分光光度计/反射计
膜厚的干涉/反射测量技术可以实现自动化。为了理解这个方法，让我们先回顾一下十涉效应。光事实上是能量的一种形式。因此干涉现象同样可以以能量的形式进行描述。白光实际上是一束光线（不同颜色),其中每一种光都具有不同的能量。当光线通过透明的镀膜相干涉时，就会得到一种颜色、一种波长和一种能量水平的光束。这时我们的眼睛就把这种特定的能量形式认为是一种颜色。
分光光度计是一种用光电管代替人眼的自动干预设备。在紫外线范围内的单色光被样品反射回来，并且通过光电管进行分析。为了保证准确，读数将在不同的测试情况下进行。测试情况的改变是通过改用另外一种单色光（改变波长），或者改变光的人射角度来实现的。目前为了应用于半导体技术而特别设计的分光光度计配置有在线计算机，并具有改变测量情况和计算膜厚的功能。带有可见光和紫外线光源的设备能够测量膜厚到100A的水平。
反射系数的测量也是在这些仪器上实现的，分光光度计也可用于硅膜厚度的测量，但因为硅相对于紫外线是不透明的，因此这里我们采用了红外线光源。
椭偏仪
椭偏仪是一个应用激光光源，工作原理与分光光度计截然不同的膜厚测量仪器。激光光源是极化光源。极化是指所有光束都在同一平面上传播的一种波。极化可以通过观察手电筒的光束想象出来。对于一个普通的光束，光线通过很多平面进人我们的眼睛，就像带有很多羽毛的箭一样。而极化的光束的所有光线都在同一平面上，或者说就像只有一根羽毛的箭一样（参见下图）。
在椭偏仪中，极化了的光束直接以一定的角度人射到有氧化层的晶圆表面。光束进人到透明膜内，并且被反射性的晶圆表面反射回来。在光线通过薄膜的通路中，光束平面的角度已经发生了旋转。而光束所在平面旋转的角度大小取决于膜厚和品圆表面的折射系数。仪器上的一个检测器会测量偏转角度，并且在线计算机会计算出膜厚与折射系数。
椭偏仪被用来对薄膜层（50-1200Å）的膜厚与折射系数进行测量。其准确性无与伦比，并且它可用于多层膜的测量。加人多视角、多光波源、小光斑的选项使得它的能力可更加扩展小于50Å的薄膜可用光环一氧化物一半导体（COS）的技术进行测量。
触针（表面形貌仪）
一些薄膜，比如铝膜，已不能通过光学技术测量。并且对于铝膜和其他薄的导体膜，四探针测试仪探针测厚方法已不够精确了。在这些情况下，一种机械移动探针的仪器被广泛应用（参见下图）。这一方法需要去除一部分薄膜，并在测试晶圆表面产生一个台阶。它一般通过光刻和刻蚀来完成，其样品被放在绕轴旋转的探针工作台上并进行调平。
调平之后，测量探针缓慢下降至晶圆表面并接触，然后工作台在探针下面慢慢移动。随着探针跨过台阶，其物理位置已发生变化。同时与探针相连的感应器能够产生一个电信号并以此来反映探针的垂直位置。这个信号将被放大并传输到到x-y坐标记录仪中。