本文中描述用于发现掩埋于三维半导体结构内的所关注缺陷DOI及配方优化的方法及系统。通过存储与受测量的所述半导体结构的总深度的一子组相关联的图像而减小经受缺陷发现及验证的半导体晶片的体积。记录与一或多个聚焦平面或聚焦范围处的缺陷位置相关联的图像片块。基于以下各项中的任一者而减少所考虑光学模式的数目：一或多个所测量晶片级缺陷图征与一或多个预期晶片级缺陷图征的比较、所测量缺陷信噪比及无需逆向处理而验证的缺陷。此外，采用经验证缺陷及所记录图像来训练扰乱筛选程序且优化测量配方。将所述经训练扰乱筛选程序应用于缺陷图像以选择最优光学模式来用于生产。