Fiziksel Buhar Biriktirme

👤Atakan Şakar / PVD Ürün Sorumlusu / Delta Galvano – Hauzer Techno Coating

PVD (Physical Vapor Deposition) kaplama teknolojisi 1800’lü yıllardan beri bilinmekte, ancak son 50 senedir kendisine endüstride bir yer bulabilmiş, ince film kaplama tekniğidir. Günümüze kadar geliştirilen farklı kaplama işlemleri ile uygulanan bu tekniğin mekanizması basitçe şöyledir: Vakumlu ortamda, bir ısıtıcı (rezistans, lazer, elektron bombardımanı vb.) ile buharlaştırılan kaplayıcı malzeme, kaplanacak olan malzeme üzerinde ince bir film katmanı halinde biriktirilir. PVD’nin, Türkçe’deki karşılığı “fiziksel buhar biriktirme” olarak tanımlanmıştır. PVD kaplama tekniği; katı haldeki hammaddenin yüksek enerji ile plazma haline getirilerek, kontrollü olarak, kaplanacak malzemenin üzerine yapıştırılması işlemi olarak özetlenebilir. Bilimsel anlamda ilk olarak 19. yüzyıl sonlarında çalışmalara başlanmış, vakum teknolojisindeki gelişmeler ile bu çalışmalar hız kazanmıştır. Özellikle sanayileşmenin artması ile birlikte aşınma dayanımı ciddi anlamda bir ihtiyaç haline gelmiş ve 1960’lı yıllarda günümüzde kullanılan sistemlerin ilk adımları atılmıştır. PVD kaplama tekniğinde kaplanacak malzeme yüksek vakumlu bir kabine yerleştirilir ve yüksek enerji ile iyonlaştırılmış ve reaktif gazlarla oluşturulmuş plazma ile kaplanır. Kaplamanın homojen olabilmesi için kaplanacak malzemeye maksimum hareket kazandırılır. Yarı iletken endüstrisinin gelişimi ile kendine endüstride yer bulabilen PVD tekniği, günümüzde pek çok farklı alanda kullanılmaktadır. Mikroelektronik, tıp, dekoratif amaçlı, korozyona karşı direnç gerektiren uygulamalar vb. alanlarında kullanılmaktadır. Gittikçe büyüyen pazar payları PVD kaplamanın yaygınlaştığının bir göstergesidir.

1999 yılında PVD sert kaplamaların pazar boyutu, çok büyük bir kısmı kesici takımlar olmak üzere 750 milyon dolar civarında olmuştur. Diğer önemli uygulamalar; şekillendirme takımları, plastik kalıplama takımları, makina parçaları, dişli parçaları ve dekoratif parçalara uygulanan kaplamalardır. Son yirmi yılda pazarın büyüme hızı yüzde 15 olmuştur ve önümüzdeki on yıl içinde de bu seviye kalacaktır. En yüksek büyüme hızı makina ve dişli parçaların kaplamaları için beklenirken, takım kaplamaları için büyüme yüzde 10 olacaktır. Seramik kaplı malzemelerin hitap ettiği temel endüstri sektörleri; güç makinaları, gemi makinaları, kimya endüstrisi, tekstil sanayi, savunma sanayi, makina imalat sanayi, havacılık, uzay sanayi ve otomotiv endüstrisidir.
CVD’ye göre daha hızlı büyüyor
Kimyasal buhar depozisyonu CVD’ye göre daha hızlı büyümektedir. Metal şekillendirmede (delme, şekillendirme takımları, kalıplar) PVD teknolojisinin uygulanması, CVD’ye göre daha azdır ancak her ikisi de diğer yüzey sertleştirme tekniklerine göre daha başlangıç aşamasındadırlar. Bunun nedeni birbirleriyle fiyat konusunda rekabet edememeleridir. Kaplamalar için hala yer değiştirebilecekleri çok büyük bir kaplamasız pay vardır. Takım pazarında yıllık toplam %3 büyüme tahmin edilirken, takım kaplama endüstrisinde yıllık %10 büyüme beklenmektedir. Son yirmi yılda sert kaplama teknolojisinde en önemli gelişme sert metal ve yüksek hız çeliği takımlarının kullanıldığı kesici takım endüstrisinde olmuştur. Sert kaplamalar, endüstriyel olarak etkili tribolojik korunma için bir yüzey modifikasyonudur. Gelişme, kimyasal buhar depozisyonu (CVD) ile başlamış fiziksel buhar depozisyonu (PVD) ve türevleri ile devam etmiştir.
