膜厚計測は、半導体製造プロセスにおいて、ウェハ表面に形成された薄膜の厚さを測定する計測工程です。成膜装置の性能評価、プロセス条件の最適化、膜厚均一性の確認などに不可欠な測定です。測定対象となる薄膜には、酸化膜、窒化膜、金属膜、ポリシリコン膜など、多種多様な材料があります。
膜厚計測には、光学式測定が最も広く使用されています。代表的な方式として、分光エリプソメトリと分光反射率測定があります。分光エリプソメトリは、偏光の変化を測定することで膜厚と光学定数を高精度に求める方式で、数ナノメートルから数マイクロメートルの範囲を測定できます。分光反射率測定は、反射光の波長依存性から膜厚を算出する方式で、測定速度が速く、インライン測定に適しています。
先端半導体製造では、極薄膜（数nm以下）や多層膜構造の膜厚測定が必要とされ、計測技術の高度化が進んでいます。特に、High-k絶縁膜やメタルゲート構造では、複数の薄膜層を個別に測定する必要があり、光学測定とX線反射率測定を組み合わせた手法も使用されています。KLA、日立ハイテク、Onto Innovation（旧Nanometrics）などが主要なサプライヤーとして知られています。