由于散射儀是使用光學的辦法來測量光刻膠圖形的線寬等幾何尺寸，因此，又被稱為光學CD測量。使用散射儀來測量光刻膠圖形線寬的努力早在21世紀初期就開始，但是，一直到28nm技術節點以后才開始受到廣泛的關注，這是因為CD-SEM測量導致的光刻膠損失效應在28nm以下再也不能忽略了，而且，光學CD測量還能提供圖形的三維信息。
散射儀的結構一束波段的偏振光垂直入射在晶圓表面，在晶圓表面圖形發生衍射，0級衍射束TE和TM分量被探測器接收。這種入射光垂直于樣品表面的系統被稱為垂直入射線寬測量系統。也可以使用非垂直入射的設計，但是垂直入射的設計使得設備更加緊湊。使用耦合波分析方法對接收到的測量信號進行回歸分析，可以獲得晶圓上圖形的三維輪廓。各散射儀供應商都提供專用的分析軟件包。在使用這些專用的軟件時，必須首先建立測量和數據分析模型。可以獲得的光刻膠圖形三維信息包括：光刻膠圖形高度h，頂部的線寬CDtop，腰部的線寬CDmid，底部的線寬CDbottom，和側壁的角度SWA，刻蝕后的圖形包含多層不同的材料，可以建立更復雜的模型，把每一層的厚度、線寬和SWA擬合出來。散射儀具有速度快、無損傷的優點，但測量結果的精度與測量模型的準確性有關。