述X-Y轴位移平台13，移动速度为100mm/s，使激光焦点在X轴方向进行移动，完成激光改质碳化硅晶体14的改质加工，最后将改质后的碳化硅晶体14放置在超声系统内，利用超声的方法将碳化硅薄片24从碳化硅晶体14中剥离出来。
实施例二，本实施例给出的高效减薄剥离半导体材料的加工装置与实施例一基本相同，具体不同之处在于，在实施例一所述方案的基础上增设了电阻测量系统7，即在每个聚焦系统6的一侧分别设置一个电阻测量系统7，电阻测试系统7用以实时检测激光改质过程中其所在位置处半导体材料12的电阻率变化情况。
每个电阻测试系统7将其检测到的电阻率分别传输给计算机14，计算机14对接收到的信息进行处理以向各Z轴位移平台11发送对应的高度调整控制信号以使各路分光束的激光焦点在半导体材料12内部Z轴方向始终位于所需减薄剥离的高度位置、并根据各路分光束激光能量变化情况控制调整其激光能量以使各激光焦点处的能量保持不变。
在激光改质加工之前，每个电阻测试系统7均会提前检测其所在位置处的电阻率并将该初始值传输给计算机，计算机对该初始值进行存储。激光改质加工过程中，电阻测试系统将其当前状态下检测到的电阻率传输给计算机，计算机将该值与初始值进行比对，从而判断出半导体材料电阻率的变化情况，根据电阻率的变化情况控制Z轴位移平台11在高度方向上的移动距离以及能量衰减器4的激光能量调节幅度，从而使分光束的激光焦点在半导体材料12内部Z轴方向始终位于所需减薄剥离的高度位置、分光束的激光焦点处的能量保持不变以使激光改质的范围始终保持不变。
本实施例中高效减薄剥离半导体材料的加工装置的其他具体实施方式与实施例一均相同，在此不再具体赘述。
本实施例中，本发明的高效减薄剥离半导体材料的加工方法，包括以下步骤：
S1，根据待激光改质剥离的半导体材料12的尺寸大小确定所需激光改质的光路数量；
S2，根据确定的所需激光改质的光路数量，在上述所述的高效减薄剥离半导体材料的加工装置中设置相应的分光器3以使其将激光器1发出的激光光束被分成所需数量的分光束；
S3，移动X-Y轴位移平台11对半导体材料10进行高效激光改质加工，各束分光束分别沿着其各自的分光光路向下传输并聚焦在半导体材料21内部所需减薄剥离的不同位置；
在激光改质加工之前，每个电阻测试系统7均会提前检测其所在位置处的电阻率并将该初始值传输给计算机，计算机对该初始值进行存储。
激光改质加工过程中，每个电阻测试系统均将其当前状态下检测到的电阻率传输给计算机，计算机将该值与初始值进行比对，从而判断出半导体材料电阻率的变化情况，然后根据电阻率的变化情况控制各Z轴位移平台11在高度方向上的移动距离以及各能量衰减器4的激光能量调节幅度，使各路分光束的激光焦点在半导体材料12内部Z轴方向始终位于所需减薄剥离的高度位置、使各路分光束的激光焦点处的能量保持不变以使激光改质的范围始终保持不变。
假设假设X-Y轴位移平台13的移动速度为100mm/s，开始对碳化硅晶体12进行激光改质加工。激光改质加工过程中，两个电阻测试系统7分别对其各自所对应的分光光路中的碳化硅晶体12的电阻率变化情况进行检测，并将测得的数据给所述计算机14，所述计算机14分别对数据进行分析和处理，发现两个分光光路(两个加工路径)处的电阻率均有5％的上下浮动，计算机14分别给能量衰减器4和Z轴位移平台11发送控制指令，对两束加工激光能量和焦点位置进行实时调节，确保两束加工激光的激光焦点在半导体材料12内部Z轴方向始终位于所需减薄剥离的高度位置、两束加工激光焦点处的能量保持不变以使激光改质的范围始终保持不变。
