광학 분광 분석 장치 및 플라즈마 처리 장치가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 광학 분광 분석 장치는 플라즈마 공정 챔버 내의 광을 수집하기 위한 오목렌즈; 및 오목렌즈에 의해 수집된 광을 플라즈마 상태를 분석하기 위한 분석부로 전달하기 위한 광전달부를 포함한다. 오목렌즈는 광전달부로 제공될 플라즈마 공정 챔버 내의 광의 입사각 범위를 수평 방향으로 확장시키고 플라즈마 공정 챔버 내에 배치된 기판의 상부 영역의 광을 수집하도록 수평 방향으로의 곡률이 기판의 크기에 대응하는 광 입사각 범위를 갖는다.