CN116921855A - 一种激光自适应减薄剥离半导体材料的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光自适应减薄剥离半导体材料的装置及方法，通过在激光加工装置中引入激光测距仪，对加工过程中材料发生的翘曲以及材料表面存在的凹凸缺陷信息进行实时测量；同时引入红外热成像仪，对加工过程中聚焦系统的温度进行实时监控，并将以上测量得到的信息传输给计算机，经过运算分析后实时反馈给衰减器、空间光调制器以及Z轴位移平台，对加工参数进行实时调整，实现激光精密减薄剥离半导体材料的加工。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。

Description

一种激光自适应减薄剥离半导体材料的装置及方法

技术领域

本发明涉及半导体材料加工领域，尤其涉及一种激光自适应减薄剥离半导体材料的装置及方法。

背景技术

第三代半导体相较于前两代半导体，具有更大的禁带宽度、更高的热导率、更高的抗辐射能力等优异的物理特性，在航空航天、新能源汽车等领域有着巨大的应用潜力。但是由于第三代半导体如金刚石、碳化硅等均为高硬度、易碎材料，这为其加工及应用带来了巨大的困难。传统的接触式切割方案，如多线切割方法存在着效率低、损耗大等问题，例如碳化硅采用多线切割的方法对于碳化硅晶体切片接近1：1的损耗。

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。但是已有的关于半导体材料的激光改质剥离技术都会面临激光加工过程中材料在应力作用下发生翘曲、聚焦系统由于温度升高引入了热透镜效应使得焦点信息发生变化等问题，这些问题都会对加工质量带来巨大的影响。

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又无法规避材料翘曲、热透镜效应等加工精度问题，因此急需发明一种更加精密、更加智能化的激光自适应减薄剥离半导体材料的装置及方法，这对提高第三代半导体的加工精度、扩展其应用范围有着重大的意义。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种激光自适应减薄剥离半导体材料的装置及方法，通过在激光加工装置中引入激光测距仪，对加工过程中材料发生的翘曲以及材料表面存在的凹凸缺陷信息进行实时测量；同时引入红外热成像仪，对加工过程中聚焦系统的温度进行实时监控，并将以上测量得到的信息传输给计算机，经过运算分析后实时反馈给衰减器、空间光调制器以及Z轴位移平台，对加工参数进行实时调整，实现激光精密减薄剥离半导体材料的加工。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。

一种激光自适应减薄剥离半导体材料的装置，包括用以发出激光光束的激光器、设置在激光光路反射方向上的将反射光聚焦在半导体材料内部所需减薄剥离位置的聚焦系统和计算机；

其中，所述聚焦系统安装在Z轴位移平台上，半导体材料设置在X-Y轴位移平台上，聚焦系统的一侧设置有材料畸变检测装置，所述材料畸变检测装置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并将畸变信息传输给计算机，计算机对接收到的信息进行处理以向Z轴位移平台发送高度调整控制信号以使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，Z轴位移平台上还设置有用以实时检测聚焦系统温度变化的温度传感器，温度传感器将检测到的温度信号传输给计算机，计算机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激光光路的激光能量分布和激光能量以使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Z轴位移平台以使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，所述激光光路上沿着光的传播方向依次设置有用以调整激光光束的激光能量的衰减器、用以扩大激光光束直径的扩束器、用以调整激光光束的能量分布的空间光调制器、以及用以将激光光束反射至聚焦系统的激光反射镜。

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，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波长为基频激光，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。

优选地，所述激光反射镜的上方设置有可见光反射镜且两者相垂直，激光反射镜、聚焦系统和可见光反射镜位于同一竖直直线上，可见光反射镜的一侧设置有CCD相机。

一种激光自适应减薄剥离半导体材料的方法，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，激光器发出的激光光束沿着激光光路向下反射至聚焦系统，反射光束经聚焦系统聚焦在半导体材料内部所需减薄剥离的位置；