激光改质加工完成后，将加工好的半导体材料12从X-Y轴位移平台13上取出，并放到剥离设备中进行剥离作业，通过超声或真空吸附等方法，将改质后的半导体材料薄片从半导体材料12上剥离下来，从而实现半导体材料的激光改质剥离加工。
实施例三，本实施例给出的高效减薄剥离半导体材料的加工装置与实施例一或实施例二基本相同，具体不同之处在于，在实施例一或实施例二所述方案的基础上增设了材料畸变检测装置8，即在所述聚焦装置6的一侧设置有材料畸变检测装置8，材料畸变检测装置8用以实时检测半导体材料12在激光改质加工过程中产生的畸变。
每个材料畸变检测装置8将其检测到的半导体材料12在激光改质加工过程中产生的畸变信息分别传输给计算机14，计算机14对接收到的信息进行处理以向各Z轴位移平台11发送高度调整控制信号，各Z轴位移平台11根据接收到的控制信号对其高度进行调整从而使各路分光束的激光焦点在半导体材料12内部Z轴方向始终位于所需减薄剥离的高度位置。
所述材料畸变检测装置8是通过检测其到半导体材料12表面的距离来检测半导体材料12是否产生畸变。所述半导体材料12在激光改质加工过程中产生的畸变包括半导体材料12发生的翘曲和半导体材料12表面产生的凹凸缺陷。
材料畸变检测装置8可选用任意可实现距离检测的设备。优选地，材料畸变检测装置8可选用激光测距仪或干涉仪，干涉仪可优选使用白光干涉仪。
在激光加工的路径上，由于材料畸变检测装置8的输出光束先于透过聚焦装置6的加工激光辐照至半导体材料12的表面，因此，可以率先发现所述半导体材料12表面的凹凸缺陷信息和激光改质加工过程中半导体材料12在应力作用下发生的翘曲变形。材料畸变检测装置8对检测到的畸变信息传输给计算机14，计算机14对接收到的信息进行处理从而对激光焦点的位置生成调整方案，并向Z轴位移平台11发送高度调整控制信号，Z轴位移平台11根据接收到的高度调整控制信号在Z轴方向进行实时微调，从而确保激光加工焦点在所述半导体材料12内Z轴竖直方向的位置始终保持不变。
本实施例中高效减薄剥离半导体材料的加工装置的其他具体实施方式与实施例一或实施例二均相同，在此不再具体赘述。
本实施例中，本发明的高效减薄剥离半导体材料的加工方法，包括以下步骤：
S1，根据待激光改质剥离的半导体材料12的尺寸大小确定所需激光改质的光路数量；
S2，根据确定的所需激光改质的光路数量，在上述所述的高效减薄剥离半导体材料的加工装置中设置相应的分光器3以使其将激光器1发出的激光光束被分成所需数量的分光束；
S3，移动X-Y轴位移平台11对半导体材料10进行高效激光改质加工，各束分光束分别沿着其各自的分光光路向下传输并聚焦在半导体材料21内部所需减薄剥离的不同位置；
在激光改质加工之前，每个电阻测试系统7均会提前检测其所在位置处的电阻率并将该初始值传输给计算机，计算机对该初始值进行存储。
激光改质加工过程中，每个电阻测试系统7均将其当前状态下检测到的电阻率传输给计算机，计算机将该值与初始值进行比对，从而判断出半导体材料电阻率的变化情况。本实施例中，计算机14根据半导体材料12电阻率的变化情况对Z轴位移平台11和能量衰减器4的控制过程与实施例二相同，在此不再具体赘述。
激光改质加工过程中，每个材料畸变检测装置8均将其检测到的半导体材料(12)产生的畸变信息传输给计算机14，计算机14将当前接收到的畸变数据与激光加工前半导体材料的畸变数据进行比对，判断半导体材料12在激光加工过程中是否产生畸变，若产生畸变，则向Z轴位移平台11发送高度调整控制信号，Z轴位移平台11根据接收到的高度调整控制信号调整其在高度方向的位置，以使激光焦点在半导体材料12内部Z轴方向始终位于所需减薄剥离的高度位置。