PVD teknolojisinin CVD’ye göre en büyük avantajı sert metal ve yüksek hız çeliklerinin özelliklerini etkilemeden düşük sıcaklıklarda kaplama yapılabilmesidir. CVD’de gerekli olan yüksek kaplama sıcaklıkları(850-1000 C), normalde çeliklerin temperlenme sıcaklıklarını aşmaktadır, bu nedenle takım çeliklerinde CVD kullanmak imkânsızdır. Sert metal altlıkların, özellikle tokluk gibi özellikleri sıcaklıklarında süreye bağlı olarak düşmektedir. Diğer yandan PVD teknolojisin kaplama, 200-500 C aralığında gerçekleştirilir. Bu sıcaklık aralığı takım uygulamalarında kullanılan altlıkların özelliklerine etkimez. PVD ile sert metal takım ve belirli kaplama uygulamalarında sıfırdan başlayarak büyümekte olan bir pazar kazanmıştır ve belirli uygulamalarda CVD ile rekabet halindedir. PVD uygulamalarında en geniş olarak kullanılan kaplama TiN katmanlardır. Takım uygulamaları için yeterli sertlikleri, çatlak yayılmasına karşı etkili olan basma-kalıntı gerilmeleri, kaplama-altlık arasında yapışma özellikleri, kesme işlemi esnasında sağladıkları uygun arayüzey geometrileri ve çok ilginç olarak altına benzeyen renkleri, bu kaplamaların her zaman tercih edilmesini sağlamıştır. Ancak sürekli gelişen teknoloji sürekli bir değişimi de beraberinde getirmektedir. Bu nedenle takım endüstrisindeki kaplama araştırmalarında TiN kaplamalara alternatif arayışlar devam etmektedir. Geçiş metallerinin oluşturduğu nitrür1er (TiN, TiAlN, CrN, ZrN vb.) halen çeşitli uygulamalarda kullanılmaktadırlar. NbN kaplamalar da yıllardır elektronik endüstrisinde kullanılmalarına rağmen tribolojik özellikleri yeni fark edilmiştir.

İnce Film Kaplama Teknikleri: Termal buharlaştırma biriktirme
PVD kaplama teknikleri arasında en basit olanıdır. Kaplanacak malzeme, herhangi bir şekilde ısı etkisi ile buharlaştırılır ve buharlaşan atomlar, substrat(kaplanan malzeme) üzerinde giderek yoğuşurlar. İşlem 10-5 – 10-6 ton basınçlı vakum ortamında yapılır. Kaplanan malzemeyi buharlaştırmak için çeşitli teknikler vardır bu teknikler; a) Buharlaştırılacak malzemenin, doğrudan konduğu potaya direnç olarak bağlanması, b) İndüksiyon ocağı ile ısıtma, c) Bir elektron tabancası ile elektron ışını bombardımanı, d) Elektrik arkı oluşturulması, e) Lazer ışını uygulanarak ısıtma ile buharlaştırma işlemi yapılabilir. Bu tekniklerde, doğrudan direnç, indüksiyon, elektron tabancası ile ışın bombardımanı ve vakum ark en önemlileridir. Buharlaştırıcı potaları refrakter metallerden(Mo,W,Ta),oksitlerden(Al2O3,SiO2,M2O,ThO) veya grafitten yapılır. 1700 C’nin üzerindeki sıcaklıklarda, su soğutmalı bakır potalarda kullanılabilir.
🔍Termal buharlaştırma işlemi sırasında, substratın, kaynağa en yakın bölümünün daha kalın olması, substrata dönme hareketi verilmesiyle önlenebilir. Başka bir çözüm ise, vakum odasında 0.005-0.2 Torr basınçlı bir soygaz vererek, buhar atomlarının birbirleriyle çarpışarak, substratın üzerinde eşit miktarda dağılmasını sağlamaktır. Bu yöntem ile çok düzgün bir kaplama elde edilebilir. Termal buhar kaplama işlemi, buharlaşan atomların kinetik enerjileri düşük olduğu için, kaplamaların ana malzemeye yapışma yetenekleri düşüktür. Bunun yanında, sistemin oldukça basit olması ve buhar veriminin yüksek, kaplama malzemesi seçiminde geniş olanaklar sunması, termal buharlaşma tekniğinin avantajlarıdır. Buharlaşmanın ısı rezistansı ile sağlandığı durumda, etrafına rezistans teli sarılmış, yüksek sıcaklığa dayanıklı pota içerisinde malzemeler ısıtılmaktadır. Buharlaştırma, indüksiyon akımı ile yapıldığında ise su soğutmalı bakır tel sarılmış, sıcaklığa dayanıklı potalara akım uygulanarak buharlaştırma sağlanır. Bu yöntem diğer tekniklere göre daha ucuzdur ancak bazı dezavantajları vardır. Geometrik faktörler sebebiyle büyük çaplı üretimler çok zor veya mümkün değildir. Düşük ergime sıcaklığına sahip malzemeler için kullanılabilir. Bazı durumlarda, potada sıcaklıktan etkilenerek buharlaşır ve kaplama bozulabilir.
