溅射铣蚀利用气压为10～1000帕的特定气体的辉光放电，产生能与薄膜发生离子化学反应的分子或分子基团。其反应离子蚀刻，同时兼有物理和化学两种作用，辉光放电在零点几到几十帕的低真空下进行，硅片处于阴极电位，大量带电粒子受垂直于硅片表面的电场加速，垂直入射到硅片表面，以较大的动量进行物理蚀刻，同时还与薄膜表面发生强烈的化学反应，产生化学蚀刻。

在溅射铣蚀中，反应器由一真空室和两个扁平电极组成。两电极表面尺寸不同，相距几厘米。蚀刻晶片放在底部电极上，以便与气体放电直接接触。惰性气体的压力一般选为0.5～10帕，惰性气体一般选用氩气。大电极接地，另外一个电极通过耦合电容与高频电源相连，电压约0.1～1千伏。在这些条件下，两电极间产生气体放电，但亮区只限于两板极间的中间区域，与两电极相邻的区域为暗区。对于尺寸不同的两电极，小电极附近暗区的电压降比大电极附近暗区的电压降大，因为电压降与表面积的4次幂成反比。在这样的高频放电中，与等离子体电势相比，电极为负电势。这是由于电子的迁移率比离子大，所以电子可以在射频（13.56兆赫）的半个周期内很容易地到达电极。由于电极为负电势，离子便加速向两电极运动，并使装在电极上的基底产生溅射。离子对小电极的撞击作用（在另一个半周期中）要比对大电极的撞击强得多。不过大电极上还是会发生少量溅射，从而产生污染。 

当气体压力较低时，离子的平均自由轨迹相比被蚀刻的结构尺寸大，对加速运动很重要的电场线与基底表面相垂直，导致任意布劳恩运动的热能相比加速电压引起的能量小，因此溅射铣蚀呈高度各向异性。当气体压力较高时，离子散布于等离子体与基底间的暗区，结果速度矢量的横向分量增加。如果表面结构尺寸接近暗区距离尺寸，则电场线就会扭曲，结果会使溅射铣蚀的各向异性减弱。