假设X-Y轴位移平台13的移动速度为100mm/s，开始对碳化硅晶体12进行激光改质加工，激光改质加工过程中，两个激光测距仪8分别对其所在位置处的碳化硅晶体12表面的凹凸缺陷以及碳化硅晶体12加工过程中发生的翘曲情况进行实时测量，并将测量得到的数据传输给所述计算机14，计算机分别对数据进行分析和处理，发现两束激光加工路径中，碳化硅晶体12分别翘曲了0.03mm和0.05mm，计算机分别向两个Z轴位移平台11发送控制指令，分别将两束分光束的激光焦点在碳化硅晶体21内部移动0.03mm和0.05mm，确保激光改质加工过程中，两束分光束的激光焦点始终位于碳化硅晶体内距离表面距离300μm的位置处不变(半导体材料翘曲方向与第一Z轴位移平台11和第二Z轴位移平台20的移动方向保持一致，即若半导体材料21上扬翘曲，则Z轴位移平台11需向上移动，若半导体材料21下垂弯曲，则Z轴位移平台11需向下移动)。
若电阻测试系统7和材料畸变检测装置8同时检测到半导体材料12的电阻率发生变化且材料产生畸变，则计算机14会同时控制Z轴位移平台11和能量衰减器4，以使各路分光束的激光焦点在半导体材料12内部Z轴方向始终位于所需减薄剥离的高度位置、使各路分光束的激光焦点处的能量保持不变以使激光改质的范围始终保持不变。由于电阻率变化和材料畸变均会导致激光焦点位置发生移动，而两者作用的移动距离是累加的，因此，需综合电阻率变化和材料畸变对激光焦点移动距离影响的综合情况，来对Z轴位移平台11进行调节。例如若电阻率变化需要Z轴位移平台11向下调节0.02mm、而碳化硅晶体21发生翘曲需要Z轴位移平台11向上调节0.05mm时，计算机14最终会输出控制使Z轴位移平台11向上调节0.03mm。
激光改质加工完成后，将加工好的半导体材料12从X-Y轴位移平台13上取出，并放到剥离设备中进行剥离作业，通过超声或真空吸附等方法，将改质后的半导体材料薄片从半导体材料12上剥离下来，从而实现半导体材料的激光改质剥离加工。
实施例四，本实施例给出的高效减薄剥离半导体材料的加工装置与实施例一或实施例二或实施例三基本相同，具体不同之处在于，在实施例一或实施例二或实施例三所述方案的基础上增设了温度传感器10，即在每个聚焦系统6的一侧设置均设置温度传感器10，温度传感器10用以检测其所对应的聚焦系统6在激光改质加工过程中的温度变化。
每个温度传感器10均将其检测到的温度信号传输给计算机14，计算机14根据激光焦点形貌畸变情况和激光光束的能量变化情况控制调整各分光光路的激光能量分布和激光能量以使各分光束的激光焦点形状保持不变、激光能量保持不变，并根据热透镜效应对激光焦点位置的影响控制各分光束所对应的Z轴位移平台9上下移动以使激光焦点在半导体材料10内部Z轴方向始终位于所需减薄剥离的高度位置。
具体地，每个温度传感器10对激光改质加工过程中其所对应的聚焦装置6的温度进行实时测量，并将信息传输给计算机14。计算机14根据各聚焦装置6的温度变化情况，不仅分析其温度变化对于其分光光路的焦点位置变化的影响规律，同时也对激光焦点畸变和能量变化进行数据分析，即根据所述聚焦装置6的升温情况，分析出对应焦点形貌畸变和能量变化的情况，随后向各分光光路上的空间光调制器5发送激光能量分布调控信号、向能量衰减器4发送激光能量调控信号，各分光光路上的空间光调制器5、能量衰减器4根据其各自接收到的信号，分别对各分光光路激光的激光能量分布、激光能量进行调节，以对畸变光斑和能量变化进行实时预补偿调节，从而确保半导体材料12在激光改质加工过程中的焦点形貌以及入射激光能量始终保持一致，不随聚焦系统温度的变化而变化。同时，计算机14根据各个聚焦装置6的升温情况，分析得到相应的热透镜效应以及对应的各激光焦点位置变化数据，并向所述各个Z轴位移平台11发出位置调整信号，各个Z轴位移平台11开始在Z轴方向进行实施微调，确保热透镜效应影响下各分光束的激光焦点在所述半导体材料12内部Z轴竖直方向的位置始终保持不变。
