본 발명은 광학적 간섭을 이용한 OCD 측정 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 OCD 측정 방법은 (a) 백색광을 조사하는 단계와; (b) 상기 백색광을 상호 편광 방향이 수직인 TE 편광과 TM 편광 방향에 대해 45°기울어진 방향으로 선형 편광시키는 단계와; (c) 상기 선형 편광된 백색광이 상기 측정 대상물 및 기준 미러로부터 각각 반사된 측정광과 기준광이 상호 간섭되어 간섭광이 형성되는 단계와; (d) 상기 간섭광이 상기 TE 편광 성분과 상기 TM 편광 성분으로 분리되는 단계와; (e) 상기 TE 편광 성분 및 상기 TM 편광 성분이 각각 제1 스펙트로메터 및 제2 스펙트로메터에 입력되는 단계와; (f) 상기 입력된 TE 편광 성분 및 상기 입력된 TM 편광 성분으로부터 각각 TE 스펙트럼 데이터 및 TM 스펙트럼 데이터를 추출하여 상기 TE 편광 성분 및 상기 TM 편광 성분 각각에 대한 진폭 정보 및 위상 정보를 추출하는 단계와; (g) 상기 추출된 진폭 정보 및 상기 추출된 위상 정보를 RCWA(Rigorous coupled-wave analysis) 기법에 적용하여 상기 RCWA 기법 상의 진폭 비율(Ψ) 및 위상차(Δ)를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 한 번의 촬영(Single shot)으로 SE(Spectroscopic Ellipsometer) 파라미터인 Ψ 및 Δ가 동시에 획득되도록 하여 측정 속도를 향상시킬 수 있다.