Pod uticajem međusobno okomitih elektromagnetnih polja, elektroni se kreću cikloidno i vezuju se za površinu mete, što produžava njihovu putanju u plazmi i povećava njihovo učešće u procesu sudara i jonizacije molekula gasa, jonizujući više jona i poboljšavajući brzinu jonizacije gasa. Pražnjenje se može održavati čak i pod nižim pritiskom plina. Stoga, magnetronsko raspršivanje ne samo da smanjuje pritisak gasa tokom procesa raspršivanja, već i poboljšava efikasnost raspršivanja i brzinu taloženja.
Međutim, balansirano magnetronsko raspršivanje također ima svoje nedostatke. Na primjer, zbog magnetnog polja, elektroni generirani užarenim pražnjenjem i raspršeni sekundarni elektroni su čvrsto ograničeni na blizinu ciljne površine paralelnim magnetskim poljem. Područje plazme je snažno ograničeno na područje od približno 60 mm na površini mete. Kako se udaljenost od površine mete povećava, koncentracija u plazmi se brzo smanjuje. U ovom trenutku, radni komad se može postaviti samo u rasponu od 50-100 mm na površinu mete magnetrona kako bi se poboljšao efekat ionskog bombardiranja.
Ova kratka efektivna površina premaza ograničava geometrijske dimenzije radnog komada koji se oblaže, čineći ga neprikladnim za veće radne komade ili opterećenja peći, čime se ograničava primjena tehnologije magnetronskog raspršivanja. Nadalje, tokom balansiranog magnetronskog raspršivanja, izbačene ciljne čestice imaju nižu energiju, što rezultira slabom čvrstoćom vezivanja filma-s podloge. Niskoenergetski deponovani atomi imaju malu pokretljivost na površini supstrata, lako formirajući porozne, hrapave, stupaste tanke filmove. Dok povećanje temperature obratka može poboljšati strukturu i svojstva filma, u mnogim slučajevima sam materijal izratka ne može izdržati potrebnu visoku temperaturu.
Pojava neuravnoteženog magnetronskog raspršivanja djelimično prevazilazi gore{0}}navedene nedostatke. Usmjerava plazmu od površine katode u rasponu od 200-300 mm ispred mete za raspršivanje, uranjajući supstrat u plazmu, kao što je prikazano na slici. Na taj način, s jedne strane, raspršeni atomi i čestice se talože na površini supstrata i formiraju tanak film; s druge strane, plazma bombardira supstrat određenom energijom, djelujući kao agens za taloženje uz pomoć jonskog snopa-uvelike poboljšavajući kvalitet filma.
Neuravnoteženosistemi za magnetronsko raspršivanjeimaju dvije strukture. Jedan tip ima veću jačinu magnetnog polja u jezgri nego u vanjskom prstenu, a linije magnetnog polja nisu zatvorene, povlače se prema zidu vakuumske komore, što rezultira niskom gustinom plazme na površini supstrata. Stoga se ova metoda rijetko koristi. Druga metoda uključuje jačinu magnetnog polja vanjskog prstena veću od jačine magnetnog polja jezgre. Linije magnetnog polja ne formiraju potpuno zatvorenu petlju, pri čemu se neke od linija magnetnog polja vanjskog prstena protežu do površine supstrata. Ovo omogućava nekim sekundarnim elektronima da pobjegnu iz područja ciljne površine duž linija magnetskog polja i sudare se s neutralnim česticama, ionizirajući ih.
Plazma više nije potpuno ograničena na područje ciljne površine, ali može doći do površine supstrata, dodatno povećavajući koncentraciju jona u području taloženja i povećavajući gustinu struje jona supstrata, obično dostižući iznad 5 mA/cm². Na ovaj način, izvor raspršivanja djeluje i kao izvor jona koji bombardira površinu supstrata. Gustina struje snopa jona supstrata je proporcionalna ciljanoj gustini struje. Povećana gustina struje cilja dovodi do veće stope taloženja, dok povećana gustina struje ionskog snopa supstrata daje određeni efekat bombardovanja na površini deponovanog filma.
