但是，現(xiàn)在對(duì)薄膜分析的需要日益增多，薄膜的厚度也變得越來(lái)越薄。最普通的薄膜特性測(cè)量法有二個(gè)：光譜反射系數(shù)/透射系數(shù)法和分光橢偏法。例如，來(lái)自O(shè)cean  Optics的NanoCalc薄膜反射系數(shù)測(cè)量系統(tǒng)，就是利用反射系數(shù)來(lái)測(cè)量整個(gè)波段內(nèi)的薄膜反射光量，測(cè)量時(shí)，入射光是垂直于表面入射的。NanoCalc是為測(cè)量光學(xué)層厚度而設(shè)計(jì)的，測(cè)量的厚度范圍從10nm到大約250μm，將它用于現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)行在線厚度測(cè)量和去除率測(cè)量是最理想的。它還可以用來(lái)測(cè)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(lái)測(cè)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(lái)，分光反射計(jì)，如NanoCalc，一直是光學(xué)半導(dǎo)體測(cè)量的主要設(shè)備,而橢偏計(jì)則只能在單一波長(zhǎng)和固定入射角下運(yùn)行。但是，最近,多波長(zhǎng)分光橢偏計(jì)已經(jīng)出現(xiàn)，可用它來(lái)精密測(cè)量鍍膜的堅(jiān)固性和它們的光學(xué)性質(zhì)。橢偏計(jì)在100年前就發(fā)明了，但直到近10年來(lái)，由于電子學(xué)和計(jì)算機(jī)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(lái)，橢偏計(jì)是以測(cè)量來(lái)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(shí)的相位變化，人們就可以測(cè)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(zhǎng)橢偏計(jì)只能測(cè)量二個(gè)參數(shù),而分光橢偏計(jì)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(diǎn)之外，橢偏計(jì)的優(yōu)點(diǎn)還有：敏感度高(由于測(cè)量的是反射光的相位)、測(cè)量范圍廣(從單層的一小部分到幾微米)和具有實(shí)時(shí)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(cè)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?yàn)樵谀菚r(shí)，他用橢偏計(jì)和計(jì)算機(jī)獲取數(shù)據(jù)，大約需要20分鐘才能獲得一個(gè)波長(zhǎng)的數(shù)據(jù)，要獲得整個(gè)波段的數(shù)據(jù)需要幾個(gè)小時(shí)甚至一天。因此，他決定要使整個(gè)測(cè)量過程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。
 Hilfiker說：“我們看到了用橢偏測(cè)量術(shù)進(jìn)行快速測(cè)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(gè)小時(shí)(或更長(zhǎng)時(shí)間)才能得到結(jié)果。因此，我們?cè)诙�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(shí)時(shí)控制過程的快速分光橢偏計(jì)。許多用戶希望能在生產(chǎn)過程中進(jìn)行測(cè)量，而不想將樣品從測(cè)量室中取出。用二極管列陣或CCD收集信號(hào),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(cè)量術(shù)測(cè)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(shí)候,你會(huì)感覺到個(gè)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(chǔ)(測(cè)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(jī)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(cè)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(gè)納米厚的單分子層。