Quy trình được thực hiện bởi thiết bị tách bán dẫn bằng laser bắt đầu bằng việc chiếu xạ thỏi bán dẫn từ một phía bằng chùm tia laser cực tím năng lượng cao. Chùm tia này được hội tụ chặt chẽ vào một độ sâu bên trong cụ thể, thường là dọc theo một giao diện được thiết kế sẵn, nơi sự hấp thụ năng lượng đạt mức tối đa do sự tương phản quang học, nhiệt học hoặc hóa học.

Tại lớp hấp thụ năng lượng này, sự gia nhiệt cục bộ dẫn đến hiện tượng vi nổ nhanh, giãn nở khí hoặc phân hủy lớp giao diện (ví dụ: màng chịu ứng suất hoặc oxit hy sinh). Sự phá vỡ được kiểm soát chính xác này khiến lớp tinh thể phía trên — với độ dày hàng chục micromet — tách ra khỏi khối nền một cách gọn gàng.

Thiết bị tách bán dẫn bằng laser sử dụng đầu quét đồng bộ chuyển động, điều khiển trục Z lập trình được và phép đo phản xạ thời gian thực để đảm bảo mỗi xung laser truyền năng lượng chính xác đến mặt phẳng mục tiêu. Thiết bị cũng có thể được cấu hình với chế độ xung liên tục hoặc đa xung để tăng cường độ mịn của quá trình tách và giảm thiểu ứng suất dư. Quan trọng hơn, vì chùm tia laser không bao giờ tiếp xúc vật lý với vật liệu, nên nguy cơ nứt vi mô, cong vênh hoặc sứt mẻ bề mặt được giảm thiểu đáng kể.

Điều này khiến phương pháp làm mỏng bằng cách tách lớp bằng laser trở thành một bước đột phá, đặc biệt trong các ứng dụng yêu cầu các tấm wafer siêu phẳng, siêu mỏng với độ biến thiên tổng độ dày (TTV) dưới micromet.