JPWO2003100773A1 - 情報記録媒体及び情報記憶装置 - Google Patents
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Abstract
垂直磁気記録媒体であって、基板と、基板上に設けられた表面に粒径５〜２０ｎｍ、平均粗さ（Ｒａ）０．２〜２．０ｎｍの凹凸を有する凹凸制御層と、凹凸制御層上に設けられた単体でｆｃｃ構造を有する金属を３０ａｔ％以上含む配向制御層とを含んでいる。垂直磁気記録媒体は更に、配向制御層に接触して設けられた、強磁性薄膜と非磁性薄膜を交互に積層した多層膜から成る垂直磁気異方性を有する磁性記録層を含んでいる。
Description
技術分野
本発明は、一般的に情報記録媒体に関し、特に、垂直磁化膜を有する垂直磁気記録媒体に関する。
背景技術
近年、磁気ディスク装置の小型大容量化に伴い、媒体内の磁性粒子の微細化が求められているが、面内（長手）記録方式と呼ばれる従来の記録方式では、熱的不安定性の要因となるため磁性粒子の著しい微細化は困難である。このため、熱磁気緩和等に於いて優位性を持つ垂直磁気記録方式が検討されている。一般的な垂直磁気記録方式では、基板上に軟磁性裏打ち層（下地層）を積層し、この軟磁性裏打ち層上に非磁性層を介して垂直磁化膜を積層した二層膜媒体が用いられる。
ハードディスク用垂直磁気記録媒体に於いて、Ｃｏ／Ｐｄ或いはＣｏ／Ｐｔ多層膜を垂直磁化膜に用いる方法が研究されている。これらの多層膜は０．０５ｎｍ〜２ｎｍの極薄磁性膜と０．１ｎｍ〜５ｎｍの極薄非磁性膜を交互に積層したものであり、従来のＣｏ−Ｃｒ系合金を用いた記録媒体に比べ非常に強い垂直磁気異方性を示し、有力な垂直磁性膜候補となっている。しかし、上述した多層膜は連続膜のため媒体ノイズが大きいという問題がある。この媒体ノイズの要因は、主に磁化反転に伴う遷移ノイズ或いは逆磁区ノイズである。
ここで、遷移ノイズは磁性結晶粒による粒界ノイズや記録磁区境界付近の磁化反転の不均一性に由来する。逆磁区ノイズは、磁性粒の不均一性、記録膜の反磁界や記録磁区周辺磁化の漏洩磁界などに起因する。一般的な対策として用いられるのは、隣り合う磁性粒同士が磁気的に孤立化するような膜組織を形成することである。磁気的な孤立化を図ることで、媒体由来のノイズ（媒体ノイズ）は低減し、Ｓ／Ｎが改善され、ひいては線記録密度の向上が可能と成る。
隣り合う磁性粒同士の孤立化によって磁気特性は大きく変化する。即ち、保磁力は増加し、Ｍ−Ｈループの保磁力付近の傾きα（＝４πｄＭ／ｄＨ）は低下する（理想条件ではα＝１）。Ｃｏ／Ｐｄ或いはＣｏ／Ｐｔ多層磁性膜に於いて、隣り合う磁性粒同士の磁気的な孤立化を図る手段としては高ガス圧下でのスパッタリングで成膜する方法、或いはグラニュラ下地層を用いる方法などが知られている。しかしながら、これらの方法を用いても、短磁区を形成するのは容易ではない。また、記録層一層のみによる磁気特性制御は難しい。
発明の開示
よって本発明の目的は、磁性記録層の保磁力を増加し、媒体ノイズを低減してＳ／Ｎを改善可能な垂直磁気記録媒体を提供することである。
本発明によると、基板と、該基板上に設けられた表面に粒径５〜２０ｎｍ、平均粗さ（Ｒａ）０．２〜２．０ｎｍの凹凸を有する凹凸制御層と、該凹凸制御層上に設けられた単体でｆｃｃ構造を有する金属を３０ａｔ％以上含む配向制御層と、該配向制御層に接触して設けられた、強磁性薄膜と非磁性薄膜を交互に積層した多層膜から成る垂直磁気異方性を有する磁性記録層と、を具備したことを特徴とする情報記録媒体が提供される。