Termal buharlaştırma işlemi, 1.10-6 T’nun altındaki vakumlu ortamda, buharlaştırılan kaplama malzemesi ve substrat üzerine yoğunlaşacak olan parçalar ile kaplama oluşturulan prosestir. Termal buharlaştırma işlemi, “vakum katmanlama” olarakta adlandırılabilir. Rezistansla ısıtma işlemi, ince film kaplamalarında sıkça kullanılır. Kaplanacak olan malzemeler, W, Mo, Ta gibi ısıya dayanıklı, ergime noktası çok yüksek olan metallerden imal edilmiş potaların içinde veya direkt olarak ısıtılmış rezistans üzerinden buharlaştırılır. Quartz, grafit, alüminyum, berilyum, boron-nitrit ve zirkonyumdan imal edilmiş potalar direkt ısıtmada kullanılmaktadır.
Isıya dayanıklı, yüksek ergime noktasına sahip metaller, elektron demeti katmanlama işlemi ile buharlaştırılır. Çünkü bu özelliklerdeki metaller, basit rezistanslı ısıtıcılarda buharlaştırılamamaktadır. Buharlaştırma için bir başka teknikte Lazer katmanlamadır. Lazer katmanlama, kontrol edilebilen kimyasal karışım ve bileşiklerin veya alaşımların buharlaştırılmasında kullanılır. Lazer buharlaştırma tekniğinde, yüksek güçte atım yapılarak, KrF lazeri gibi lazerler, quartz cama ışınlanır. Kaplanacak malzeme üzerine düşen lazer yoğunluğunu artırmak için quartz bir lens kullanılır. Yüzeyden buharlaştırılan atomlar, vakumlu ortamda hareket edip, substrat yüzeyinde film oluşturmak üzere toplanırlar (PLD – Pulsed Laser Deposition). PLD işlemi, kompleks metal kaplamalarında, süperiletkenlerde ve ferro-elektrik ince filmlerde kullanılır. Moleküler demet epitaksi işlemi(MBE), termal buharlaştırmada en çok kullanılan ve en güvenilir işlemdir. Sistemde, kaplanacak malzemenin buharlaştırma oranı bilgisayar ile kontrol edilmektedir. MBE sistemi, alaşım ya da bileşiklerin kaplamalarında asıkça kullanılır. Sistem, büyütme çemberi, analiz çemberi ve numune çemberinden oluşur. Son bulunan teknolojilerde kaplama malzemelerinin buhar fazında olduğu sistemler oluşturulmuştur. MBE sistemi, atom veya molekül demetlerini çok büyük alanlara, tek kristal katman halinde, film oluşturmakta kullanılır. MBE sistemi, yarıiletken yapımında kullanılmaktadır. Organik-metal bileşik kaplama yapmak için kullanılan türün adı OMVPE’dir (Organometallic vapor phase epitaxy).