S2，移动X-Y轴位移平台对半导体材料进行激光改质加工，材料畸变检测装置实时检测半导体材料在激光改质加工过程中产生的畸变并将畸变信息传输给计算机，计算机对接收到的信息进行处理以向Z轴位移平台发送高度调整控制信号；

Z轴位移平台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内部Z轴方向始终位于所需减薄剥离的高度位置；

S3，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，步骤S2中半导体材料在激光改质加工过程中，温度传感器实时检测聚焦系统的温度变化并将检测到的温度信号传输给计算机，计算机对接收到的信号进行处理以判断热透镜效应对激光焦点位置的影响、激光焦点形貌畸变情况以及激光光束的能量变化情况，从而向Z轴位移平台发送高度调整控制信号、向空间光调制器发送激光能量分布调整信号、向衰减器发送激光能量调整信号，Z轴位移平台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内部Z轴方向始终位于所需减薄剥离的高度位置；空间光调制器根据接收到的激光能量分布调整信号对畸变光斑进行预补偿调节以使激光焦点形状保持不变；衰减器根据接收到的激光能量调整信号对激光能量进行预补偿调节以使激光能量保持不变。

本发明的有益效果是：

1、本发明通过引入激光测距仪和红外热成像仪对半导体材料激光改质加工过程中发生的材料翘曲、凸凹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，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激光测距仪对激光加工过程中半导体材料的翘曲变形、材料表面的杂质进行实时监测，同时配合红外热成像仪对激光加工过程中聚焦系统的温度情况进行实时监测，以判断半导体材料是否出现加工畸变、聚焦系统的温度是否超过阈值，进而对应控制Z轴位移平台、空间光调制器和衰减器，实现加工参数的快速实时自适应调节，有效地解决了激光改质剥离技术中难以规避的样品翘曲、表面缺陷以及聚焦系统升温等带来的加工精度问题，为提高加工半导体质量提供可靠的帮助。

3、本发明可以针对不同性质、不同材料、不同尺寸、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，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是本发明激光自适应减薄剥离半导体材料方法的流程图。

图2是本发明激光自适应减薄剥离半导体材料装置的结构示意图。

图3是计算机的控制原理框图。

图中标号的含义为：

1－激光器，2－衰减器，3－扩束器，4－空间光调制器，5－激光反射镜，6－聚焦系统，7－温度传感器，8－材料畸变检测装置，9－Z轴位移平台，10－半导体材料，11－X-Y轴位移平台，12－可见光反射镜，13－CCD相机，14－计算机，15－高度分析模块，16－温度分析模块。

具体实施方式

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实施例进行详细描述。

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。

下面通过具体的实施例并结合附图对本申请做进一步的详细描述。

基于第三代半导体具有大的禁带宽度、更强的抗辐射能力、更高的热导系数等优秀的特性，第三代半导体已经在航空航天、新能源汽车等多个领域有着重要的应用。但是由于第三代半导体的造价始终居高不下，严重的限制了其更加广泛的应用。其中，对于第三代半导体切割加工过程中带来的巨大损耗是诱导其高造价的重要因素之一。由于第三代半导体均为金刚石、碳化硅等超硬脆材料，因此传统的接触式加工效率极低，并且损耗极大。而已有的激光改质剥离方法均未考虑加工过程中材料畸变、聚焦系统升温等无法规避的问题，影响减薄剥离的精度。本发明给出一种激光自适应减薄剥离半导体材料的装置及方法，通过引入激光测距仪和红外热成像仪对半导体材料激光改质加工过程中发生的材料翘曲、凸凹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。

具体地，本发明给出的激光自适应减薄剥离半导体材料的装置包括用以发出激光光束的激光器1、设置在激光光路反射方向上的将反射光聚焦在半导体材料10内部所需减薄剥离位置的聚焦系统6和计算机14。

所述激光光路上沿着光的传播方向依次设置有用以调整激光光束的激光能量的衰减器2、用以扩大激光光束直径的扩束器3、用以调整激光光束的能量分布的空间光调制器4、以及用以将激光光束反射至聚焦系统6的激光反射镜5。激光器1发出的激光光束经衰减器2、扩束器3和空间光调制器4，入射到激光反射镜5上，经激光反射镜5反射后，反射光束反射到聚焦系统6上，聚焦系统6将所接收光束的激光焦点聚焦至半导体材料10内。