所述温度传感器10可选用接触式温度传感器或非接触式温度传感器。
当温度传感器10为接触式温度传感器时，其固定在聚焦装置6上，具体可通过螺丝、抱夹、粘贴、焊接等方式进行固定。
当温度传感器10为非接触式温度传感器时，其设置于聚焦装置6一侧且其与聚焦装置6和材料畸变检测装置8位于同一直线上。本实施例中，非接触式温度传感器为红外热成像仪。
本实施例中高效减薄剥离半导体材料的加工装置的其他具体实施方式与实施例一或实施例二或实施例三均相同，在此不再具体赘述。
本实施例中，本发明的高效减薄剥离半导体材料的加工方法，包括以下步骤：
S1，根据待激光改质剥离的半导体材料12的尺寸大小确定所需激光改质的光路数量；
S2，根据确定的所需激光改质的光路数量，在上述所述的高效减薄剥离半导体材料的加工装置中设置相应的分光器3以使其将激光器1发出的激光光束被分成所需数量的分光束；
S3，移动X-Y轴位移平台11对半导体材料10进行高效激光改质加工，各束分光束分别沿着其各自的分光光路向下传输并聚焦在半导体材料21内部所需减薄剥离的不同位置；
激光改质加工过程中，每个电阻测试系统7均将其当前状态下检测到的电阻率传输给计算机，计算机将该值与初始值进行比对，从而判断出半导体材料电阻率的变化情况。本实施例中，计算机14根据半导体材料12电阻率的变化情况对Z轴位移平台11和能量衰减器4的控制过程与实施例二或三相同，在此不再具体赘述。
激光改质加工过程中，每个材料畸变检测装置8均将其检测到的半导体材料12产生的畸变信息传输给计算机14。本实施例中，计算机14根据半导体材料12的畸变情况对Z轴位移平台11的控制过程与实施例三相同，在此不再具体赘述。
激光改质加工过程中，每个温度传感器10将其检测到的温度信号分别传输给计算机14，计算机14根据各路分光束的激光焦点形貌畸变情况和激光能量变化情况分别控制调整各分光光路的激光能量分布和激光能量以使各路分光束的激光焦点形状保持不变、激光焦点处的激光能量保持不变，并根据热透镜效应对激光焦点位置的影响控制各Z轴位移平台11以使各路分光束的激光焦点在半导体材料12内部Z轴方向始终位于所需减薄剥离的高度位置。
若电阻测试系统7、材料畸变检测装置8、温度传感器10同时检测到半导体材料12的电阻率发生变化、材料产生畸变、聚焦系统的温度变化，则计算机同时对电阻测试系统7、材料畸变检测装置8、温度传感器10输送过来的信号进行处理，以使各路分光束的激光焦点在半导体材料12内部Z轴方向始终位于所需减薄剥离的高度位置、使各路分光束的激光焦点形状保持不变、激光焦点处的能量保持不变以使激光改质的范围始终保持不变。
由于电阻率发生变化、材料产生畸变和聚焦系统6的温度变化均会导致激光焦点位置发生移动，而三者作用的移动距离是累加的，因此，需综合电阻率变化、材料畸变和聚焦系统6的温度变化对激光焦点移动距离的综合影响情况，来对Z轴位移平台11进行调节。例如电阻率发生变化需要Z轴位移平台11向下调节0.02mm，碳化硅晶体12发生翘曲需要Z轴位移平台11向上调节0.05mm，聚焦系统6温度上升300K需要Z轴位移平台11向上调节0.5mm，则计算机14最终会输出控制使Z轴位移平台11向下调节0.5mm-0.05mm+0.02mm＝0.47mm。
同理，由于电阻率发生变化和聚焦系统6的温度变化均会导致激光焦点处的能量产生变化，两者对能量变化的影响大小是累加的，因此，需综合电阻率发生变化和聚焦系统6的温度变化对激光焦点处的能量变化的综合影响情况，来对衰减器4进行调节。例如电阻率发生变化需要能量衰减器4提高10μJ，聚焦系统6的温度上升300K(即激光光斑产生热畸变，能量衰减5μJ)需要能量衰减器4提高能量5μJ，则计算机14最终会输出控制使能量衰减器4提高能量10μJ+5μJ＝15μJ。