Saçtırma biriktirme
İnce film kaplamalarda, buhar kaynağı olarak, genellikle saçtırma yöntemi kullanılmaktadır. Diğer yöntemlere göre birçok avantaj sunan bu yöntemde, katı malzeme pozitif iyonlarla bombardıman edilerek, atomlar yüzeyden kopartılır. Kaplanacak olan malzeme, hızlandırılmış iyonlar gibi enerjik parçacıklarla bombardıman edilirse, saçılan atomlar substrat (alttaş) yüzeyinde film tabakası oluştururlar. Saçtırma işlemlerinde, en çok kullanılan yöntem, DC saçtırma işlemidir. DC saçtırma işlemi şöyle çalışır. İki tane düzlem halinde elektrot vardır. Bu elektrotlardan birincisi soğuk katot, diğeri ise anottur. Katodun ön yüzeyi, kaplanacak hedef malzeme ile örtülmüştür. Substatlar (alttaşlar) ise anot üzerine yerleştirilir. Saçtırma çemberi, argon gazı ile doldurulmuştur. Işıldama deşarjı, elektrotlar arsında uygulanan dc gerilim ile oluşturulmuştur. Ar+ iyonları, substrat (alttaş) üzerinde ince bir film tabakası oluşturmak üzere hedef malzemeyi saçtırır. DC saçtırma sayesinde, metal kaynak yerine bir yalıtkan hedef olarak kullanıldığında, saçtırma deşarjı oluşmaz. Yalıtkan hedeşe, ışınlama deşarjının devamı için RF voltaj kullanılır. Bu sisteme RF-diyot saçtırma adı verilir. Reaktif saçtırma tekniğinde ise, saçtırma çemberine verilen reaktif gazlar(oksijen, nitrojen vb.), hedeşe reaksiyona girerek saçtırır ve film oluşmasını sağlarlar. Böyle reaktif gazlar bazen vakum çemberini temizlenmesinde de kullanılmaktadır. Reaktif saçtırma, pek yaygın olmasa da optik kaplamalarda ve tantalum nitrit kaplı dirençler yapımında kullanılmaktadır.
🔍Magnetron saçtırma işleminde, manyetik bir alan, katotla üst üste bindirilir ve katot yüzeyine paralel bir ışıldama deşarjı oluşturur. Dairesel bir hareket gösteren ışıldama deşarjı içerisindeki elektronlar, manyetik alanla birlikte katotta plazma yoğunluğunu artırır. Plazma yoğunluğunun artması, akım yoğunluğunu da artırır. Düz magnetronun kullanımı, yarı iletkenlerin üretilebilmesi için bir zorunluluktur. 1936 yılında Penning tarafından bulunmuştur. Penning deşarjı adı verilen bu yöntemde, elektrik ve manyetik alanın kombinasyonu ile yüzey yakınında bir plazma oluşturulur. Saçtırma işleminde diğer malzemeler ile reaksiyona girmeyecek gazlar kullanılmalıdır(Ör: Ar+). İyon kaynağı olarak iyon tabancası ya da plazma kullanılabilir. Elde edilen iyonlar yüksek hızlarda, kaplayıcı malzeme yüzeyine çarptırılarak, buhar oluşturulur. Çarptırılan iyonlar malzeme latisi içerisine girip kalabilir, enerjilerini bırakarak geri saçılabilir veya yüzeyden atom koparabilirler.
Diyot sıçratmada iki yüzey arasına bir potansiyel uygulanarak, elektron akışı elde edilerek sıçratma gerçekleştirilebilir. Ortama gaz verildiğinde ise yoğun atom çarpışmalarından dolayı, bir elektron çarptığı atomdan elektron koparabilirse atom iyon haline geçmektedir. Sıçratma işleminde, iyonun yüzeyden atom koparması için kütlelerin oldukça büyük olması gerekir. Bunun için, argonla yapılan sıçratma işlemi diğer inert gazlara(He) göre daha verimli olmaktadır. Sıçratma yönteminde, iyon oluşturmak için, negatif plazma, pozitif yüklü veya yüksüz parçacıklar, x ışınları veya bunların çarpışmaları sonucu oluşan iyonlar kullanılır. Diyot sıçratma, sıçratma etkisinin düşük olması sebebiyle fazla tercih edilmemektedir. Konvansiyonel ve dengesiz manyetik alanda sıçratma sistemleri, manyetik alanla birlikte kullanılır. Bunun için mıknatıslardan yararlanılır. Gelişimi ile birlikte, iyonizasyonlu manyetik alan sistemler ve mikronüstü kaplama teknolojisinde büyük gelişmeler sağlanmıştır. Manyetik alan ve kendi kendine sıçratmalı manyetik alan sistemleri, 200W-3 ve üzerindeki çok büyük hedef güç yoğunluklarında çalışırlar. Ferromanyetik malzemelerin saçtırılmasının güç olması sebebiyle, geliştirilen hiçbir sistem, endüstriyel üretim için uygun olmamıştır. Manyetik alanda saçtırma tekniğinde, plazma kullanılarak katottan ayrılan elektronlar, anot yüzeyine doğru ilerlerken ortamdaki gaz atomları ile çarpıştırılarak iyonizasyon sağlanır. Bu iyonizasyon, katot yüzeyine yakın yerlerde çarpışmalara sebep olur. Manyetik alanda saçtırma işlemleri önceleri çok başarılı olamasa da, zaman içerisinde geliştirilmiş ve günümüzde en çok kullanılan sıçratma sistemi haline gelmiştir.
