Vplyvom vzájomne kolmých elektromagnetických polí sa elektróny pohybujú cykloidným spôsobom a sú viazané na povrch cieľa, čím sa predlžuje ich trajektória v plazme a zvyšuje sa ich účasť na zrážkovom a ionizačnom procese molekúl plynu, čím sa ionizuje viac iónov a zlepšuje sa rýchlosť ionizácie plynu. Výtlak je možné udržiavať aj pri nižšom tlaku plynu. Preto magnetrónové naprašovanie nielen znižuje tlak plynu počas procesu naprašovania, ale tiež zlepšuje účinnosť naprašovania a rýchlosť nanášania.
Vyvážené magnetrónové naprašovanie má však aj svoje nevýhody. Napríklad v dôsledku magnetického poľa sú elektróny generované žeravým výbojom a rozprašované sekundárne elektróny tesne obmedzené v blízkosti povrchu cieľa paralelným magnetickým poľom. Plazmová oblasť je silne obmedzená na oblasť približne 60 mm na cieľovom povrchu. Keď sa vzdialenosť od cieľového povrchu zväčšuje, plazmatická koncentrácia rýchlo klesá. V tomto bode môže byť obrobok umiestnený iba v rozsahu 50–100 mm na cieľovom povrchu magnetrónu, aby sa zvýšil účinok bombardovania iónmi.
Táto krátka účinná plocha povlaku obmedzuje geometrické rozmery obrobku, ktorý má byť potiahnutý, a preto nie je vhodný pre väčšie obrobky alebo zaťaženie pecí, čím sa obmedzuje použitie technológie magnetrónového naprašovania. Okrem toho počas vyváženého magnetrónového naprašovania majú vyvrhnuté častice terča nižšiu energiu, čo má za následok slabú priľnavosť filmu- k substrátu. Nízkoenergetické deponované atómy majú nízku pohyblivosť na povrchu substrátu a ľahko vytvárajú porézne, drsné, stĺpcovité tenké filmy. Zatiaľ čo zvýšenie teploty obrobku môže zlepšiť štruktúru a vlastnosti fólie, v mnohých prípadoch samotný materiál obrobku nevydrží požadovanú vysokú teplotu.
Vznik nevyváženého magnetrónového naprašovania čiastočne prekonáva vyššie-uvedené nedostatky. Smeruje plazmu z povrchu katódového terča do rozsahu 200–300 mm pred naprašovacím terčom, pričom substrát ponorí do plazmy, ako je znázornené na obrázku. Týmto spôsobom sa na jednej strane naprašované atómy a častice ukladajú na povrch substrátu a vytvárajú tenký film; na druhej strane plazma bombarduje substrát určitou energiou, pričom pôsobí ako iónový lúč-pomocný depozičný prostriedok, čo výrazne zlepšuje kvalitu filmu.
Nevyváženýmagnetrónové naprašovacie systémymajú dve štruktúry. Jeden typ má vyššiu intenzitu magnetického poľa v jadre ako vo vonkajšom prstenci a siločiary magnetického poľa nie sú uzavreté a sú ťahané smerom k stene vákuovej komory, čo vedie k nízkej hustote plazmy na povrchu substrátu. Preto sa táto metóda používa zriedka. Ďalší spôsob zahŕňa silu magnetického poľa vonkajšieho prstenca vyššiu ako je intenzita magnetického poľa jadra. Magnetické siločiary netvoria úplne uzavretú slučku, pričom niektoré magnetické siločiary vonkajšieho prstenca siahajú až k povrchu substrátu. To umožňuje niektorým sekundárnym elektrónom uniknúť z oblasti cieľového povrchu pozdĺž siločiar magnetického poľa a zraziť sa s neutrálnymi časticami a ionizovať ich.
Plazma už nie je úplne obmedzená na oblasť cieľového povrchu, ale môže dosiahnuť povrch substrátu, čím sa ďalej zvyšuje koncentrácia iónov v oblasti depozície a zvyšuje sa hustota iónového prúdu substrátu, ktorá zvyčajne dosahuje viac ako 5 mA / cm². Týmto spôsobom zdroj naprašovania pôsobí aj ako zdroj iónov bombardujúcich povrch substrátu. Hustota prúdu iónového lúča substrátu je úmerná cieľovej hustote prúdu. Zvýšená hustota cieľového prúdu vedie k vyššej rýchlosti nanášania, zatiaľ čo zvýšená hustota prúdu iónového lúča substrátu poskytuje určitý efekt bombardovania na povrchu naneseného filmu.
