公开了用于测量半导体芯片的表面形貌的系统和方法的实施例。在一个示例中，公开了一种用于测量半导体芯片的表面形貌的方法。由至少一个处理器接收多个干涉信号，每个干涉信号对应于半导体芯片表面上的多个位置中的相应的一个位置。由至少一个处理器将所述多个干涉信号变换成多个光谱信号，每个光谱信号对应于半导体芯片表面上的位置中的相应的一个位置。由至少一个处理器使用模型将光谱信号分类成多个类别。这些类别中的每个类别对应于半导体芯片的表面上具有相同材料的区域。表面基线与这些类别中的至少一个类别之间的表面高度偏移是由至少一个处理器至少部分地基于与对应于这些类别中的所述至少一个类别的区域相关联的校准信号来确定的。半导体芯片的表面形貌由至少一个处理器至少部分地基于表面高度偏移和干涉信号来表征。