पारस्परिक रूप से लंबवत विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों के प्रभाव में, इलेक्ट्रॉन चक्रीय तरीके से चलते हैं और लक्ष्य सतह से बंधे होते हैं, जो प्लाज्मा में उनके प्रक्षेपवक्र को बढ़ाता है और गैस अणुओं की टक्कर और आयनीकरण प्रक्रिया में उनकी भागीदारी बढ़ाता है, अधिक आयनों को आयनित करता है और गैस की आयनीकरण दर में सुधार करता है। कम गैस दबाव में भी डिस्चार्ज को बनाए रखा जा सकता है। इसलिए, मैग्नेट्रोन स्पटरिंग न केवल स्पटरिंग प्रक्रिया के दौरान गैस के दबाव को कम करता है, बल्कि स्पटरिंग दक्षता और जमाव दर में भी सुधार करता है।
हालाँकि, संतुलित मैग्नेट्रोन स्पटरिंग की अपनी कमियाँ भी हैं। उदाहरण के लिए, चुंबकीय क्षेत्र के कारण, चमक निर्वहन और स्पुतर्ड माध्यमिक इलेक्ट्रॉनों द्वारा उत्पन्न इलेक्ट्रॉनों को समानांतर चुंबकीय क्षेत्र द्वारा लक्ष्य सतह के आसपास कसकर सीमित कर दिया जाता है। प्लाज्मा क्षेत्र लक्ष्य सतह पर लगभग 60 मिमी के क्षेत्र तक दृढ़ता से सीमित है। जैसे-जैसे लक्ष्य सतह से दूरी बढ़ती है, प्लाज्मा सांद्रता तेजी से कम होती जाती है। इस बिंदु पर, आयन बमबारी के प्रभाव को बढ़ाने के लिए वर्कपीस को मैग्नेट्रोन लक्ष्य सतह पर केवल 50-100 मिमी की सीमा के भीतर रखा जा सकता है।
यह छोटा प्रभावी कोटिंग क्षेत्र लेपित किए जाने वाले वर्कपीस के ज्यामितीय आयामों को सीमित करता है, जिससे यह बड़े वर्कपीस या फर्नेस लोड के लिए अनुपयुक्त हो जाता है, इस प्रकार मैग्नेट्रोन स्पटरिंग तकनीक के अनुप्रयोग को प्रतिबंधित करता है। इसके अलावा, संतुलित मैग्नेट्रोन स्पटरिंग के दौरान, निकाले गए लक्ष्य कणों में कम ऊर्जा होती है, जिसके परिणामस्वरूप फिल्म की सब्सट्रेट बॉन्डिंग ताकत खराब हो जाती है। कम ऊर्जा जमा करने वाले परमाणुओं की सब्सट्रेट सतह पर कम गतिशीलता होती है, जिससे आसानी से छिद्रपूर्ण, खुरदरी, स्तंभ जैसी पतली फिल्में बन जाती हैं। जबकि वर्कपीस का तापमान बढ़ाने से फिल्म की संरचना और गुणों में सुधार हो सकता है, कई मामलों में, वर्कपीस सामग्री स्वयं आवश्यक उच्च तापमान का सामना नहीं कर सकती है।
असंतुलित मैग्नेट्रोन स्पटरिंग का उद्भव उपर्युक्त कमियों को आंशिक रूप से दूर करता है। यह प्लाज्मा को कैथोड लक्ष्य सतह से स्पटरिंग लक्ष्य के सामने 200-300 मिमी की सीमा तक निर्देशित करता है, सब्सट्रेट को प्लाज्मा में डुबो देता है, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है। इस तरह, एक ओर, थूके हुए परमाणु और कण एक पतली फिल्म बनाने के लिए सब्सट्रेट सतह पर जमा होते हैं; दूसरी ओर, प्लाज़्मा एक निश्चित ऊर्जा के साथ सब्सट्रेट पर बमबारी करता है, एक आयन किरण सहायक जमाव एजेंट के रूप में कार्य करता है, जिससे फिल्म की गुणवत्ता में काफी सुधार होता है।