好ましくは、配向制御層の主成分である単体でｆｃｃ構造を有する金属はＰｄ，Ｐｔ，Ａｕ，Ａｇからなる群から選択される。好ましくは、凹凸制御層はシリコンの酸化物又は窒化物の何れかから構成される。
凹凸制御層を構成するシリコンの酸化物は、酸素と不活性ガスを含むプロセスガス雰囲気中でスパッタリングにより形成される。シリコンの窒化物は、窒素と不活性ガスを含むプロセスガス雰囲気中でスパッタリングにより形成される。
好ましくは、磁性記録層は、Ｃｏ／Ｐｄ，Ｃｏ／Ｐｔ，ＣｏＢ／ＰｄＢから成る群から選択される多層膜から構成され、強磁性薄膜は０．０５ｎｍ〜２ｎｍの厚さを有し、非磁性薄膜は０．１ｎｍ〜５ｎｍの厚さを有している。
発明を実施するための最良の形態
図１は本発明第１実施形態の媒体構成を示している。垂直磁気記録媒体２はＤＣマグネトロンスパッタ法で成膜した。ガラス基板４上にＳｉＯｘ凹凸制御層６、Ｐｄ配向制御層８、Ｃｏ／Ｐｄ多層膜記録層１０、Ｃ保護層１２を順次成膜した。更に、記録ヘッドによる記録・再生特性評価のため、保護層１２上に潤滑層１４を塗布した。
ＳｉＯｘ凹凸制御層６は、プロセスガスとしてＡｒとＯ２の２系統のガスを用い、反応性スパッタ法により１０ｎｍの厚さに成膜した。プロセスガスとして、Ａｒに代わりＫｒ，Ｘｅ等の不活性ガスも採用可能である。
凹凸制御層６は、表面に粒径５〜２０ｎｍ、平均粗さ（Ｒａ）０．２〜２．０ｎｍの凹凸を有している。Ｐｄ配向制御層８は、カソード回転式チャンバ中でＤＣマグネトロンスパッタ法により厚さ２ｎｍ，５ｎｍ，１０ｎｍの３種類の試料を形成した。
Ｃｏ／Ｐｄ多層膜記録層１０は、基板回転式のスパッタチャンバ中で、ＣｏとＰｄを交互に放電してＤＣマグネトロンスパッタ法により形成した。０．２ｎｍの厚さのＣｏと１ｎｍの厚さのＰｄを全体で１６層交互に積層し、１９．２ｎｍの厚さのＣｏ／Ｐｄ多層膜記録層１０を得た。ＳｉＯｘ凹凸制御層６上に直接Ｃｏ／Ｐｄ多層膜記録層１０を形成した試料も作成し、比較試料とした。
上述した実施形態では、磁性記録層１０をＣｏ／Ｐｄの多層膜から構成しているが、磁性記録層１０をＣｏ／Ｐｔ、或いはＣｏＢ／ＰｄＢの多層膜から構成するようにしても良い。また、多層膜記録層１０のＣｏ、或いはＣｏＢから成る強磁性薄層は０．０５ｎｍ〜２ｎｍの範囲内の厚さが好ましく、Ｐｄ，Ｐｔ、或いはＰｄＢから成る非磁性薄層は０．１ｎｍ〜５ｎｍの範囲内の厚さを有しておいることが好ましい。
また、配向制御層８としては、単体でｆｃｃ構造を有するＰｄ，Ｐｔ，Ａｕ，Ａｇ等の金属、或いはこれらの金属を３０ａｔ％以上含む合金を採用可能である。合金元素としてはＴｉ，Ｃｒ，Ｒｕ等を採用可能である。また、上述した実施形態では凹凸制御層６をＳｉＯｘから形成しているが、ＳｉＮｘから形成するようにしても良い。この場合には、プロセスガスとしてＡｒとＮ２の２系統ガスを用い、反応性スパッタにより成膜するようにする。
図２にＰｄ配向制御層８の厚さを２ｎｍ，５ｎｍ，１０ｎｍと変化させた試料のカーループを示す。比較例として、Ｐｄ配向制御層８を省略し、ＳｉＯｘ凹凸制御層６上に直接Ｃｏ／Ｐｄ多層膜記録層１０を形成した試料のカーループも示してある。図３はカーループより求めた保磁力（Ｈｃ）のＰｄ配向制御層８の厚さ依存性を示している。Ｈｃは図２でカー回転角０度の所の外部磁界に相当する。図３から明らかなように、Ｐｄ配向制御層８の膜厚増大に伴い、保磁力（Ｈｃ）が増大している。Ｐｄ配向制御層８を省略した比較試料に比べて、Ｐｄ配向制御層８の膜厚を１０ｎｍとすることで２倍以上の保磁力（Ｈｃ）を得ることができた。