Manyetik alan yönteminde, hedef malzemesi su soğutmalı mıknatıs veya elektromıknatıslardan oluşmuş tutucunun üzerine yerleştirilmiştir. Hedefin merkez ekseni, mıknatısın bir kutbunu oluşturur. İkinci kutbu ise, hedefin kenarlarına yerleştirilen mıknatıslar tarafından halka şeklinde oluşturulur. Mıknatısların bu şekilde düzenlenmesi, elektrik ve manyetik alanların hedef üzerinde birbirine dik olmasını sağlar. Manyetik alanlar dairesel ve dikdörtgen şeklinde düzenlenebilir. İki tip manyetik alan vardır. Birincisi, Konvansiyonel manyetik alanda sıçratmadır. Bu teknikte, hedef metalin önünden itibaren yaklaşık 60 mmlik çok yoğun bir plazma bölgesi vardır. Yoğun plazma bölgesi içine yerleştirilen altmetaller, film büyümesi sırasında yeterli miktarda iyon bombardımanına uğradıklarından filmin fiziksel ve kimyasal özelliklerini istenildiği gibi değiştirebilir. Film özelliğindeki değişimler, yüzeye çarpan iyon enerjisi, birikme hızı ve alt metalde ölçülen iyon alan yoğunluğu ile kolayca kontrol edilebilir. Bu yöntemde, eğer alt metal plazma bölgesi dışına itilirse, burada plazma yoğunluğu düşük olacağından, iyon bombardımanı oranı düşük olacaktır. İyon bombardımanı oranın az olması, filmin özelliklerini ve mikroyapısını olumsuz yönde etkiler. Bu nedenle konvansiyonel manyetik alanda saçtırma yönteminde, büyük ve karmaşık parçalar üzerine, kaliteli ve çok yoğun kaplamalar yapmak çok zordur. Ancak bu yöntemin bir avantajı da altmetal fazla ısınmadığından, plastik gibi ısıya dayanıksız malzemeler üzerinde kaplama yapılabilmesidir.
Konvansiyonel manyetik alanda sıçratma yönteminde, film birikmesi sırasında iyon bombardımanını artırmak için altmetale negatif potansiyel uygulanır. Ancak iyon bombardımanını daha fazla artırmak amacıyla negatif potansiyelin fazla seçilmesi, hem tane içi hataların oluşumuna, hem de film içindeki gerilmeyi artıracağından, özellikle sert kaplamaların birikmesi sırasında istenmeyen etkiler ortaya çıkabilir. Altmetale iyi yapışmayan kötü kalitede kaplamalara neden olur. Kaplama kalitesini artırmak amacıyla yeni sıçratma sistemleri geliştirilmiştir.
Sıçratma sistemlerinde plazma iyonizasyonunu artırmak için iki yöntem geliştirilmiştir. Bunlar, ilave gaz iyonizasyonu ve plazma kapanmasıdır. İlave gaz iyonizasyonu, sıcak katot elektron emisyon kaynağı ile mümkün olmuştur. Plazma kapanması ise, dengesiz manyetik alanlar ile mümkün olmuştur. Windows ve Sawdes, 1986 yılında konvansiyonel manyetik alan sistemlerindeki mıknatısların manyetik alan konfigurasyonunu değiştirerek, dengesiz manyetik alanlar yöntemini geliştirmişlerdir. Dengesiz manyetik alan yönteminde, manyetik alanın dış mıknatısları, merkezdeki mıknatısa göre daha kuvvetli seçerek, plazmanın manyetik alan çizgilerini takip etmesi ve alt metale kadar yayılması sağlanabilir.
Manyetik alanın dengesini bu şekilde bozarak, plazmanın hedef ve altmetal arasında, manyetik alan yardımıyla kapanması sağlanır. Böyle bir konfigürasyon, saçtırma sırasında üretilen ikincil elektronlardan çoğunun, manyetik alan çizgileri boyunca hedef metalden alt metale doğru gitmesini sağlar. Pozitif iyonlarda elektrostatik çekimle elektronları takip edeceğinden altmetale yakınında iyonizasyon gelişir ve alt metal yüzeyindeki iyon bombardımanı artar. Günümüzde en çok kullanılan tekniktir. PVD yöntemindeki gelişmeler, diğer kaplama yöntemleri ile yapılamayan veya istenen kalitede olmayan ince film kaplamalarının yapılabilmesini sağlamıştır. Dengesiz manyetik alanda sıçratma gibi teknikler, iletken, yalıtkan ve süper kafes kaplamalar yapılabilmesini sağlamıştır ve çok iyi sonuçlar elde edilmiştir.

