복합막 단층 측정을 위한 영상 시스템 및 그 방법이 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른, 인라인(In line) 공정에서 이동되는 시료의 복합막 단층 측정을 위한 영상 시스템은, 선형 편광 상태의 광원을 QWP(Quarter Wave Plate)를 통해 원형 편광 상태로 변환하고, 원주렌즈(Cylindrical Lens)를 통해 시료의 폭 방향(X축)으로 라인 조명(Line Illumination) 및 시료의 길이방향(Y축)으로 포인트 빔(Point Beam) 형태로 조사하는 광 발생모듈; 빔 스플리터(Beam Splitter)를 통해 상기 광원을 분리하여 서로 수직방향에 위치한 미러와 상기 시료에 각각 조사하는 광 조사모듈; 편광 분리기와 영상 분광 측정기(Imaging Spectrometer)를 이용하여 상기 시료의 폭 방향의 모든 지점에 대한 상기 수직 편광 성분과 수평 편광 성분의 간섭 분광신호를 동시에 측정하는 영상 측정부; 및 상기 영상 분광 측정부에서 취득된 단층 영상 정보를 분석하여 상기 시료의 단층 구조와 복굴절 특성을 특성을 추출하는 제어부;를 포함한다.