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本发明提供一种温度分布监测方法、基板处理方法及基板处理装置。所述温度分布监测方法由计算装置执行，该方法包括：收集步骤，收集温度值集合和图像值集合，所述温度值集合包括监测对象物的监测区域中包含的多个温度采集点的每一个温度采集点的温度值，所述图像值集合表示与所述温度值集合对应的所述监测区域的温度分布图像，并包括多个图像值；以及学习步骤，学习多个所述温度值集合和多个所述图像值集合，以生成表示所述温度值集合与所述图像值集合的相关关系的温度分布监测模型，其中，所述图像值集合中包含的图像值的数量大于所述温度值集合中包含的温度值的数量，所述温度值集合的数量与所述图像值集合的数量相同。