Nevyvážené iónové bombardovanie magnetrónovým naprašovaním môže vyčistiť vrstvu oxidu a iné nečistoty na obrobku pred nanesením povlaku, aktivovať povrch obrobku a vytvoriť pseudo{0}}difúznu vrstvu na povrchu obrobku, čo pomáha zlepšiť priľnavosť medzi filmom a povrchom obrobku. Počas procesu poťahovania môže bombardovanie energeticky nabitých častíc dosiahnuť účel modifikácie filmu. Napríklad bombardovanie iónmi má tendenciu odlupovať voľne spojené a vyčnievajúce častice z filmu, čím sa preruší dominantný rast kryštalického alebo kondenzovaného stavu filmu, čím sa vytvorí hustejší, rovnomernejší a rovnomernejší film a môže sa ukladať vysokovýkonné- povlaky pri nižších teplotách.
Aplikácia technológie vákuového nanášania nevyváženým magnetrónovým naprašovaním vyriešila problém ukladania hustých a zložitých filmov, s ktorými sa stretávame pri vyváženom magnetrónovom naprašovaní. Je však ťažké ukladať rovnomerné filmy na komplexné substráty pomocou jediného nevyváženého magnetrónového terča. Navyše, keď elektróny lietajú smerom k substrátu, niektoré elektróny sa adsorbujú na steny vákuovej komory, keď sa intenzita magnetického poľa oslabuje, čo vedie k zníženiu koncentrácie elektrónov a iónov. Na vyriešenie tohto problému vyvinuli výskumníci viac-cieľové nevyvážené magnetrónové naprašovacie systémy na prekonanie nedostatkov jednocieľového nevyváženého magnetrónového naprašovania. Viac-cieľové nevyvážené magnetrónové naprašovanie možno rozdeliť na nevyvážené magnetrónové naprašovanie s uzavretým magnetickým poľom so susednými magnetickými pólmi oproti sebe a nevyvážené magnetrónové naprašovanie so zrkadlovým magnetickým poľom so susednými magnetickými pólmi navzájom identickými, ako je znázornené na obrázku pre dvojité -cieľové uzavreté magnetické pole a dvojité{8}}cieľové zrkadlové magnetické pole.
Porovnaním rozloženia magnetického poľa párov uzavretých -nerovnovážnych cieľových polí{1}} a párov zrkadlových cieľov je možné vidieť, že rozdiel v magnetickom poli nie je v blízkosti cieľového povrchu významný. Priečne magnetické pole medzi vnútorným a vonkajším magnetickým pólom obmedzuje elektróny a vytvára vysoko ionizovanú plazmovú katódovú oblasť. V tejto oblasti kladné ióny silne rozprašujú a leptajú povrch terča, pričom rozprašujú veľké množstvo častíc terča, ktoré lietajú smerom k povrchu substrátu. Na magnetických póloch vnútorného a vonkajšieho kruhu, najmä na silnejších magnetických póloch vonkajšieho kruhu, dominuje pozdĺžne magnetické pole, ktoré sa stáva hlavným kanálom pre sekundárne elektróny na únik z cieľového povrchu.
Toto sa stáva hlavným kanálom na transport nabitých častíc do oblasti povlaku. Porovnanie rozloženia magnetického poľa uzavretých magnetických polí a zrkadlových magnetických polí v oblasti povlaku odhaľuje významný rozdiel. V prípade párov zrkadlových terčov sú v dôsledku vzájomného odpudzovania medzi dvoma cieľovými magnetickými poľami pozdĺžne magnetické polia nútené ohýbať sa smerom von z oblasti povlaku (steny vákuovej komory), čo spôsobuje, že elektróny sú vedené k stene vákuovej komory a strácajú sa, čím sa znižuje celkový počet elektrónov a následne iónov.
Pretože metóda zrkadlového magnetického poľa nemôže účinne obmedziť elektróny, účinnosť plazmového rozprašovania sa nezlepší. Na rozdiel od toho je pozdĺžne magnetické pole uzavretého nerovnovážneho cieľového páru magnetického poľa uzavreté v oblasti povlaku. Pokiaľ je intenzita magnetického poľa dostatočná, elektróny sa môžu pohybovať iba medzi oblasťou povlaku a dvoma cieľmi, čím sa zabráni strate elektrónov a tým sa zvýši koncentrácia iónov v oblasti povlaku, čím sa výrazne zlepší účinnosť rozprašovania.