ＳｉＯｘ凹凸制御層６をガラス基板４上に形成すると、媒体の低ノイズ化に有効である。しかし、凹凸制御層６を挿入することで結晶の格子整合が分散されてしまい、Ｃｏ／Ｐｄ、或いはＣｏ／Ｐｔ多層膜の配向性を劣化させる恐れがある。Ｃｏ／Ｐｄ、或いはＣｏ／Ｐｔ多層膜の垂直磁気異方性は（１１１）配向の場合最大となり、他の配向の結晶粒が混ざっていると異方性分散が生じ、媒体ノイズの原因となってしまう。
本発明はこの問題を解決するため、多層膜記録層１０の直下に配向制御層８を挿入したものである。配向制御層８を多層膜記録層１０の直下に挿入することで、Ｃｏ／Ｐｄ或いはＣｏ／Ｐｔ多層膜の（１１１）配向性が向上し、他の配向性の強度が低下する。これにより、垂直磁気異方性が向上し、保磁力（Ｈｃ）が増加する。
図４は本発明第２実施形態の媒体構成図を示している。第１実施形態の垂直磁気記録媒体２と同一構成部分については同一符号を符し、重複を避けるためその説明を省略する。本実施形態の垂直磁気記録媒体２′は、ガラス基板４上に形成された４００ｎｍの厚さのＦｅ−Ｃ裏打ち層１６を有している。Ｆｅ−Ｃ裏打ち層１６は基板回転式チャンバにて、Ｆｅとカーボンのコスパッタにより形成した。Ｃ保護層１２′は２ｎｍの厚さを有している。
本実施形態の他の構成は図１に示した第１実施形態と同様である。Ｐｄ配向制御層８を省略して、ＳｉＯｘ凹凸制御層６上に直接Ｃｏ／Ｐｄ多層膜記録層１０を形成した試料も作成し、比較試料とした。
図５にＰｄ配向制御層８の厚さを０，２ｎｍ，５ｎｍ，１０ｎｍと変化させた場合の線記録密度２００ｋＦＣＬに於けるＳ／Ｎｍ（媒体Ｓ／Ｎ）を示す。図５から明らかなように、Ｐｄ配向制御層８を省略した比較試料に比べて、Ｐｄ配向制御層８の膜厚を１０ｎｍとすることでＳ／Ｎｍが３ｄＢ向上している。
産業上の利用可能性
以上詳述したように、本発明によれば、凹凸制御層に加えて多層膜記録層の直下に配向制御層を挿入することにより、多層膜記録層の（１１１）配向性が向上し、他の配向性の強度が低下する。その結果、垂直磁気異方性が向上し、保磁力を増加させることができる。また、基板上に軟磁性裏打ち層を形成した媒体では、多層膜記録層の直下に配向制御層を挿入することでＳ／Ｎｍの向上が可能である。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明第１実施形態の媒体構成を示す図；
図２はカーループのＰｄ配向制御層の厚さ依存性を示す図；
図３はＨｃのＰｄ配向制御層の厚さ依存性を示す図；
図４は本発明第２実施形態の媒体構成を示す図；
図５はＳ／ＮｍのＰｄ配向制御層の厚さ依存性を示す図である。
本発明は、一般的に情報記録媒体に関し、特に、垂直磁化膜を有する垂直磁気記録媒体に関する。
背景技術
近年、磁気ディスク装置の小型大容量化に伴い、媒体内の磁性粒子の微細化が求められているが、面内（長手）記録方式と呼ばれる従来の記録方式では、熱的不安定性の要因となるため磁性粒子の著しい微細化は困難である。このため、熱磁気緩和等に於いて優位性を持つ垂直磁気記録方式が検討されている。一般的な垂直磁気記録方式では、基板上に軟磁性裏打ち層（下地層）を積層し、この軟磁性裏打ち層上に非磁性層を介して垂直磁化膜を積層した二層膜媒体が用いられる。