所述空间光调制器4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9上，通过调整Z轴位移平台9的高度，可将激光焦点移动至所述半导体材料10内部所需减薄剥离的位置。所述半导体材料10设置在X-Y轴位移平台11上，半导体材料10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。

聚焦系统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10在激光改质加工过程中产生的畸变并将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以向Z轴位移平台9发送高度调整控制信号，Z轴位移平台9根据接收到的控制信号调整其高度从而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。

材料畸变检测装置8通过检测其到半导体材料10表面的距离来检测半导体材料10是否产生畸变。所述半导体材料10在激光改质加工过程中产生的畸变包括半导体材料10发生的翘曲和半导体材料10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系统6的加工激光辐照至半导体材料10的表面，因此，可以率先发现所述半导体材料10表面的凹凸缺陷信息和激光改质加工过程中半导体材料10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9发送高度调整控制信号，Z轴位移平台9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10内Z轴竖直方向始终保持不变。

Z轴位移平台9上还设置有用以实时检测聚焦系统6温度变化的温度传感器7，温度传感器7将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激光光路的激光能量分布和激光能量以使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Z轴位移平台9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，温度传感器7对激光改质加工过程中聚焦系统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根据聚焦系统6的温度变化情况，不仅分析温度对于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，即根据所述聚焦系统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，随后向空间光调制器4发送激光能量分布调控信号、向衰减器2发送激光能量调控信号，空间光调制器4和衰减器2根据其各自接收到的信号，分别对激光能量分布和激光能量进行调节，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10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根据聚焦系统6的升温情况，分析得到相应的热透镜效应以及对应的焦点位置变化数据，并向所述Z轴位移平台9发生位置调整信号，所述Z轴位移平台9开始在Z轴方向进行实施微调，确保热透镜效应影响下激光焦点在所述半导体材料10内部Z轴竖直方向的位置始终保持不变。

所述温度传感器7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7为接触式温度传感器时，其固定在聚焦系统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7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。本实施例中，非接触式温度传感器为红外热成像仪。

优选地，所述激光反射镜5的上方设置有可见光反射镜12且两者相垂直，激光反射镜5、聚焦系统6和可见光反射镜12位于同一竖直直线上，可见光反射镜12的一侧设置有CCD相机。

上述激光器1、衰减器2、空间光调制器4、温度传感器7、材料畸变检测装置8、Z轴位移平台9、X-Y轴位移平台11以及CCD相机13均与计算机14电连接。

计算机14包括高度分析模块15和温度分析模块16。

本实施例中，所述激光器1发出的激光波长为基频激光，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3的扩束比为1:2～1:5。

本发明还给出一种激光自适应减薄剥离半导体材料的方法，该方法利用上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，激光器1发出的激光光束经过衰减器2、扩束器3、空间光调制器4和激光反射镜5后，向下反射至聚焦系统6，反射光束经聚焦系统6聚焦在半导体材料10内部，通过调整Z轴位移平台9的高度，可将激光焦点移动至半导体材料10内部所需减薄剥离的位置。

S2，移动X-Y轴位移平台11对半导体材料10进行激光改质加工。

激光改质加工开始之前，材料畸变检测装置8会对激光加工前的半导体材料翘曲及凹凸缺陷信息进行测量并将测量数据传输给计算机14。

激光改质加工的过程中，材料畸变检测装置8实时检测半导体材料10在激光改质加工过程中产生的畸变并将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10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9发送高度调整控制信号，Z轴位移平台9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10内部Z轴方向始终位于所需减薄剥离的高度位置。

