基于衍射光探测的套刻测量技术(DBO)具备高分辨率、高精度及低的工具引起编差(TIS)等显著优点，已逐步取代传统基于成像的套刻测量技术(IBO)，成为大规模集成电路22 nm及以下工艺技术节点所广泛采用的套刻测量方式。相较IBO技术，DBO技术面临的最大问题是标记成本高，测量时间长。IBO技术仅需使用单个标记测量x、y两个方向的套刻误差，而DBO则需要分别使用x、y两种方向的一维光栅实现测量，且每个方向至少需要2个标记。提出一种基于二维周期结构标记衍射光探测的套刻测量方法，使用严格耦合波分析(RCWA)算法建立标记衍射光的物理模型，通过分析该方法测量套刻的灵敏度、主要测量误差，验证该方法的可行性。二维DBO测量方法的应用，将使标记成本和测量时间比传统的DBO方法减少一半，显著降低DBO测量的成本并提高测量效率。