膜厚量測（Thickness Metrology）是在半導體製造中精密量測晶圓上所形成薄膜厚度的量測技術。於成膜・CMP・蝕刻等各步驟後實施，確認膜厚相對於設計值的均勻性與精度，用於製程的品質管理與對設備控制的回饋。
主要量測方式以光學式為中心。光譜橢圓偏光術（Spectroscopic Ellipsometry：SE）是從偏振光反射後偏振狀態的變化，同時高精度量測膜厚・折射率・消光係數的最常見手法。反射光譜法（Reflectometry）則分析與波長相關的反射光譜，算出單層・多層膜的膜厚。
X 光反射率法（XRR：X-Ray Reflectometry）用於評估數 nm 以下超薄膜（ALD 閘極絕緣層等）的膜厚・密度・介面粗糙度。X 光螢光法（XRF）適合評估金屬薄膜（阻障金屬層與銅晶種層）的組成與膜厚。電子顯微鏡（TEM 剖面觀察）雖是破壞性分析，但用於以 nm 以下的超高解析度確認絕對值。
評估晶圓全面的膜厚分布（面內均勻性）時會進行多點量測，量測點數為49～500點以上。最先進邏輯（3nm以下）中，有些膜厚公差要求達到±0.1nm（1Å）等級，對量測設備精度・重複性・產能的要求逐年嚴格。
主要量測設備廠商為科磊（Aleris 系列橢圓偏光儀・反射儀居市場首位）、Onto Innovation（前身為 Nanometrics＋Rudolph Technologies，Atlas 系列）、日立高新技術、應用材料等。線上全數量測與 APC（先進製程控制）的連動，是提升良率的關鍵。