光学表面分析仪已成为精密制造工具

 但是，现在对薄膜分析的需要日益增多，薄膜的厚度也变得越来越薄。最普通的薄膜特性测量法有二个：光谱反射系数/透射系数法和分光椭偏法。例如，来自Ocean  Optics的NanoCalc薄膜反射系数测量系统，就是利用反射系数来测量整个波段内的薄膜反射光量，测量时，入射光是垂直于表面入射的。NanoCalc是为测量光学层厚度而设计的，测量的厚度范围从10nm到大约250μm，将它用于现场，进行在线厚度测量和去除率测量是最理想的。它还可以用来测量氧化物、SiNx、光刻胶、半导体膜，防反射膜、防擦伤膜等薄膜的厚度，用来测量在钢、铝、黄铜、陶瓷和塑料等衬底材料上面的粗糙层厚度。
 多年来，分光反射计，如NanoCalc，一直是光学半导体测量的主要设备,而椭偏计则只能在单一波长和固定入射角下运行。但是，最近,多波长分光椭偏计已经出现，可用它来精密测量镀膜的坚固性和它们的光学性质。椭偏计在100年前就发明了，但直到近10年来，由于电子学和计算机的巨大进步，它才在工业部门获得了广泛的应用。
 一般说来，椭偏计是以测量来自材料表面的反射光或透过材料的透射光的偏振椭圆状态为基础的。通过研究界面引起的变化，特别是,  材料和偏振光相互作用时的相位变化，人们就可以测量物理系统的基本光学性质,包括折射率、吸收系数、表面粗糙度、合金浓度和厚度等。单波长椭偏计只能测量二个参数,而分光椭偏计则能分析复杂的结构  ,如多层结构、界面粗糙度、不均匀薄层和各向异性层等。除了非破坏性特点之外，椭偏计的优点还有：敏感度高(由于测量的是反射光的相位)、测量范围广(从单层的一小部分到几微米)和具有实时控制复杂过程的能力。
 在分光椭偏技术方面，做得最好的公司就是J.A.  Woollam公司。它是由John  Woollam于1987年创办的，John  Woollam是Nebraska大学  (Lincoln,  NE)的工程教授和在该领域的学术带头人。Woollam曾在该校用椭偏测量术研究用于高频电子器件的新型半导体材料，如砷化镓和铝镓砷，但没有获得成功，因为在那时，他用椭偏计和计算机获取数据，大约需要20分钟才能获得一个波长的数据，要获得整个波段的数据需要几个小时甚至一天。因此，他决定要使整个测量过程实现自动化。
 Hilfiker说：“我们看到了用椭偏测量术进行快速测量的必要性和迫切性。以前，你可能要把样品放在那儿，等上一个小时(或更长时间)才能得到结果。因此，我们在二十世纪90年代，做了许多研究工作，目的是开发适合于实时控制过程的快速分光椭偏计。许多用户希望能在生产过程中进行测量，而不想将样品从测量室中取出。用二极管列阵或CCD收集信号,我们现在可在一秒钟之内拿到数据,从而开辟了许多新的应用”。
 快速分光椭偏测量术测量能绘制薄膜形貌图，从而可帮助工程师们为获取均匀镀膜，将沉积条件调到最佳状态。图中显示的是K电介薄膜的厚度(单位是埃)，在沉积过程中，故意使沉积条件变坏，以显示如图所示的莲蓬头效应(靠近莲蓬头站立时候,你会感觉到个别水流,而不是均匀的喷雾)
 Hilfiker说：这些应用包括半导体制造(控制硅集成电路的薄膜性质和开发新型光刻胶)、数据存储(测量读/写头上的极薄碳膜)、平板显示、磁光材料、铁电体及其它保护膜,如剃刀刀锋上或拖拉机零件等(见图2)。
 正在出现的薄膜应用包括生物材料界面的研究,如附在不同类型表面上的蛋白质膜。  使用分光椭偏测量术,Woollam正在研究和刻画分子层的特征，这些分子层可以薄到几个纳米厚的单分子层。