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本发明涉及半导体制造领域，公开了一种温度偏差校正方法、系统及温度控制器，其包括在晶圆卡盘的待测区域表面设置至少一个表面测温点，晶圆卡盘内部固定安装一个嵌入式温度检测装置，所述嵌入式温度检测装置与所述表面测温点之间存在固定的几何位移；将所述晶圆卡盘的工作温度逐步调整至多个预设的参考温度值，并在每个所述参考温度值下，当所述晶圆卡盘的温度达到热平衡状态时；本发明通过在晶圆卡盘表面设置测温点、内部安装嵌入式温度检测装置，同步采集热平衡状态下的表面实际温度与内部温度数据，生成精准描述两者映射关系的温度补偿模型，再结合外部温控设备的闭环反馈控制，可有效校正温度偏差，使卡盘表面温度稳定在目标设定值。