激光改质加工的过程中，温度传感器7实时检测聚焦系统6的温度变化并将检测到的温度信号传输给计算机14，计算机1对接收到的信号进行处理以判断热透镜效应对激光焦点位置的影响、激光焦点形貌畸变情况以及激光光束的能量变化情况，从而向Z轴位移平台9发送高度调整控制信号、向空间光调制器4发送激光能量分布调整信号、以及向衰减器2发送激光能量调整信号，Z轴位移平台9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10内部Z轴方向始终位于所需减薄剥离的高度位置；空间光调制器4根据接收到的激光能量分布调整信号对畸变光斑进行预补偿调节以使激光焦点形状保持不变；衰减器2根据接收到的激光能量调整信号对激光能量进行预补偿调节以使激光能量保持不变。

若材料畸变检测装置8和温度传感器7同时检测到半导体材料产生畸变和聚集系统6的温度变化超差，则计算机14同时控制Z轴位移平台9、衰减器2和空间光调制器4，Z轴位移平台9实时调整其高度，衰减器2调整入射激光能量，空间光调制器4调整入射激光能量分布，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、激光焦点形状保持不变、激光能量保持不变，从而实现加工参数的快速实时自适应调节。

S3，激光改质加工完成后，将加工好的半导体材料10从X-Y轴位移平台11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。

下面通过举例具体说明本发明的具体实施方式。

假设所需加工所述半导体材料10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，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。

所述激光器1发出的激光经过所述衰减器2、所述扩束器3、所述空间光调制器4以及所述激光反射镜5后，向下反射经过放置在Z轴位移平台9上的所述聚焦系统6，最终聚焦至所述碳化硅晶体10内，通过移动所述Z轴位移平台9，将激光焦点移动至碳化硅体晶体内部距离表面200μm的深度处。

然后，通过移动所述X-Y轴位移平台，移动速度为100mm/s，开始对碳化硅晶体10进行激光改质加工。

激光改质加工过程中，所述激光测距仪8对碳化硅晶体10表面的凹凸缺陷以及碳化硅晶体10加工过程中发生的翘曲情况进行实时的测量，并将测量得到的数据传输给所述计算机14，所述计算机14对数据进行分析和处理，分析得到当激光加工150mm后，半导体材料10发生0.5mm的上扬翘曲，将处理后的指令传递给所述Z轴位移平台9，所述Z轴位移平台9开始在向上微调0.5mm，确保激光改质过程中，激光的焦点位于碳化硅晶体内距离表面距离始终保持在200μm处不变(半导体材料翘曲方向与Z轴位移平台9的移动方向保持一致，即若半导体材料10上扬翘曲，则Z轴位移平台9需向上移动，若半导体材料10下垂弯曲，则Z轴位移平台9需向下移动)。

与此同时，所述红外热成像仪7对激光加工过程中聚焦系统6的温度进行实时的测量，并将温度变化的信息实时传递给所述计算机14，所述计算机14根据温度升高的情况，对数据进行分析和处理，分析得出当温度上升300K时，能量衰减5μJ，光斑发生畸变，激光焦点位置上升0.5mm。计算机14对以上信息进行处理后向所述衰减器2、所述空间光调制器4以及所述Z轴位移平台发送控制指令，使所述衰减器2将能量增加5μJ，保证加工能量保持不变；所述空间光调制器4通过入射激光光斑的能量分布调整，确保激光焦点形状保持不变；所述Z轴位移平台向上位移0.5mm，确保加工过程中焦点位于碳化硅晶体内深度保持不变。

最后，将激光改质后的碳化硅晶体从所述X-Y轴位移平台11上取下，并放置于在真空吸附平台上，通过机械拉力30牛的力，将改质后的碳化硅薄片从碳化硅晶体上剥离下来，实现碳化硅晶体的减薄剥离加工。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (12)

1.一种激光自适应减薄剥离半导体材料的装置，其特征在于，包括用以发出激光光束的激光器(1)、设置在激光光路反射方向上的将反射光聚焦在半导体材料(10)内部所需减薄剥离位置的聚焦系统(6)和计算机(14)；

