本発明は、スルーホールやビアホール等を構成する凹部の底部、側壁部及び上端部にまで亘って堆積膜を残存させつつも、凹部内に材料を十分に埋め込むことが可能となる、基板加工方法及び半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。本発明の一実施形態に係る基板加工方法は、基板の凹部の開口部に形成された堆積膜に、基板面内方向に対して第１の角度の方向から粒子ビームを照射して、堆積膜の厚さ方向の一部を除去する第１の照射工程と、第１の照射工程の後に、第１の角度よりも基板面内方向に対してより垂直に近い第２の角度の方向から粒子ビームを照射して、残存する堆積膜の厚さ方向の一部を除去する第２の照射工程と、を有する。