ハードディスク用垂直磁気記録媒体に於いて、Ｃｏ／Ｐｄ或いはＣｏ／Ｐｔ多層膜を垂直磁化膜に用いる方法が研究されている。これらの多層膜は０．０５ｎｍ〜２ｎｍの極薄磁性膜と０．１ｎｍ〜５ｎｍの極薄非磁性膜を交互に積層したものであり、従来のＣｏ−Ｃｒ系合金を用いた記録媒体に比べ非常に強い垂直磁気異方性を示し、有力な垂直磁性膜候補となっている。しかし、上述した多層膜は連続膜のため媒体ノイズが大きいという問題がある。この媒体ノイズの要因は、主に磁化反転に伴う遷移ノイズ或いは逆磁区ノイズである。
ここで、遷移ノイズは磁性結晶粒による粒界ノイズや記録磁区境界付近の磁化反転の不均一性に由来する。逆磁区ノイズは、磁性粒の不均一性、記録膜の反磁界や記録磁区周辺磁化の漏洩磁界などに起因する。一般的な対策として用いられるのは、隣り合う磁性粒同士が磁気的に孤立化するような膜組織を形成することである。磁気的な孤立化を図ることで、媒体由来のノイズ（媒体ノイズ）は低減し、Ｓ／Ｎが改善され、ひいては線記録密度の向上が可能と成る。
隣り合う磁性粒同士の孤立化によって磁気特性は大きく変化する。即ち、保磁力は増加し、Ｍ−Ｈループの保磁力付近の傾きα（＝４πｄＭ／ｄＨ）は低下する（理想条件ではα＝１）。Ｃｏ／Ｐｄ或いはＣｏ／Ｐｔ多層磁性膜に於いて、隣り合う磁性粒同士の磁気的な孤立化を図る手段としては高ガス圧下でのスパッタリングで成膜する方法、或いはグラニュラ下地層を用いる方法などが知られている。しかしながら、これらの方法を用いても、短磁区を形成するのは容易ではない。また、記録層一層のみによる磁気特性制御は難しい。
発明の開示
よって本発明の目的は、磁性記録層の保磁力を増加し、媒体ノイズを低減してＳ／Ｎを改善可能な垂直磁気記録媒体を提供することである。
本発明によると、基板と、該基板上に設けられた表面に粒径５〜２０ｎｍ、平均粗さ（Ｒａ）０．２〜２．０ｎｍの凹凸を有する凹凸制御層と、該凹凸制御層上に設けられた単体でｆｃｃ構造を有する金属を３０ａｔ％以上含む配向制御層と、該配向制御層に接触して設けられた、強磁性薄膜と非磁性薄膜を交互に積層した多層膜から成る垂直磁気異方性を有する磁性記録層と、を具備したことを特徴とする情報記録媒体が提供される。
好ましくは、配向制御層の主成分である単体でｆｃｃ構造を有する金属はＰｄ，Ｐｔ，Ａｕ，Ａｇからなる群から選択される。好ましくは、凹凸制御層はシリコンの酸化物又は窒化物の何れかから構成される。
凹凸制御層を構成するシリコンの酸化物は、酸素と不活性ガスを含むプロセスガス雰囲気中でスパッタリングにより形成される。シリコンの窒化物は、窒素と不活性ガスを含むプロセスガス雰囲気中でスパッタリングにより形成される。
好ましくは、磁性記録層は、Ｃｏ／Ｐｄ，Ｃｏ／Ｐｔ，ＣｏＢ／ＰｄＢから成る群から選択される多層膜から構成され、強磁性薄膜は０．０５ｎｍ〜２ｎｍの厚さを有し、非磁性薄膜は０．１ｎｍ〜５ｎｍの厚さを有している。
発明を実施するための最良の形態
図１は本発明第１実施形態の媒体構成を示している。垂直磁気記録媒体２はＤＣマグネトロンスパッタ法で成膜した。ガラス基板４上にＳｉＯｘ凹凸制御層６、Ｐｄ配向制御層８、Ｃｏ／Ｐｄ多層膜記録層１０、Ｃ保護層１２を順次成膜した。更に、記録ヘッドによる記録・再生特性評価のため、保護層１２上に潤滑層１４を塗布した。