激光改质加工完成后，将加工好的半导体材料12从X-Y轴位移平台13上取出，并放到剥离设备中进行剥离作业，通过超声或真空吸附等方法，将改质后的半导体材料薄片从半导体材料12上剥离下来，从而实现半导体材料的激光改质剥离加工。
实施例五，本实施例给出的高效减薄剥离半导体材料的加工装置与实施例一或实施例二或实施例三或实施例四基本相同，具体不同之处在于，在实施例一或实施例二或实施例三或实施例四所述方案的基础上增设了CCD相机9，即在每个聚焦系统6的一侧设置均设置CCD相机9，CCD相机9用以检测激光改质加工过程中其所在位置处的半导体材料12表面出现的缺陷。半导体材料12表面出现的缺陷包括结构缺陷和杂质缺陷，结构缺陷包括点状缺陷、微裂缺陷。
每个CCD相机9将其拍摄到的影像信息分别传输给计算机，计算机14根据各路分光束的激光能量变化情况分别控制调整其激光能量以使各路分光束激光焦点处的能量保持不变。
本实施例中高效减薄剥离半导体材料的加工装置的其他具体实施方式与实施例一或实施例二或实施例三或实施例四均相同，在此不再具体赘述。
本实施例中，本发明的高效减薄剥离半导体材料的加工方法，包括以下步骤：
S1，根据待激光改质剥离的半导体材料12的尺寸大小确定所需激光改质的光路数量；
S2，根据确定的所需激光改质的光路数量，在上述所述的高效减薄剥离半导体材料的加工装置中设置相应的分光器3以使其将激光器1发出的激光光束被分成所需数量的分光束；
S3，移动X-Y轴位移平台11对半导体材料10进行高效激光改质加工，各束分光束分别沿着其各自的分光光路向下传输并聚焦在半导体材料21内部所需减薄剥离的不同位置；
激光改质加工过程中，每个电阻测试系统7均将其当前状态下检测到的电阻率传输给计算机，计算机将该值与初始值进行比对，从而判断出半导体材料电阻率的变化情况。本实施例中，计算机14根据半导体材料12电阻率的变化情况对Z轴位移平台11和能量衰减器4的控制过程与实施例二或三相同，在此不再具体赘述。
激光改质加工过程中，每个材料畸变检测装置8均将其检测到的半导体材料12产生的畸变信息传输给计算机14。本实施例中，计算机14根据半导体材料12的畸变情况对Z轴位移平台11的控制过程与实施例三相同，在此不再具体赘述。
激光改质加工过程中，每个温度传感器10将其检测到的温度信号分别传输给计算机14。本实施例中，计算机14根据温度传感器10检测到的温度信号对Z轴位移平台11、能量衰减器4和空间光调制器5的控制过程与实施例四相同，在此不再具体赘述。
激光改质加工过程中，每个CCD相机9将拍摄到的影像信息分别传输给计算机时，计算机14对接收到的影响信息进行处理，判断各CCD相机所拍摄位置处的半导体材料12表面是否出现不同尺寸的缺陷，若出现缺陷，则根据缺陷尺寸向能量衰减器4发送控制信号，以调节各路分光束的激光能量，从而使各路分光束激光焦点处的能量保持不变。
若电阻测试系统7、材料畸变检测装置8、温度传感器10和CCD相机9同时检测到半导体材料12的电阻率发生变化、材料产生畸变、聚焦系统的温度变化和材料出现缺陷，则计算机同时对电阻测试系统7、材料畸变检测装置8、温度传感器10和CCD相机9输送过来的信号进行处理，以使各路分光束的激光焦点在半导体材料12内部Z轴方向始终位于所需减薄剥离的高度位置、使各路分光束的激光焦点形状保持不变、激光焦点处的能量保持不变以使激光改质的范围始终保持不变。
