研磨頭（承載頭）是在 CMP 設備中保持晶圓，並一面旋轉一面將其壓向研磨墊的機構。它是決定施加於晶圓之壓力分布的零件，作為調校面內均勻性（WIWNU）的主角，是對 CMP 設備性能影響最大的要素之一。
現今的標準是彈性膜（membrane）方式。將接觸晶圓背面的彈性膜以同心圓狀分割為多個區域，對各區域獨立施加氣壓，以分別控制中心部與外周部的研磨壓力。區域數一般為5～7個，調校方式是一面觀察研磨結果的膜厚分布、一面調整各區域壓力，例如提高凹陷區域的壓力。
晶圓的保持方式，有利用背襯膜（多孔質片材）所形成水膜吸附力的方式，以及併用真空吸附的方式。研磨中只需將晶圓壓向研磨墊，不需要強大的保持力；但在傳送交接時必須確實保持，這種切換的可靠度關係到設備的連續運轉能力。晶圓外周則由固定環壓住。
研磨頭轉速與研磨平台轉速的比值，以及研磨頭的擺動（oscillation），也是重要參數。設計上要使晶圓上各點通過研磨墊的相對速度與軌跡均勻，一旦失衡，就會以同心圓狀的膜厚不均呈現。研磨速率可在「與相對速度和壓力的乘積成正比」的 Preston 方程式框架下理解。
主要設備廠商為應用材料（Applied Materials，Reflexion 系列）與荏原製作所（EBARA，FREX 系列），韓國的 KCTech 也供應給其本國記憶體廠商。透過研磨頭的多區化與即時膜厚量測的組合，每1片晶圓修正分布的控制已經實用化。