ＳｉＯｘ凹凸制御層６は、プロセスガスとしてＡｒとＯ２の２系統のガスを用い、反応性スパッタ法により１０ｎｍの厚さに成膜した。プロセスガスとして、Ａｒに代わりＫｒ，Ｘｅ等の不活性ガスも採用可能である。
凹凸制御層６は、表面に粒径５〜２０ｎｍ、平均粗さ（Ｒａ）０．２〜２．０ｎｍの凹凸を有している。Ｐｄ配向制御層８は、カソード回転式チャンバ中でＤＣマグネトロンスパッタ法により厚さ２ｎｍ，５ｎｍ，１０ｎｍの３種類の試料を形成した。
Ｃｏ／Ｐｄ多層膜記録層１０は、基板回転式のスパッタチャンバ中で、ＣｏとＰｄを交互に放電してＤＣマグネトロンスパッタ法により形成した。０．２ｎｍの厚さのＣｏと１ｎｍの厚さのＰｄを全体で１６層交互に積層し、１９．２ｎｍの厚さのＣｏ／Ｐｄ多層膜記録層１０を得た。ＳｉＯｘ凹凸制御層６上に直接Ｃｏ／Ｐｄ多層膜記録層１０を形成した試料も作成し、比較試料とした。
上述した実施形態では、磁性記録層１０をＣｏ／Ｐｄの多層膜から構成しているが、磁性記録層１０をＣｏ／Ｐｔ、或いはＣｏＢ／ＰｄＢの多層膜から構成するようにしても良い。また、多層膜記録層１０のＣｏ、或いはＣｏＢから成る強磁性薄層は０．０５ｎｍ〜２ｎｍの範囲内の厚さが好ましく、Ｐｄ，Ｐｔ、或いはＰｄＢから成る非磁性薄層は０．１ｎｍ〜５ｎｍの範囲内の厚さを有しておいることが好ましい。
また、配向制御層８としては、単体でｆｃｃ構造を有するＰｄ，Ｐｔ，Ａｕ，Ａｇ等の金属、或いはこれらの金属を３０ａｔ％以上含む合金を採用可能である。合金元素としてはＴｉ，Ｃｒ，Ｒｕ等を採用可能である。また、上述した実施形態では凹凸制御層６をＳｉＯｘから形成しているが、ＳｉＮｘから形成するようにしても良い。この場合には、プロセスガスとしてＡｒとＮ２の２系統ガスを用い、反応性スパッタにより成膜するようにする。
図２にＰｄ配向制御層８の厚さを２ｎｍ，５ｎｍ，１０ｎｍと変化させた試料のカーループを示す。比較例として、Ｐｄ配向制御層８を省略し、ＳｉＯｘ凹凸制御層６上に直接Ｃｏ／Ｐｄ多層膜記録層１０を形成した試料のカーループも示してある。図３はカーループより求めた保磁力（Ｈｃ）のＰｄ配向制御層８の厚さ依存性を示している。Ｈｃは図２でカー回転角０度の所の外部磁界に相当する。図３から明らかなように、Ｐｄ配向制御層８の膜厚増大に伴い、保磁力（Ｈｃ）が増大している。Ｐｄ配向制御層８を省略した比較試料に比べて、Ｐｄ配向制御層８の膜厚を１０ｎｍとすることで２倍以上の保磁力（Ｈｃ）を得ることができた。
ＳｉＯｘ凹凸制御層６をガラス基板４上に形成すると、媒体の低ノイズ化に有効である。しかし、凹凸制御層６を挿入することで結晶の格子整合が分散されてしまい、Ｃｏ／Ｐｄ、或いはＣｏ／Ｐｔ多層膜の配向性を劣化させる恐れがある。Ｃｏ／Ｐｄ、或いはＣｏ／Ｐｔ多層膜の垂直磁気異方性は（１１１）配向の場合最大となり、他の配向の結晶粒が混ざっていると異方性分散が生じ、媒体ノイズの原因となってしまう。
本発明はこの問題を解決するため、多層膜記録層１０の直下に配向制御層８を挿入したものである。配向制御層８を多層膜記録層１０の直下に挿入することで、Ｃｏ／Ｐｄ或いはＣｏ／Ｐｔ多層膜の（１１１）配向性が向上し、他の配向性の強度が低下する。これにより、垂直磁気異方性が向上し、保磁力（Ｈｃ）が増加する。