其中，所述聚焦系统(6)安装在Z轴位移平台(9)上，半导体材料(10)设置在X-Y轴位移平台(11)上，聚焦系统(6)的一侧设置有材料畸变检测装置(8)，所述材料畸变检测装置(8)用以实时检测半导体材料(10)在激光改质加工过程中产生的畸变并将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以向Z轴位移平台(9)发送高度调整控制信号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。

2.根据权利要求1所述的激光自适应减薄剥离半导体材料的装置，其特征在于，Z轴位移平台(9)上还设置有用以实时检测聚焦系统(6)温度变化的温度传感器(7)，温度传感器(7)将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激光光路的激光能量分布和激光能量以使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Z轴位移平台(9)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。

3.根据权利要求2所述的激光自适应减薄剥离半导体材料的装置，其特征在于，所述温度传感器(7)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(7)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(7)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。

4.根据权利要求3所述的激光自适应减薄剥离半导体材料的装置，其特征在于，所述非接触式温度传感器为红外热成像仪。

5.根据权利要求1或2所述的激光自适应减薄剥离半导体材料的装置，其特征在于，所述激光光路上沿着光的传播方向依次设置有用以调整激光光束的激光能量的衰减器(2)、用以扩大激光光束直径的扩束器(3)、用以调整激光光束的能量分布的空间光调制器(4)、以及用以将激光光束反射至聚焦系统(6)的激光反射镜(5)。

6.根据权利要求1所述的激光自适应减薄剥离半导体材料的装置，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。

7.根据权利要求1所述的激光自适应减薄剥离半导体材料的装置，其特征在于，所述半导体材料(10)在激光改质加工过程中产生的畸变包括半导体材料(10)发生的翘曲和半导体材料(10)表面产生的凹凸缺陷。

8.根据权利要求1所述的激光自适应减薄剥离半导体材料的装置，其特征在于，所述扩束器(3)的扩束比为1:2～1:5。

9.根据权利要求1所述的激光自适应减薄剥离半导体材料的装置，其特征在于，所述激光器(1)发出的激光波长为基频激光，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。

10.根据权利要求1所述的激光自适应减薄剥离半导体材料的装置，其特征在于，所述激光反射镜(5)的上方设置有可见光反射镜(12)且两者相垂直，激光反射镜(5)、聚焦系统(6)和可见光反射镜(12)位于同一竖直直线上，可见光反射镜(12)的一侧设置有CCD相机。

11.一种激光自适应减薄剥离半导体材料的方法，其特征在于，利用权利要求1-10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，激光器(1)发出的激光光束沿着激光光路向下反射至聚焦系统(6)，反射光束经聚焦系统(6)聚焦在半导体材料(10)内部所需减薄剥离的位置；

S2，移动X-Y轴位移平台(11)对半导体材料(10)进行激光改质加工，材料畸变检测装置(8)实时检测半导体材料(10)在激光改质加工过程中产生的畸变并将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以向Z轴位移平台(9)发送高度调整控制信号；

Z轴位移平台(9)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(10)内部Z轴方向始终位于所需减薄剥离的高度位置；

S3，激光改质加工完成后，将加工好的半导体材料(10)从X-Y轴位移平台(11)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。

12.根据权利要求11所述的激光自适应减薄剥离半导体材料的方法，其特征在于，步骤S2中半导体材料(10)在激光改质加工过程中，温度传感器(7)实时检测聚焦系统(6)的温度变化并将检测到的温度信号传输给计算机(14)，计算机(14)对接收到的信号进行处理以判断热透镜效应对激光焦点位置的影响、激光焦点形貌畸变情况以及激光光束的能量变化情况，从而向Z轴位移平台(9)发送高度调整控制信号、向空间光调制器(4)发送激光能量分布调整信号、向衰减器(2)发送激光能量调整信号，Z轴位移平台(9)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(10)内部Z轴方向始终位于所需减薄剥离的高度位置；空间光调制器(4)根据接收到的激光能量分布调整信号对畸变光斑进行预补偿调节以使激光焦点形状保持不变；衰减器(2)根据接收到的激光能量调整信号对激光能量进行预补偿调节以使激光能量保持不变。