Neuravnoteženo ionsko bombardiranje magnetronskim raspršivanjem može očistiti oksidni sloj i druge nečistoće na radnom komadu prije premaza, aktivirati površinu obratka i formirati pseudo{0}}difuzijski sloj na površini radnog komada, što pomaže poboljšanju prianjanja između filma i površine obratka. Tokom procesa premazivanja, bombardiranjem energetski nabijenih čestica može se postići svrha modifikacije filma. Na primjer, ionsko bombardiranje ima tendenciju ljuštenja labavo vezanih i stršećih čestica sa filma, prekidajući dominantan rast kristalnog ili kondenzovanog stanja filma, čime se proizvodi gušći, ujednačeniji i ujednačeniji film, i može nanijeti premaze visokih{3}}načina na nižim temperaturama.
Primjena tehnologije vakuumskog taloženja neuravnoteženog magnetronskog raspršivanja riješila je problem nanošenja gustih i složenih filmova koji se susreću u balansiranom magnetronskom raspršivanju. Međutim, teško je nanijeti ujednačene filmove na složene supstrate koristeći jednu neuravnoteženu magnetronsku metu. Štaviše, kako elektroni lete prema supstratu, neki elektroni se adsorbuju na zidove vakuumske komore kako jačina magnetnog polja slabi, što dovodi do smanjenja koncentracije elektrona i jona. Kako bi riješili ovo, istraživači su razvili sisteme za neuravnoteženo magnetronsko raspršivanje sa više-cilja kako bi se prevazišli nedostaci jednociljanog neuravnoteženog magnetronskog raspršivanja. Sistemi za više-neuravnoteženo magnetronsko raspršivanje mogu se podijeliti na zatvoreno magnetsko polje neuravnoteženo magnetronsko raspršivanje sa susjednim magnetnim polovima nasuprot jedno drugom i neuravnoteženo magnetronsko raspršivanje zrcalnog magnetskog polja sa susjednim magnetskim polovima identičnim jedni drugima, kao što je prikazano na slici za dvostruko-} magnetno polje dualnog{7}}}ciljanog zatvorenog magnetnog polja.
Upoređujući raspodjelu magnetnog polja neravnotežnih parova ciljeva zatvorenog-polja- i parova zrcalnih meta, može se vidjeti da razlika magnetnog polja nije značajna blizu površine mete. Poprečno magnetsko polje između unutrašnjeg i vanjskog magnetnog pola ograničava elektrone, formirajući visoko joniziranu plazma katodnu regiju. Unutar ovog područja, pozitivni joni snažno raspršuju i ugrizaju ciljnu površinu, raspršujući veliki broj ciljnih čestica koje lete prema površini supstrata. Na magnetnim polovima unutrašnjeg i vanjskog prstena, posebno na jačim magnetnim polovima vanjskog prstena, uzdužno magnetsko polje dominira, postajući glavni kanal za sekundarne elektrone koji izlaze iz ciljne površine.
Ovo postaje glavni kanal za transport nabijenih čestica do područja premaza. Poređenje distribucije magnetnog polja zatvorenih magnetnih polja i zrcalnih magnetnih polja unutar površine premaza otkriva značajnu razliku. Za parove zrcalnih meta, zbog međusobnog odbijanja dva ciljna magnetna polja, uzdužna magnetna polja su prisiljena da se savijaju prema van od područja prevlake (zid vakuumske komore), uzrokujući da se elektroni vode do zida vakuumske komore i gube, čime se smanjuje ukupan broj elektrona, a potom i jona.
Pošto metoda magnetnog polja ogledala ne može efikasno da ograniči elektrone, efikasnost raspršivanja plazme nije poboljšana. Nasuprot tome, uzdužno magnetsko polje zatvorenog magnetnog polja neravnotežnog para ciljnog para zatvoreno je unutar područja premaza. Sve dok je jačina magnetnog polja dovoljna, elektroni se mogu kretati samo između područja premaza i dvije mete, izbjegavajući gubitak elektrona i na taj način povećavajući koncentraciju jona u području premaza, značajno poboljšavajući efikasnost raspršivanja.