図４は本発明第２実施形態の媒体構成図を示している。第１実施形態の垂直磁気記録媒体２と同一構成部分については同一符号を符し、重複を避けるためその説明を省略する。本実施形態の垂直磁気記録媒体２′は、ガラス基板４上に形成された４００ｎｍの厚さのＦｅ−Ｃ裏打ち層１６を有している。Ｆｅ−Ｃ裏打ち層１６は基板回転式チャンバにて、Ｆｅとカーボンのコスパッタにより形成した。Ｃ保護層１２′は２ｎｍの厚さを有している。
本実施形態の他の構成は図１に示した第１実施形態と同様である。Ｐｄ配向制御層８を省略して、ＳｉＯｘ凹凸制御層６上に直接Ｃｏ／Ｐｄ多層膜記録層１０を形成した試料も作成し、比較試料とした。
図５にＰｄ配向制御層８の厚さを０，２ｎｍ，５ｎｍ，１０ｎｍと変化させた場合の線記録密度２００ｋＦＣＬに於けるＳ／Ｎｍ（媒体Ｓ／Ｎ）を示す。図５から明らかなように、Ｐｄ配向制御層８を省略した比較試料に比べて、Ｐｄ配向制御層８の膜厚を１０ｎｍとすることでＳ／Ｎｍが３ｄＢ向上している。
産業上の利用可能性
以上詳述したように、本発明によれば、凹凸制御層に加えて多層膜記録層の直下に配向制御層を挿入することにより、多層膜記録層の（１１１）配向性が向上し、他の配向性の強度が低下する。その結果、垂直磁気異方性が向上し、保磁力を増加させることができる。また、基板上に軟磁性裏打ち層を形成した媒体では、多層膜記録層の直下に配向制御層を挿入することでＳ／Ｎｍの向上が可能である。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明第１実施形態の媒体構成を示す図；
図２はカーループのＰｄ配向制御層の厚さ依存性を示す図；
図３はＨｃのＰｄ配向制御層の厚さ依存性を示す図；
図４は本発明第２実施形態の媒体構成を示す図；
図５はＳ／ＮｍのＰｄ配向制御層の厚さ依存性を示す図である。
Claims (9)
- 基板と、
該基板上に設けられた表面に粒径５〜２０ｎｍ、平均粗さ（Ｒａ）０．２〜２．０ｎｍの凹凸を有する凹凸制御層と、
該凹凸制御層上に設けられた単体でｆｃｃ構造を有する金属を３０ａｔ％以上含む配向制御層と、
該配向制御層は接触して設けられた、強磁性薄膜と非磁性薄膜を交互に積層した多層膜から成る垂直磁気異方性を有する磁性記録層と、
を具備したことを特徴とする情報記録媒体。 - 前記配向制御層の主成分である単体でｆｃｃ構造を有する金属はＰｄ，Ｐｔ，Ａｕ，Ａｇから成る群から選択される請求項１記載の情報記録媒体。
- 前記凹凸制御層はシリコンの酸化物又は窒化物の何れかから構成される請求項１記載の情報記録媒体。
- 前記基板と前記凹凸制御層の間に介装された軟磁性裏打ち層を更に具備した請求項１記載の情報記録媒体。
- 前記凹凸制御層を構成するシリコンの酸化物は、酸素と不活性ガスを含むプロセスガス雰囲気中でスパッタリングにより形成される請求項３記載の情報記録媒体。
- 前記凹凸制御層を構成するシリコンの窒化物は、窒素と不活性ガスを含むプロセスガス雰囲気中でスパッタリングにより形成される請求項３記載の情報記録媒体。
- 前記磁性記録層は、Ｃｏ／Ｐｄ，Ｃｏ／Ｐｔ，ＣｏＢ／ＰｄＢから成る群から選択される多層膜から構成される請求項１記載の情報記録媒体。
- 前記強磁性薄膜は０．０５ｎｍ〜２ｎｍの厚さを有し、前記非磁性薄膜は０．１ｎｍ〜５ｎｍの厚さを有している請求項１記載の情報記録媒体。
- 請求項１乃至請求項８の何れか１項に記載の情報記録媒体を有する情報記憶装置。
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