असंतुलितमैग्नेट्रोन स्पटरिंग सिस्टमदो संरचनाएँ हैं। एक प्रकार की बाहरी रिंग की तुलना में कोर में चुंबकीय क्षेत्र की ताकत अधिक होती है, और चुंबकीय क्षेत्र रेखाएं बंद नहीं होती हैं, जो निर्वात कक्ष की दीवार की ओर खींची जाती हैं, जिसके परिणामस्वरूप सब्सट्रेट सतह पर कम प्लाज्मा घनत्व होता है। इसलिए, इस विधि का प्रयोग कम ही किया जाता है। एक अन्य विधि में कोर चुंबकीय क्षेत्र की ताकत से अधिक बाहरी रिंग चुंबकीय क्षेत्र की ताकत शामिल है। चुंबकीय क्षेत्र रेखाएं पूरी तरह से बंद लूप नहीं बनाती हैं, बाहरी रिंग की कुछ चुंबकीय क्षेत्र रेखाएं सब्सट्रेट सतह तक फैली होती हैं। यह कुछ माध्यमिक इलेक्ट्रॉनों को चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं के साथ लक्ष्य सतह क्षेत्र से भागने और तटस्थ कणों से टकराने, उन्हें आयनित करने की अनुमति देता है।
प्लाज्मा अब पूरी तरह से लक्ष्य सतह क्षेत्र तक ही सीमित नहीं है, बल्कि सब्सट्रेट सतह तक पहुंच सकता है, जिससे जमाव क्षेत्र में आयन सांद्रता बढ़ जाती है और सब्सट्रेट आयन वर्तमान घनत्व बढ़ जाता है, जो आमतौर पर 5 एमए/सेमी² से ऊपर पहुंच जाता है। इस तरह, स्पटरिंग स्रोत सब्सट्रेट सतह पर बमबारी करने वाले आयन स्रोत के रूप में भी कार्य करता है। सब्सट्रेट आयन बीम वर्तमान घनत्व लक्ष्य वर्तमान घनत्व के समानुपाती होता है। बढ़े हुए लक्ष्य वर्तमान घनत्व से उच्च जमाव दर होती है, जबकि बढ़ा हुआ सब्सट्रेट आयन बीम वर्तमान घनत्व जमा फिल्म सतह पर एक निश्चित बमबारी प्रभाव प्रदान करता है।
असंतुलित मैग्नेट्रोन स्पटरिंग आयन बमबारी कोटिंग से पहले वर्कपीस पर ऑक्साइड परत और अन्य अशुद्धियों को साफ कर सकती है, वर्कपीस की सतह को सक्रिय कर सकती है, और वर्कपीस की सतह पर एक छद्म प्रसार परत बना सकती है, जो फिल्म और वर्कपीस की सतह के बीच आसंजन को बेहतर बनाने में मदद करती है। कोटिंग प्रक्रिया के दौरान, ऊर्जावान आवेशित कणों की बमबारी से फिल्म को संशोधित करने का उद्देश्य प्राप्त किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, आयन बमबारी फिल्म से ढीले बंधे और उभरे हुए कणों को छील देती है, जिससे फिल्म के क्रिस्टलीय या संघनित अवस्था के प्रमुख विकास में बाधा आती है, जिससे एक सघन, अधिक समान और अधिक समान फिल्म का निर्माण होता है, और कम तापमान पर उच्च प्रदर्शन कोटिंग जमा हो सकती है।
असंतुलित मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग वैक्यूम डिपोजिशन तकनीक के अनुप्रयोग ने संतुलित मैग्नेट्रोन स्पटरिंग में आने वाली घनी और जटिल फिल्मों को जमा करने की समस्या को हल कर दिया है। हालाँकि, एकल असंतुलित मैग्नेट्रोन लक्ष्य का उपयोग करके जटिल सब्सट्रेट्स पर समान फिल्मों को जमा करना मुश्किल है। इसके अलावा, जैसे ही इलेक्ट्रॉन सब्सट्रेट की ओर उड़ते हैं, कुछ इलेक्ट्रॉन निर्वात कक्ष की दीवारों पर अवशोषित हो जाते हैं क्योंकि चुंबकीय क्षेत्र की ताकत कमजोर हो जाती है, जिससे इलेक्ट्रॉन