É efetivamente desejável encontrar forma portuguesa ou forma mais enraizada na tradição morfológica do português em alternativa aos anglicismos. Também se entende que «biblioteca de programas», «biblioteca informática» e biblioteca acabem por ser soluções insatisfatórias, por afetarem a coerência semântico-referencial que os vocábulos envolvidos têm habitualmente em português. No entanto, mais difícil se revela dar uma resposta inequívoca sobre a preferência a dar a uma das formas em questão, programoteca e programateca.
A forma catalã, que é também a do espanhol, exibe uma vogal de ligação o, que, como em português, é a que costuma ocorrer em compostos científicos e eruditos formados por elementos de origem grega ou que são híbridos greco-latinos (por exemplo, em português, filmoteca, constituído por film(e) + o + teca – cf. Dicionário Houaiss). Mesmo um composto que envolva um primeiro elemento acabado em -a, como mapa, tem essa vogal final apagada, para poder inserir-se a vogal de ligação o: mapoteca. Sendo assim, parece-me legítimo que, seguindo o modelo catalão e espanhol, também se forme programoteca.
Apesar do que disse, há que ter em conta a existência de cinemateca, que, resultando da adaptação direta do francês cinémathèque, formado por cinèma e thèque (cognato do nosso teca), permite aceitar programateca, forma que associa programa a -teca, sem recurso à vogal de ligação o. Outro exemplo que pode legitimar programateca é a disponibilidade da forma mediateca também sem o medial.
Estou, portanto, inclinado a recomendar programoteca, muito embora reconheça que programateca pode também ter favor.