Katodik-Ark Biriktirme
Bu yöntemde buharlaştırılacak malzeme(katot) ve vakum çemberinin duvarları arasında düşük voltaj(20-300V)- yüksek akım(100A-200A) özelliğine sahip potansiyel uygulanır. Başlangıçta, tetikleme ile kısa devre yapılarak, anot ile katot arasında akım geçişi oluşturulur. Katot yüzeyindeki çok küçük alanlarda sıcaklığı 2500C civarında olan ark izi oluşturulur. Bununla beraber, katotun önünde oluşturulan yüksek elektron akışı ile buharlaşan atomların iyonizasyonu sağlanmaktadır. Buharlaştırma işlemi sırasında, kaplama malzemesinin(katot) iyi soğutulmadığı durumlarda, film kalitesini bozan ve droplet adı verilen büyük sıvı kütlelerinin yüzeyden kopması söz konusudur. Katodik ark yöntemi ile metalik, seramik veya kompozit filmler oluşturulabilir. Katodik arkla oluşturulan, ark izinin boyutu birkaç mikrometre boyutlarındadır. Bu bölgedeki sıcaklık 15000 C gibi aşırı yüksek değerlere ulaşabilir. Katot üzerinden inanılmaz bir hızla, buharlaştırma yapılabilir(10 km/s) ve ark izinin bulunduğu yerde daha sonra bir krater meydana gelir. Arkı, yüzey üzerinde hareket ettirmek için, elektromanyetik alandan yararlanılır. Eğer ark buharlaştırma prosesi sırasında katot spotu, buharlaştırma noktasında çok uzun süre kalırsa, makropartiküllerin veya dropletların oluşmasına sebep olunur. Böyle bir durumda, kaplamanın istenilen özellikleri kaybolur. Eğer silindirik katot kullanılırsa, işlem sırasında katodunda pozisyonu değiştirilebilir.
Katodik ark yönteminin ilk endüstriyel uygulaması, 60’lı yıllarda Sovyetlerde gerçekleştirilmiştir. L.P. Sabrev’in yaptığı birçok tasarım ancak 1980’lerden sonra batı dünyasına taşınabilmiştir. Sovyetler örneğin, ark buhar biriktirme yöntemi ile TiN kaplama yaparak altın görünümü elde edebilmeyi başarmıştır. Katodik ark yöntemi, kesici takımların üstüne aşırı sert film kaplamalar yapılmasında, günümüzde yaygın olarak kullanılmaktadır. Karbon kaplayıcı olarak kullanılırsa yüzeyde elmasvari karbon filmler oluşturulabilir. Bu teknoloji ile TiN, TiAlN, CrN, ZrN ve TiAlSiN gibi nanokompozit kaplamalar yapılabilmektedir.
Katodik ark yöntemi ile yapılan kaplamaların yüzeylerinde, droplet oluşumunu azaltmak için katotların arkasına kuvvetli mıknatıslar yerleştirilmektedir. Katotların arkalarına yerleştirilen mıknatısların, dropletların azalmasına olan etkisi şu şekilde açıklanabilir. Mıknatısların oluşturduğu manyetik alan, iyon gibi yüklü partiküllerin üzerinde etkili olurken, yüksüz makropartiküller üzerinde etkisi yoktur. Bu farklılık ile manyetik alan sistemde iyonlar ile makropartiküller arasında filtre görevi görür. Manyetik alanın iyonlar üzerindeki etkisi, iyonların hızını artırır ve bununla orantılı olarak film biriktirme hızları da artarak, kaplama süresi kısalır. Sonuç olarak kısalan kaplama süresi ile film yüzeyine düşen makropartikül sayısı da azalacaktır. Sistem içindeki makropartiküller, nötral bir buhar kaynağı olarak da tanımlanabilir. Plazma içerisinde bulunan makropartiküllerden, bu partiküllere çarpan elektronlar vasıtasıyla da buharlaşma meydana gelebilmektedir. Oluşturulan manyetik alan, plazma içerisindeki elektron yoğunluğunu artırarak makropartiküllerin buharlaşmasını artırmaktadır.