但是，現(xiàn)在對薄膜分析的需要日益增多，薄膜的厚度也變得越來越薄。最普通的薄膜特性測量法有二個：光譜反射系數(shù)/透射系數(shù)法和分光橢偏法。例如，來自O(shè)cean  Optics的NanoCalc薄膜反射系數(shù)測量系統(tǒng)，就是利用反射系數(shù)來測量整個波段內(nèi)的薄膜反射光量，測量時，入射光是垂直于表面入射的。NanoCalc是為測量光學(xué)層厚度而設(shè)計的，測量的厚度范圍從10nm到大約250μm，將它用于現(xiàn)場，進(jìn)行在線厚度測量和去除率測量是最理想的。它還可以用來測量氧化物、SiNx、光刻膠、半導(dǎo)體膜，防反射膜、防擦傷膜等薄膜的厚度，用來測量在鋼、鋁、黃銅、陶瓷和塑料等襯底材料上面的粗糙層厚度。
 多年來，分光反射計，如NanoCalc，一直是光學(xué)半導(dǎo)體測量的主要設(shè)備,而橢偏計則只能在單一波長和固定入射角下運行。但是，最近,多波長分光橢偏計已經(jīng)出現(xiàn)，可用它來精密測量鍍膜的堅固性和它們的光學(xué)性質(zhì)。橢偏計在100年前就發(fā)明了，但直到近10年來，由于電子學(xué)和計算機的巨大進(jìn)步，它才在工業(yè)部門獲得了廣泛的應(yīng)用。
 一般說來，橢偏計是以測量來自材料表面的反射光或透過材料的透射光的偏振橢圓狀態(tài)為基礎(chǔ)的。通過研究界面引起的變化，特別是,  材料和偏振光相互作用時的相位變化，人們就可以測量物理系統(tǒng)的基本光學(xué)性質(zhì),包括折射率、吸收系數(shù)、表面粗糙度、合金濃度和厚度等。單波長橢偏計只能測量二個參數(shù),而分光橢偏計則能分析復(fù)雜的結(jié)構(gòu)  ,如多層結(jié)構(gòu)、界面粗糙度、不均勻薄層和各向異性層等。除了非破壞性特點之外，橢偏計的優(yōu)點還有：敏感度高(由于測量的是反射光的相位)、測量范圍廣(從單層的一小部分到幾微米)和具有實時控制復(fù)雜過程的能力。
 在分光橢偏技術(shù)方面，做得最好的公司就是J.A.  Woollam公司。它是由John  Woollam于1987年創(chuàng)辦的，John  Woollam是Nebraska大學(xué)  (Lincoln,  NE)的工程教授和在該領(lǐng)域的學(xué)術(shù)帶頭人。Woollam曾在該校用橢偏測量術(shù)研究用于高頻電子器件的新型半導(dǎo)體材料，如砷化鎵和鋁鎵砷，但沒有獲得成功，因為在那時，他用橢偏計和計算機獲取數(shù)據(jù)，大約需要20分鐘才能獲得一個波長的數(shù)據(jù)，要獲得整個波段的數(shù)據(jù)需要幾個小時甚至一天。因此，他決定要使整個測量過程實現(xiàn)自動化。
 Hilfiker說：“我們看到了用橢偏測量術(shù)進(jìn)行快速測量的必要性和迫切性。以前，你可能要把樣品放在那兒，等上一個小時(或更長時間)才能得到結(jié)果。因此，我們在二十世紀(jì)90年代，做了許多研究工作，目的是開發(fā)適合于實時控制過程的快速分光橢偏計。許多用戶希望能在生產(chǎn)過程中進(jìn)行測量，而不想將樣品從測量室中取出。用二極管列陣或CCD收集信號,我們現(xiàn)在可在一秒鐘之內(nèi)拿到數(shù)據(jù),從而開辟了許多新的應(yīng)用”。
 快速分光橢偏測量術(shù)測量能繪制薄膜形貌圖，從而可幫助工程師們?yōu)楂@取均勻鍍膜，將沉積條件調(diào)到最佳狀態(tài)。圖中顯示的是K電介薄膜的厚度(單位是埃)，在沉積過程中，故意使沉積條件變壞，以顯示如圖所示的蓮蓬頭效應(yīng)(靠近蓮蓬頭站立時候,你會感覺到個別水流,而不是均勻的噴霧)
 Hilfiker說：這些應(yīng)用包括半導(dǎo)體制造(控制硅集成電路的薄膜性質(zhì)和開發(fā)新型光刻膠)、數(shù)據(jù)存儲(測量讀/寫頭上的極薄碳膜)、平板顯示、磁光材料、鐵電體及其它保護(hù)膜,如剃刀刀鋒上或拖拉機零件等(見圖2)。
 正在出現(xiàn)的薄膜應(yīng)用包括生物材料界面的研究,如附在不同類型表面上的蛋白質(zhì)膜。  使用分光橢偏測量術(shù),Woollam正在研究和刻畫分子層的特征，這些分子層可以薄到幾個納米厚的單分子層。