本发明公开了一种改进的基于支持向量机的半导体纳米结构特征尺寸提取方法，步骤为：确定每一个待提取参数的取值范围，生成子光谱数据库；利用训练光谱和支持向量机训练网络进行支持向量机训练；对每一个待提取参数利用训练光谱重复训练多个支持向量机，每一个支持向量机的训练终止条件均不相同；利用多个支持向量机，对测量光谱进行映射；找出所有支持向量机映射结果中出现次数最高的一个，视为最有可能出现的取值区间；建立子光谱数据库，找出其中与测量光谱最为相似的仿真光谱，即认为是待测结构的参数值。本发明可以实现特征线宽、高度、侧壁角等纳米结构参数的精确快速提取，且流程实现简单，进一步地实现了纳米结构特征尺寸的鲁棒性提取。