橢圓偏光術（ellipsometry）是把偏振光照射到薄膜上，量測反射光的偏振狀態如何變化，藉此求出膜厚與折射率等光學性質的量測方法。因為是觀察偏振變成橢圓（ellipse）形狀的樣子而得名。能在不接觸晶圓的情況下以奈米以下精度量測膜厚，是半導體膜厚量測中使用最廣的方法之一。
量測時，量測光的2個偏振分量（p 偏振與 s 偏振）反射強度的比（Ψ）與相位差（Δ）。這2個值由膜厚、折射率，以及下層膜與基板的性質決定。不過，量測值無法直接得出膜厚，而是把以假設膜結構與材料光學常數的模型所計算的值與量測值擬合，求出膜厚。改變波長量測的光譜橢偏術，即使是多層膜也能同時求出各層厚度。
用於量產線上每天量測數 nm 的閘極氧化層、High-k 膜、光阻、氮化膜等膜厚的線上量測。模型的建立方式會左右結果，因此對新材料或複雜多層結構，要與 TEM 等斷面觀察結果對照以確認模型。把同樣的偏振量測想法延伸到週期性圖形形狀的量測，就是 OCD（光學關鍵尺寸量測）。