由于电阻率发生变化、材料产生畸变和聚焦系统6的温度变化均会导致激光焦点位置发生移动，因此，需综合电阻率变化、材料畸变和聚焦系统6的温度变化对激光焦点移动距离的综合影响情况，来对Z轴位移平台11进行调节，具体调节过程如实施例四所述，在此不再具体赘述。
同理，由于电阻率发生变化、聚焦系统6的温度变化和CCD相机9均会导致激光焦点处的能量产生变化，三者对能量变化的影响大小也是累加的，因此，需综合电阻率发生变化、聚焦系统6的温度变化和CCD相机9对激光焦点处能量变化的综合影响情况，来对衰减器4进行调节。例如电阻率发生变化需要能量衰减器4提高10μJ，聚焦系统6的温度上升300K(即激光光斑产生热畸变，能量衰减5μJ)需要能量衰减器4提高能量5μJ，CCD相机9检测到碳化硅晶体21表面存在杂质缺陷而需要将第一能量衰减器4提高0.5μJ，则计算机14最终会输出控制使能量衰减器4提高能量10μJ+5μJ+0.5μJ＝15.5μJ。
激光改质加工完成后，将加工好的半导体材料12从X-Y轴位移平台13上取出，并放到剥离设备中进行剥离作业，通过超声或真空吸附等方法，将改质后的半导体材料薄片从半导体材料12上剥离下来，从而实现半导体材料的激光改质剥离加工。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (20)

1.一种高效减薄剥离半导体材料的加工装置，其特征在于，包括用以发出激光光束的激光器(1)、用以扩大激光光束直径的扩束器(3)、用以将激光器(1)发出的一束激光光束分成多束分光束的分光器(3)、用以将多束分光束分别聚焦在半导体材料(12)内部的多个聚焦系统(6)、以及计算机(14)；
其中，所述多束分光束同时聚焦在半导体材料(12)内部的所需减薄剥离的位置且各束分光束的激光焦点位置不同，每束分光束的分光光路上均对应设置有一个聚焦系统(6)，聚焦系统(6)安装在Z轴位移平台(11)上，半导体材料(12)设置在X-Y轴位移平台(13)上，Z轴位移平台(11)和X-Y轴位移平台(13)均与计算机(23)电连接。
2.根据权利要求1所述的高效减薄剥离半导体材料的加工装置，其特征在于，所述分光器(3)由多个相平行的分光元件组成，后一分光元件位于前一分光元件的透射方向上，每束分光束均在其所对应的分光元件的反射方向上进行传播，聚焦系统(6)设置在分光元件的反射方向。
3.根据权利要求2所述的高效减薄剥离半导体材料的加工装置，其特征在于，前n-1个分光元件均为分光镜，第n个分光元件为激光反射镜，n为分光束的数量，n≥2。
4.根据权利要求1所述的高效减薄剥离半导体材料的加工装置，其特征在于，分光束的传播光路上沿着光的传播方向依次设置有用以调整分光束激光能量的能量衰减器(4)、用以调整分光束激光能量分布的空间光调制器(5)、以及聚焦系统(6)。
5.根据权利要求1所述的高效减薄剥离半导体材料的加工装置，其特征在于，每个聚焦系统(6)的一侧均设置有用以实时检测激光改质过程中半导体材料(12)电阻率变化情况的电阻测试系统(7)，每个电阻测试系统(7)将其检测到的电阻率分别传输给计算机(14)，计算机(14)对接收到的信息进行处理以向各Z轴位移平台(11)发送对应的高度调整控制信号以使各路分光束的激光焦点在半导体材料(12)内部Z轴方向始终位于所需减薄剥离的高度位置、并根据各路分光束激光能量变化情况控制调整其激光能量以使各激光焦点处的能量保持不变。
6.根据权利要求1或5所述的高效减薄剥离半导体材料的加工装置，其特征在于，每个聚焦系统(6)的一侧均设置有用以实时检测半导体材料(12)在激光改质加工过程中产生的畸变情况的材料畸变检测装置(8)，每个材料畸变检测装置(8)将其检测到的畸变信息分别传输给计算机(14)，计算机(14)对接收到的信息进行处理以向各Z轴位移平台(11)发送对应的高度调整控制信号以使各路分光束的激光焦点在半导体材料(12)内部Z轴方向始终位于所需减薄剥离的高度位置。