और आयन सांद्रता में कमी आती है। इसे संबोधित करने के लिए, शोधकर्ताओं ने एकल-लक्ष्य असंतुलित मैग्नेट्रोन स्पटरिंग की कमियों को दूर करने के लिए बहु{{3}लक्ष्य असंतुलित मैग्नेट्रोन स्पटरिंग सिस्टम विकसित किया है। बहु{{6}लक्ष्य असंतुलित मैग्नेट्रोन स्पटरिंग सिस्टम को एक दूसरे के विपरीत आसन्न चुंबकीय ध्रुवों के साथ बंद चुंबकीय क्षेत्र असंतुलित मैग्नेट्रोन स्पटरिंग और एक दूसरे के समान आसन्न चुंबकीय ध्रुवों के साथ दर्पण चुंबकीय क्षेत्र असंतुलित मैग्नेट्रोन स्पटरिंग में विभाजित किया जा सकता है, जैसा कि दोहरे {{7}लक्ष्य बंद चुंबकीय क्षेत्र और दोहरे -लक्ष्य दर्पण चुंबकीय क्षेत्र के चित्र में दिखाया गया है।
बंद {{0} फ़ील्ड गैर {{1} संतुलन लक्ष्य जोड़े और दर्पण लक्ष्य जोड़े के चुंबकीय क्षेत्र वितरण की तुलना करने पर, यह देखा जा सकता है कि लक्ष्य सतह के पास चुंबकीय क्षेत्र अंतर महत्वपूर्ण नहीं है। आंतरिक और बाहरी चुंबकीय ध्रुवों के बीच अनुप्रस्थ चुंबकीय क्षेत्र इलेक्ट्रॉनों को सीमित करता है, जिससे एक अत्यधिक आयनित प्लाज्मा कैथोड क्षेत्र बनता है। इस क्षेत्र के भीतर, सकारात्मक आयन दृढ़ता से फूटते हैं और लक्ष्य सतह को खोदते हैं, जिससे बड़ी संख्या में लक्ष्य कण बाहर निकल जाते हैं जो सब्सट्रेट सतह की ओर उड़ते हैं। आंतरिक और बाहरी रिंग चुंबकीय ध्रुवों पर, विशेष रूप से मजबूत बाहरी रिंग चुंबकीय ध्रुवों पर, अनुदैर्ध्य चुंबकीय क्षेत्र हावी होता है, जो लक्ष्य सतह से बचने के लिए माध्यमिक इलेक्ट्रॉनों के लिए मुख्य चैनल बन जाता है।
यह आवेशित कणों को कोटिंग क्षेत्र तक ले जाने का मुख्य चैनल बन जाता है। कोटिंग क्षेत्र के भीतर बंद चुंबकीय क्षेत्रों और दर्पण चुंबकीय क्षेत्रों के चुंबकीय क्षेत्र वितरण की तुलना करने से एक महत्वपूर्ण अंतर पता चलता है। दर्पण लक्ष्य जोड़े के लिए, दो लक्ष्य चुंबकीय क्षेत्रों के बीच पारस्परिक प्रतिकर्षण के कारण, अनुदैर्ध्य चुंबकीय क्षेत्र को कोटिंग क्षेत्र (वैक्यूम चैम्बर दीवार) से बाहर की ओर झुकने के लिए मजबूर किया जाता है, जिससे इलेक्ट्रॉनों को निर्वात चैम्बर दीवार की ओर निर्देशित किया जाता है और खो दिया जाता है, इस प्रकार इलेक्ट्रॉनों और बाद में आयनों की कुल संख्या कम हो जाती है।
क्योंकि दर्पण चुंबकीय क्षेत्र विधि इलेक्ट्रॉनों को प्रभावी ढंग से सीमित नहीं कर सकती है, प्लाज्मा स्पटरिंग दक्षता में सुधार नहीं होता है। इसके विपरीत, एक बंद चुंबकीय क्षेत्र का गैर-संतुलन लक्ष्य युग्म का अनुदैर्ध्य चुंबकीय क्षेत्र कोटिंग क्षेत्र के भीतर बंद होता है। जब तक चुंबकीय क्षेत्र की ताकत पर्याप्त है, इलेक्ट्रॉन केवल कोटिंग क्षेत्र और दो लक्ष्यों के बीच ही स्थानांतरित हो सकते हैं, इलेक्ट्रॉन हानि से बचते हैं और इस प्रकार कोटिंग क्षेत्र में आयन एकाग्रता में वृद्धि होती है, जिससे स्पटरिंग दक्षता में काफी सुधार होता है।