7.根据权利要求6所述的高效减薄剥离半导体材料的加工装置，其特征在于，所述材料畸变检测装置(8)为激光测距仪或干涉仪。
8.根据权利要求6所述的高效减薄剥离半导体材料的加工装置，其特征在于，所述半导体材料(12)在激光改质加工过程中产生的畸变包括半导体材料(12)发生的翘曲和半导体材料(12)表面产生的凹凸缺陷。
9.根据权利要求6所述的高效减薄剥离半导体材料的加工装置，其特征在于，每个Z轴位移平台(11)上均设置有用以实时检测激光改质过程中聚焦系统(6)温度变化的温度传感器(10)，每个温度传感器(10)将其检测到的温度信号分别传输给计算机(14)，计算机(14)根据各路分光束的激光焦点形貌畸变情况和激光能量变化情况分别控制调整各分光光路的激光能量分布和激光能量以使各路分光束的激光焦点形状保持不变、激光焦点处的激光能量保持不变，并根据热透镜效应对激光焦点位置的影响控制各Z轴位移平台(11)以使各路分光束的激光焦点在半导体材料(12)内部Z轴方向始终位于所需减薄剥离的高度位置。
10.根据权利要求6所述的高效减薄剥离半导体材料的加工装置，其特征在于，每个Z轴位移平台(11)上均设置有用以实时检测激光改质过程中半导体材料(12)表面出现的缺陷的CCD相机(9)，每个CCD相机(9)将其拍摄到的影像信息分别传输给计算机，计算机(14)根据各路分光束的激光能量变化情况分别控制调整其激光能量以使各路分光束激光焦点处的能量保持不变。
11.根据权利要求1或5所述的高效减薄剥离半导体材料的加工装置，其特征在于，每个Z轴位移平台(11)上均设置有用以实时检测激光改质过程中聚焦系统(6)温度变化的温度传感器(10)，每个温度传感器(10)将其检测到的温度信号分别传输给计算机(14)，计算机(14)根据各路分光束的激光焦点形貌畸变情况和激光能量变化情况分别控制调整各分光光路的激光能量分布和激光能量以使各路分光束的激光焦点形状保持不变、激光焦点处的激光能量保持不变，并根据热透镜效应对激光焦点位置的影响控制各Z轴位移平台(11)以使各路分光束的激光焦点在半导体材料(12)内部Z轴方向始终位于所需减薄剥离的高度位置。
12.根据权利要求11所述的高效减薄剥离半导体材料的加工装置，其特征在于，所述温度传感器(10)为接触式温度传感器或非接触式温度传感器，当温度传感器(10)为接触式温度传感器时，其固定在聚焦系统(6)上；当温度传感器(10)为非接触式温度传感器时，其设置于聚焦系统(6)一侧且其与聚焦系统(6)和材料畸变检测装置(8)位于同一直线上。
13.根据权利要求12所述的高效减薄剥离半导体材料的加工装置，其特征在于，所述非接触式温度传感器为红外热成像仪。
14.根据权利要求11所述的高效减薄剥离半导体材料的加工装置，其特征在于，每个Z轴位移平台(11)上均设置有用以实时检测激光改质过程中半导体材料(12)表面出现的缺陷的CCD相机(9)，每个CCD相机(9)将其拍摄到的影像信息分别传输给计算机，计算机(14)根据各路分光束的激光能量变化情况分别控制调整其激光能量以使各路分光束激光焦点处的能量保持不变。
15.根据权利要求1或5所述的高效减薄剥离半导体材料的加工装置，其特征在于，每个Z轴位移平台(11)上均设置有用以实时检测激光改质过程中半导体材料(12)表面出现的缺陷的CCD相机(9)，每个CCD相机(9)将其拍摄到的影像信息分别传输给计算机，计算机(14)根据各路分光束的激光能量变化情况分别控制调整其激光能量以使各路分光束激光焦点处的能量保持不变。
16.根据权利要求15所述的高效减薄剥离半导体材料的加工装置，其特征在于，所述半导体材料(12)表面出现的缺陷包括结构缺陷和杂质缺陷，结构缺陷包括点状缺陷、微裂缺陷。
17.根据权利要求1所述的高效减薄剥离半导体材料的加工装置，其特征在于，所述扩束器(2)的扩束比为1:2～1:5。
18.根据权利要求1所述的高效减薄剥离半导体材料的加工装置，其特征在于，所述激光器(1)发出的激光光束为基频激光，激光的脉冲宽度范围为100fs～100ps，所述激光器发出激光的激光能量调整范围为20μJ～100μJ。
19.一种高效减薄剥离半导体材料的加工方法，其特征在于，利用权利要求1-18中任一项所述的装置对半导体材料进行激光改质剥离加工，所述方法具体包括以下步骤：
S1，根据待激光改质剥离的半导体材料(12)的尺寸大小确定所需激光改质的光路数量；
S2，根据确定的所需激光改质的光路数量，在所述高效减薄剥离半导体材料的加工装置中设置相应的分光器(3)以使其将激光器(1)发出的激光光束分成所需数量的分光束；
S3，移动X-Y轴位移平台(11)对半导体材料(10)进行高效激光改质加工，各束分光束分别沿着其各自的分光光路向下传输并聚焦在半导体材料(21)内部所需减薄剥离的不同位置；
激光改质加工过程中，计算机根据电阻测试系统(7)、材料畸变检测装置(8)、CCD相机(9)和温度传感器(10)中的任一个或几个传输过来的信息来对应控制衰减器(4)和/或Z轴位移平台(11)和/或空间光调制器(5)以使各路分光束的激光焦点形状保持不变、激光焦点处的激光能量保持不变、各路分光束的激光焦点在半导体材料(12)内部Z轴方向始终位于所需减薄剥离的高度位置；
S4，激光改质加工完成后，将加工好的半导体材料(12)从X-Y轴位移平台(13)上取出，并放到剥离设备中进行剥离作业，从而实现半导体材料的激光改质剥离加工。
20.根据权利要求19所述的高效减薄剥离半导体材料的加工方法，其特征在于，当电阻测试系统(7)检测到激光改质过程中半导体材料(12)的电阻率发生变化并将其检测到的电阻率传输给计算机(14)时，计算机根据接收到的数据控制各Z轴位移平台(11)以使各路分光束的激光焦点在半导体材料(12)内部Z轴方向始终位于所需减薄剥离的高度位置、并根据各路分光束激光能量变化情况控制调整其激光能量以使各激光焦点处的能量保持不变；
当材料畸变检测装置(8)检测到激光改质过程中半导体材料(12)产生畸变并将其检测到的畸变信息分别传输给计算机(14)时，计算机(14)根据接收到的数据控制各Z轴位移平台(11)以使各路分光束的激光焦点在半导体材料(12)内部Z轴方向始终位于所需减薄剥离的高度位置；
当温度传感器(10)检测到激光改质过程中聚焦系统(6)的温度变化并将其检测到的温度信号传输给计算机(14)时，计算机(14)根据各路分光束的激光焦点形貌畸变情况和激光能量变化情况分别控制调整各分光光路的激光能量分布和激光能量以使各路分光束的激光焦点形状保持不变、激光焦点处的激光能量保持不变，并根据热透镜效应对激光焦点位置的影响控制各Z轴位移平台(11)以使各路分光束的激光焦点在半导体材料(12)内部Z轴方向始终位于所需减薄剥离的高度位置；
当CCD相机(9)检测到激光改质过程中半导体材料(12)表面出现缺陷并将其拍摄到的影像信息传输给计算机时，计算机(14)根据各路分光束的激光能量变化情况分别控制调整其激光能量以使各路分光束激光焦点处的能量保持不变。
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